На правах рукописи

Щербаков Сергей Михайлович

ЭКОНОМИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ПРОЦЕССОВ

ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ИНТЕРНЕТ-ПРИЛОЖЕНИЙ:

МЕТОДОЛОГИЯ ПОСТРОЕНИЯ И

ИНСТРУМЕНТАРИЙ РАЗРАБОТКИ

Специальность 08.00.13 – Математические и инструментальные методы экономики

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора экономических наук

Ростов-на-Дону –

Работа выполнена в ГОУ ВПО "Ростовский государственный экономический университет (РИНХ)"

Научный консультант: доктор экономических наук, профессор

Официальные оппоненты:

доктор экономических наук, профессор

Ведущая организация: ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский

Защита диссертации состоится « 25 » октября 2010 г. в _ часов на заседании диссертационного совета ДМ 212.209.03 в Ростовском государственном экономическом университете (РИНХ) по адресу: 344002, г. Ростов-на-Дону, ул. Б.

Садовая, 69, ауд.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Ростовского государственного экономического университета (РИНХ).

Автореферат разослан «»_ 20_г.

Ученый секретарь диссертационного совета, д.э.н.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы диссертационного исследования. Всемирная сеть Интернет оказывает влияние на различные стороны жизни современного общества. Все большее число предприятий и организаций обращается в своей деятельности к возможностям сети Интернет и интернет-приложений информационные и коммуникационные средства используются для взаимодействия с клиентами, партнерами и филиалами, для расширения географии бизнеса, для рекламы и продвижения товаров, для модернизации бизнес-процессов (деловых процессов) организации. Активно распространяются и такие формы бизнеса, как электронная коммерция, продажа контента, баннерной и контекстной рекламы. Развитие принципов, технологий, программных и аппаратных средств, созданных для сети Интернет, определило возможность их использования и для совершенствования корпоративных информационных систем.

Под интернет-приложениями понимается класс информационных систем, ориентированных на использование технологий и стандартов сети Интернет.

Использование интернет-приложений позволяет сократить затраты труда на исполнение бизнес-процессов, повысить объемы продаж и выручки, способствует достижению иных целей организации. С другой стороны, разработка и сопровождение интернет-приложений требует существенных трудовых и финансовых затрат.

Построение и использование интернет-приложений требует принятия значительного числа технических и управленческих решений. Задача осложняется тем, что количественное и качественное развитие современных интернетприложений привело к необходимости рассматривать их как сложные информационные системы, которые могут включать тысячи пользователей и содержать сотни тысяч элементов контента, поддерживать динамические возможности, предоставлять коммуникационные и вычислительные сервисы, взаимодействовать с другими информационными системами. Множество существующих технологий позволяет разрабатывать интернет-приложения различного масштаба и функциональности. От совокупности принятых решений зависит качество системы и величина затрат на ее разработку и эксплуатацию.

Таким образом, очевидна актуальность изучения экономической стороны процессов сравнения, выбора и использования интернет-приложений в деятельности предприятий и организаций. При этом сложность интернетприложений определяет необходимость обращения к методам экономикоматематического моделирования.

Степень изученности проблемы. Экономические аспекты сети Интернет и интернет-приложений рассматриваются в работах отечественных и зарубежных ученых: Э._Бринйолфсона (E._Brynjolfsson), Дж._Бэйли (J.P._Bailey), Х.Р._Вэриана (Hal R._Varian), С.А._Дятлова, К._Клаффи (Kc Claffy), А.Б._Курицкого, Л._МакКнайта (Lee W._McKnight), В.М._Матюшок, А._Одлизко (A._Odlyzko), С.И._Паринова, А.Ю._Родионова, И.А._Стрелец, К._Шапиро (C._Shapiro), Н._Экономидиса (N._Economides) и др.

Вопросы потребительского качества и экономической эффективности информационных систем исследуются в трудах Б. Боэма (B. Boehm), Е.Н._Ефимова, В.Н._Волковой, В.В. Липаева, Л.Г. Матвеевой, К.Г._Скрипкина, Е.Н._Тищенко, Г.Н._Хубаева, В.Н._Юрьева и др.

Вопросы анализа, моделирования и совершенствования бизнес-процессов организации нашли отражение в работах А.М. Вендрова, Е.Г._Ойхмана, Э.В._Попова, Е.В. Поповой, В.В. Репина, М. Робсона (M. Robson), Ю.Ф._Тельнова, М. Хаммера (M. Hammer), Дж. Харрингтона (J. Harrington), Дж._Чампи (J._Champy), А.-В. Шеера (A.-W. Sheer) и др.

Вопросы объектно-ориентированного моделирования и проектирования информационных систем анализируются в работах Г. Буча (G. Booch), Э. Гамма (E._Gamma), И. Грэхема (I. Graham), А.И. Долженко, Ф. Крачтена (Ph._Kruchten), Б. Мейера (B._Meyer), М. Пенкера (M. Penker), Дж. Рамбо (J._Rumbaugh), М._Фаулера (M._Fauler), С. Шлеера (S. Shleer), И.Ю. Шполянской, Х.-Э.

Эрикссона (H.-E._Eriksson), А. Якобсона (I. Jacobson) и др.

Проблемы моделирования интернет-приложений разрабатываются в трудах М. Брамбилла (M. Brambilla), С. Кери (S. Ceri), Дж. Коналлена (J. Connalen), Н.

Кох (N. Koch), А. Крауса (A. Kraus), Е. Мендес (E. Mendes), О. Пастора (O._Pastor), Г. Росси (G. Rossi), В. Пелечано (V. Pelechano), Д._Швайбе (D._Schwabe) и др.

Тематике имитационного моделирования экономических систем и бизнеспроцессов посвящены работы Н.П. Бусленко, А.А. Емельянова, У. Кельтона (W._Kelton), В.Н. Томашевского, Дж. Форрестера (J. Forrester), Р. Шеннона (R._Shannon), Дж. Шрайбера (T. J. Schriber) и др.

Проблемы совместного использования языка UML и метода имитационного моделирования изучаются в работах Л. Арифа (L.B. Arief), С. Бальсамо (S._Balsamo), М. Марцолла (M. Marzolla), Д. Петриу (D.C. Petriu), Р. Пули (R._Pooley) и др.

В то же время, пока не разработаны теоретические и прикладные вопросы создания методологии и инструментария моделирования1 процессов эксплуатации интернет-приложений, которые соответствовали бы следующим требованиям:

позволяли учитывать затраты труда на создание и эксплуатацию интернетприложения во всех вариантах его реализации; отражали стохастический характер процессов функционирования интернет-приложений; имели возможность интеграции с информационными моделями, используемыми при проектировании и разработке интернет-приложений; требовали минимальных затрат труда на освоение и использование.

Цель и задачи диссертационного исследования. Целью диссертационного исследования является развитие методологии и инструментария моделирования процессов эксплуатации интернет-приложений. Поставленная цель потребовала решения следующих задач диссертационного исследования:

O1 Модель - искусственный объект, представляющий собой отображение (образ) системы и ее компонентов. Считается, что М моделирует А, если М отвечает на вопросы относительно А.

Здесь М - модель, А - моделируемый объект (оригинал). (Рекомендации по стандартизации. – М.: Госстандарт России, 2001.) 1. Развитие теоретических и методологических основ экономикоматематического моделирования процессов использования интернетприложений.

2. Разработка моделей, методов и инструментария выбора компонентов интернет-приложения.

3. Создание концепции и метамодели интеграции визуального и имитационного моделирования интернет-приложений на основе языка автоматизированного формирования имитационных моделей.

5. Создание инструментальной системы автоматизированного синтеза имитационных моделей процессов эксплуатации интернет-приложений.

Объект и предмет исследования. Объектом диссертационного исследования являются интернет-приложения, используемые предприятиями всех форм собственности. Предметом исследования выступают процессы использования интернет-приложений в деятельности предприятий и организаций.

Теоретическая база исследования. Теоретическую и методологическую базу исследования составляют научные труды российских и зарубежных ученых по экономико-математическому моделированию, статистическим методам, объектно-ориентированному моделированию и проектированию информационных систем. В проведенном исследовании использовались методы анализа и моделирования деловых процессов. Также применялись методы сравнения сложных систем по критерию функциональной полноты и методы имитационного моделирования сложных технических и социально-экономических систем.

В работе обобщены результаты исследований автора за 1998-2009 годы в области экономики сети Интернет, экономических аспектов создания и использования интернет-приложений, автоматизации процесса построения имитационных моделей.

Диссертационная работа выполнена в рамках пунктов Паспорта специальности 08.00.13 – математические и инструментальные методы экономики: 2.2 «Конструирование имитационных моделей как основы эксперимент альных машинных компл ексов и разработка мод ел ей экспериментальной экономики для анализа деятельности сложных социальноэкономических систем и определения эффективных направлений развития социально-экономической и финансовой сфер» и 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».

Эмпирическая база исследования. Эмпирической базой диссертационного исследования стали экспериментальные и статистические данные, полученные при построении и эксплуатации интернет-приложений различного масштаба и назначения в течение нескольких лет, а также статистические данные по исполнению бизнес-процессов в организациях, предприятиях и учреждениях различных направлений деятельности (высшее образование, государственное управление, производство, оптовая торговля и др.).

Научная новизна диссертационной работы. Научная новизна диссертационного исследования заключается в развитии методологии и инструментария экономико-математического моделирования процессов использования интернет-приложений. Научную новизну содержат следующие результаты:

1) Проведена адаптация методологии анализа сложных систем по критерию функциональной полноты для решения задач сравнительной оценки и выбора интернет-приложений. При этом:

– предложена модификация метода сравнительного анализа сложных систем по критерию функциональной полноты. Особенности модификации состоят в формировании групп функций, учете зависимостей между функциями и совместимости анализируемых систем. Использование предложенного варианта модификации обеспечивает построение совокупности функций и программных компонентов интернет-приложения, отражающей требования заказчика к функциональной полноте.

– разработано инструментальное средство анализа сложных систем по критерию функциональной полноты, отличающееся реализацией предложенных теоретических положений и позволяющее автоматизировать процедуры сравнительного анализа и выбора интернет-приложений.

2) Обосновано применение процессно-статистического подхода к построению и использованию интернет-приложений. В рамках адаптированного подхода рассматриваются частотные и временные характеристики операций процессов эксплуатации интернет-приложения и оцениваются суммарные трудозатраты за период. Использование процессно-статистического подхода позволяет оценивать и сравнивать различные варианты реализации интернетприложения.

3) Предложено для описания процессов эксплуатации интернет-приложений расширение визуальных UML-моделей интернет-приложений путем включения в диаграммы языка UML характеристик, позволяющих отразить количественные параметры процессов использования интернет-приложения для последующей оценки затрат труда пользователей.

4) Выполнено обоснование целесообразности интеграции визуального и имитационного моделирования при оценке характеристик потребительского качества интернет-приложений. Ориентация на использование визуальной UMLмодели интернет-приложения позволяет существенно снизить трудоемкость построения имитационной модели.

5) Построена метамодель, реализующая концепцию интеграции визуального и имитационного моделирования и определяющая состав и взаимосвязи компонентов, используемых для представления различных аспектов моделируемой системы. Метамодель включает: количественные компоненты модели (переменные) для представления параметров моделируемой системы;

диаграмму прецедентов для представления совокупности моделируемых процессов и спецификации их частотных характеристик; диаграмму деятельности для определения структуры процесса и спецификации его временных характеристик.

6) Разработан метод автоматизированного синтеза имитационной модели, включающий: построение программного кода имитационной модели на основе компонентов метамодели; отображение компонентов метамодели в виде синтаксических конструкций программного кода; формирование структуры программного кода на основе отношений компонентов визуальной модели.

Использование предложенного подхода обеспечивает сокращение затрат труда на реализацию моделирования 7) Построено алгоритмическое обеспечение автоматизированного синтеза имитационной модели на основе расширенных UML-диаграмм. Предложенная совокупность алгоритмов, ориентированная на использование отношений агрегации и зависимости между компонентами метамодели для рекурсивного построения программного кода имитационной модели, позволяет реализовать метод автоматизированного синтеза имитационной модели.

8) Создана инструментальная система автоматизированного синтеза имитационных моделей СИМ-UML, отличающаяся реализацией предложенных теоретических положений и алгоритмов автоматизированного синтеза имитационных моделей. Программная система позволяет: конструировать визуальную модель и определять количественные параметры; генерировать программный код имитационной модели; проводить имитационное моделирование, получать для подмножеств операций и в целом для процессов функционирования интернет-приложений статистические характеристики и гистограмму распределения трудовых и финансовых затрат на эксплуатацию интернет-приложения.

9) Построены визуальные и имитационные модели интернет-приложений электронной коммерции, выполненные на основе разработанных теоретических положений и позволяющие: оценивать затраты труда на эксплуатацию интернетприложения; исследовать влияние различных параметров на величину затрат труда; получать затраты труда в разрезе операций, процессов и исполнителей;

сравнивать различные варианты реализации интернет-приложения электронной коммерции.

Практическая значимость исследования. Практическая значимость диссертационного исследования определяется тем, что его основные положения, выводы, рекомендации, модели, методы и алгоритмы создают основу для принятия решений при использовании и развитии интернет-приложений в деятельности предприятий и организаций. Отдельные предложенные модели и методы могут использоваться при разработке экономических информационных систем разной направленности. Методология и инструментарий визуального и имитационного моделирования на основе языка UML является средством построения моделей деловых процессов в любых областях производства и управления для их анализа и совершенствования.

Апробация и внедрение результатов исследования. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на научно-практических конференциях и семинарах различного уровня, в том числе: «Инновации в науке и образовании-2008» (юбилейная международная научная конференция, г.

Калининград, КГТУ, 2008); «Компьютерная техника и технологии» (региональная научно-техническая конференция, г. Ставрополь, СКГТУ, 2003); «Компьютерное моделирование 2008» (международная научно-практическая конференция, г.

Санкт-Петербург, СПбГПУ, 2008); «Математические и статистические методы в экономике и естествознании» (межвузовские научные чтения, г. Ростов-на-Дону, РГЭУ «РИНХ», 1999, 2003); «Моделирование. Теория, методы и средства» (VIII международная научно-практическая конференция, г. Новочеркасск, ЮРГТУ (НПИ), 2008); «ИННОВ-2005» (выставка-ярмарка научно-технических разработок в рамках международного инновационного форума, г. Новочеркасск, ЮРГТУ (НПИ), 2005); «Новые технологии в управлении, бизнесе и праве» (III международная научно-практическая конференция, г. Невинномысск, НИУБ и П, 2003); «Проблемы информационной безопасности» (всероссийская научнопрактическая интернет-конференция, г. Ростов-на-Дону, РГЭУ «РИНХ», 2006, 2007); «Проблемы создания и использования информационных систем и технологий» (межрегиональная научно-практическая конференция, г. Ростов-наДону, РГЭУ «РИНХ», 2007, 2008, 2009); «Проблемы теории и практики развития региональной статистики» (межрегиональная научная конференция, г. Ростов-наДону, РГЭУ «РИНХ», 2003); «Компьютерные технологии в науке, производстве, социальных и экономических процессах (КТ 2009)» (X международная научнопрактическая конференция, г. Новочеркасск, ЮРГТУ (НПИ) 2009); «Системный анализ в проектировании и управлении» (X международная научно-практическая конференция, г. Санкт-Петербург, СПбГПУ, 2006); «Статистика в современном мире: методы, модели, инструменты» (Межвузовская научно-практическая конференция, г. Ростов-на-Дону, РГЭУ «РИНХ», 2007, 2008, 2009, 2010); «Теория, методы проектирования, программно-техническая платформа корпоративных информационных систем» (VI международная научно-практическая конференция, г. Новочеркасск, ЮРГТУ (НПИ) 2008); «Технологии информационного общества – Интернет и современное общество» (всероссийская объединенная конференция, г. Санкт-Петербург, СПбГУ, 2005, 2006, 2008); «Экономико-организационные проблемы проектирования и применения информационных систем» (международная научно-практическая конференция, г. Кисловодск, РГЭУ «РИНХ», 2005, 2007, 2008, 2010); «Экономико-организационные проблемы проектирования и применения информационных систем» (всероссийская научнопрактическая конференция, г. Ростов-на-Дону, РГЭУ «РИНХ», 2000, 2001);

«Экономические проблемы организации производственных систем и бизнеспроцессов (ЭПО-2009)», (VII международная научно-практическая конференция, г.

Новочеркасск, ЮРГТУ (НПИ), 2009).

Основные результаты диссертационного исследования используются в деятельности ряда организаций (ООО «Система», ООО «ЕЙСК-ИНФО», ООО «Стэйт-Он Лаб» и др.) при создании и эксплуатации интернет-приложений, а также для совершенствования деловых процессов. Разработанные методы и инструментарий нашли применение в учебном процессе Ростовского государственного экономического университета (РИНХ), специальность «Прикладная информатика (по областям)» (дисциплины «Системный анализ», «Разработка системы web-представительства фирмы», «Имитационное моделирование экономических процессов»; дипломное проектирование), а также в ряде других вузов. Отдельные результаты диссертационной работы использованы для выполнения научно-исследовательских работ для Государственного научно-исследовательского института развития налоговой системы Федеральной налоговой службы России (х/д № 926/06, № 958/07-8-ЮР/ С, № 959/07-9-ЮР/С).

Публикации. Основные результаты диссертационного исследования изложены в 51 научной работе, в том числе монографии, двух научных изданиях и 11 статьях в журналах из перечня изданий, рекомендованных ВАК РФ для публикации основных результатов докторских диссертаций. Общий объем авторских публикаций по теме диссертации 30 печатных листов.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, библиографического списка и приложений.

Библиографический список включает 302 литературных источника.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении обосновывается актуальность рассматриваемой проблемы, формулируются цель и задачи диссертационного исследования, определяются его объект и предмет, рассматриваются теоретические и методологические основы исследования, выделяются научная новизна и практическая значимость работы, приводится оценка внедрения и апробации исследования, описывается структура диссертационной работы.

В первой главе «Экономические аспекты построения и использования интернет-приложений» выполнен анализ проблем исследования экономической стороны процессов использования интернет-приложений в деятельности предприятий и организаций.

Развитие сети Интернет и интернет-технологий потребовало осмысления и изучения связанных с ней социально-экономических процессов и явлений. В зарубежной и отечественной науке происходит обращение к вопросам исследования экономических аспектов влияния сети Интернет и интернеттехнологий на деятельность организаций и на экономику в целом. В таблице представлены основные направления исследования экономической стороны сети Интернет, разделенные по уровням.

Суще ствующие экономиче ские исследования преимуще ственно рассматривают хозяйственную деятельность, осуществляемую с помощью сети Интернет и современных информационных и коммуникационных технологий.

При этом на первый план выходят вопросы оценки влияния сети Интернет на характер экономических отношений, а также ее воздействие на рынок, прежде всего, с точки зрения изменения транзакционных издержек. Имеется ряд работ, которые рассматривают экономические аспекты сети Интернет, на уровне сети передачи данных. В то же время, проблемы использования возможностей сети Интернет и интернет-приложений на уровне предприятия пока не нашли O достаточного отражения в экономической науке.

Исследование экономических аспектов использования интернетприложений в деятельности предприятия может опираться на современные достижения экономической науки, которые широко применяются для изучения сложных информационных систем. В частности, могут использоваться экономикоматематические и статистические методы, метод имитационного моделирования, методы анализа экономической эффективности и потребительского качества информационных систем, методы анализа и моделирования деловых процессов 2.

Основные направления исследования экономических аспектов сети Интернет информационная экономика (сеть Интернет как инфраструктура Глобальный влияние сети Интернет на национальную экономику;

уровень трансформация экономических отношений под влиянием компьютерных сетей и информационных технологий («новая экономика»).

свойства сети Интернет как экономической системы;

Уровень сети модели роста сети Интернет;

Интернет секторы экономики сети Интернет, балансовые модели;

графовые модели WWW, анализ структуры и динамики.

влияние сети Интернет на рынок (уровень цен, дисперсия цен, Уровень рынка оценка экономической эффективности интернет-приложений;

влияние сети Интернет на бизнес-процессы предприятия;

Уровень анализ рентабельности инвестиций в интернет-проекты;

предприятия оценка экономической эффективности интранет-сети;

выбор структуры, содержания и средств построения интернетприложений.

взаимодействие подсетей (interconnection);

стандартизация программных и технических средств;

Уровень сети алгоритмы организации передачи данных с применением экономических передачи данных методов разделения ограниченных ресурсов;

модели ценообразования на телекоммуникационные услуги.

O2Хубаев Г.Н. Экономическая оценка потребительского качества программных средств. – Ростов н/Д: РГЭА, 1997. – 94 c.

O Интернет-приложения отличаются соотношением коммуникационной и информационной составляющей, характеризуются разными функциональными и нефункциональными требованиями. Оценка эффективности различных классов интернет-приложения основывается на разных критериях (затраты труда на создание, затраты труда на поддержку, скорость разработки, функциональная полнота, надежность, качество дизайна, частота обновления и т.д.). Разные интернет-приложения требуют разной структуры инвестиций (соотношение текущих и капитальных затрат, соотношение затрат на программное обеспечение и затрат на оплату труда).

Таким образом, для анализа процессов использования интернет-приложений и для разработки в этой области экономико-математических моделей и методов необходима классификация интернет-приложений. Целями классификации являются: систематизация знаний о технических и экономических аспектах интернет-приложений; обеспечение выбора методов построения и развития интернет-приложения, выбора модели жизненного цикла; оценка и сравнение текущего и желаемого состояния интернет-приложения.

Для достижения этих целей система классификации интернет-приложений должна удовлетворять ряду требований: ориентация на объективные классификационные признаки; покрытие всех стадий жизненного цикла интернетприложений; отражение как технических, так и экономических особенностей интернет-приложений.

На рис. 1 представлена предложенная совокупность признаков классификации интернет-приложений.

O продолжительность интеграция с ИС Рис. 1. Признаки классификации интернет-приложений Большинство современных интернет-приложений отличают такие особенности, как: большое число компонентов; большое число пользователей;

влияние разнообразных случайных факторов на функционирование интернетприложения; значительное число технологий, используемых для построения приложения; сложный характер влияния на эффективность деятельности организации; включение интернет-приложения в различные бизнес-процессы организации; значительные затраты труда на создание и поддержку. Сложность интернет-приложений создает необходимость обращения к методам моделирования при их построении, использовании и развитии.

Для формальной постановки задач построения интернет-приложения необходимо представить различные стороны интернет-приложений в терминах теории множеств. Интернет-приложение можно рассматривать как пятерку вида:

O где M – модель интернет-приложения, представляющая в общем виде его цели и содержание;

P – проект приложения, описывающий структуру интернет-приложения;

IT – множество интернет-технологий, используемых для создания интернетприложения;

R – компонент, характеризующий реализацию интернет-приложения;

F – компонент, характеризующий использование интернет-приложения.

Рассмотрим подробнее содержание отдельных элементов.

Модель(«ядро») приложения отражает его назначение, возможности и содержание, а также место в деятельности организации. Модель может представлять существующее интернетприложение, предлагаемый вариант его развития или новое интернет-приложение.

Здесь:

O Tg – совокупность целей интернет-приложения;

O U – варианты использования интернет-приложения;

O BP – совокупность бизнес-процессов, связанных с интернет-приложением;

O CM – концептуальная модель интернет-приложения;

O STAT – совокупность количественных характеристик интернет-приложения.

Модель описывает наиболее стабильную часть приложения, его «ядро», которое может сохраняться при изменениях технологий, дизайна и реализации.

описывает аудиторию интернет-приложения и его использование.

O {Usi }, i = 1, NUs - это множество ролей пользователей, например: «Преподаватель кафедры», «Модератор», «Покупатель». Множество O Fn j, j = 1, NFn j - определяет в самом общем виде функции интернет-приложения. Соответственно множество O Usl, Fnh k, k = 1, NUF, l = 1, NUs, h = 1, NFn j описывает обращение пользователя некоторой категории к определенной функции интернет-приложения.

Описанный компонент соответствует диаграмме прецедентов языка UML, которая может эффективно использоваться для представления ролей пользователей (соответствуют акторам диаграммы) и вариантов использования интернет-приложения.

Следующий компонент модели определяет степень вовлечения интернетприложения в бизнес-процессы организации:

Здесь O {bpri }, i = 1, Nbp - множество деловых процессов организации, на которые интернет-приложение может оказывать прямое или косвенное влияние.

Операции этих бизне с-проце ссов описываются множе ством O затрагивает операцию O op h, h = 1, Nop делового процесса O bprl, l = 1, Nbp. Здесь O lv j LV задает уровень использования интернет-приложения при исполнении операции.

Множество уровней может быть описано, например, так O LV = {lv1, lv 2, lv3 }. Здесь:

O lv1 - «Интернет-приложение используется для поддержки выполнения операции» (например, исполнитель обращается к интернет-приложению для получения информации о надежности поставщика);

O lv 2 - «Операция исполняется через интернет-приложение» (например, заказ на поставку товаров от филиала передается через web-форму);

O lv3 - «Бизнес-процесс полностью направляется и исполняется в рамках интернет-приложения».

Интернет-приложения становятся средством совершенствования бизнеспроцессов организации, позволяя: сократить затраты труда на выполнение операций делового процесса; снизить число ошибок; ускорить исполнение делового процесса; допустить участие в деловом процессе представителей организаций-партнеров и удаленных сотрудников; снизить значение географического фактора при организации делового процесса.

Концептуальная модель интернет-приложения:

где O E = {ei }, i = 1, Ne - множе ство сущно стей предметной области, представленных интернет-приложением, например: «Студент», «Дисциплина», «Книга», «Товар». Множество O A = a j, i = 1, Ne, j = 1, Nea - описывает атрибуты сущно стей; Множе ство O Rl = {rl k }, k = 1, Nrl описывает отношения между сущностями, а множество элементов вида O k i j k связывает отношения и сущности.

Рассмотрим проект интернет-приложения. Выражение описывает приложение на этапе проектирования, оно соответствует проекту интернет-приложения до выбора интернет-технологий и до начала его нефункциональных требований к интернет-приложению. O Com j, j = 1, Ncom множество функциональных подсистем или сервисов интернет-приложения. Пара O Pg k, Linkl описывает навигационную структуру интернет-приложения, включая множество web-страниц O {Pg k }, k = 1, Npg и множество ссылок между ними O Построенная формальная модель интернет-приложения дает возможность сформулировать последовательность задач, решаемых при построении интернетприложения. Задача планирования интернет-приложения C f (M ) max, O M U M.

Здесь O U M - множество возможных вариантов построения интернет-приложения.

Вектор-функцияO f (M ) = (f (M ), f (M )...) описывает совокупность критериев эффективности интернет-приложения.

Задача проектирования интернет-приложения O fe(P ) max,O P U P (M ), O f ( P) f.Необходимо построить такой проект P интернет-приложения, который предполагает реализацию уже имеющейся модели M. Вектор целевых функций трансформируется в вектор ограничений O f = (f1, f 2...), которым должны удовлетворять параметры проекта O f ( P) = ( f1 ( P), f 2 ( P)...). Каждый из проектов может обеспечить достижение всех целей модели, при этом проекты сравниваются по критерию экономической эффективности O fe(P ) max.

Z reqi REQ( IT ), i = 1, Nreq. Необходимо выбрать набор технологий минимальной стоимости, позволяющих реализовать заданный проект. В первом ограничении задается множество MIT допустимых наборов технических средств. Второе ограничение предполагает, что значения характеристик приложения (например, технической производительности), которые могут быть достигнуты с помощью набора интернет-технологий, не должны быть ниже требуемого набора характеристик проекта. Третье ограничение говорит о том, что требования проекта (прежде всего, функциональные) должны быть потенциально реализуемыми с помощью выбранного набора технологий. В качестве целевой функции используется TCO (Total Cost of Ownership, совокупная стоимость владения интернет-приложением). TCO включает такие компоненты, как:

стоимость приобретения программных и аппаратных средств; стоимость обучения разработчиков; затраты труда на построение интернет-приложения; затраты труда на эксплуатацию интернет-приложения; затраты труда пользователей на работу с интернет-приложением.

Решение перечисленных задач т ребует привлечения методов моделирования. Использование комплекса экономико-математических и имитационных моделей позволяет принимать обоснованные с экономической точки зрения решения по созданию, проектированию и эксплуатации интернетприложений.

Во второй главе «Модели и методы сравнительного анализа и выбора интернет-приложений по критерию функциональной полноты» описывается комплекс формализованных методов, моделей и инструментов позволяющих обеспечить выбор различных технологий, компонентов и функций интернетприложения при его построении и использовании.

При создании интернет-приложения необходимо принять ряд решений, например: использование статических или динамических способов реализации;

механизмы обновления содержимого; набор используемых интернет-технологий;

O формат и структура базы данных и т.д. Технологии и программные средства, используемые при разработке интернет-приложений обладают разными характеристиками в плане производительности, надежности, требований к оборудованию, сложности; имеют различную стоимость.

Большинство решений на стадии проектирования должно приниматься на основании требований к интернет-приложению и параметров его эксплуатации.

Основными критериями являют ся: экономиче ская эффективно сть;

функциональная полнота; надежность; безопасность; производительность;

гибкость; своевременность предоставления информации; корректность предоставляемой информации. Набор критериев и их относительная важность зависят от области использования разрабатываемого интернет-приложения.

Применение метода анализа сложных систем по критерию функциональной полноты дает возможность сравнительного анализа и выбора интернеттехнологий для реализации интернет-приложения, программных инструментов разработки интернет-приложения, функций и программных компонентов интернет-приложения.

Сравнение интернет-приложений или их компонентов по критерию функциональной полноты обозначения:

систем.

В качестве меры рассогласования между системами O Rik = Pik /( Pik + Pik ). Для оценки степени поглощения системой величина O S k системы O Si служит величина O H ik = P11 /( P11 + P10 ). Оценка степени подобия систем проводится на основе меры подобия Жаккарда Gik = P11 /( P11 + P10 + P 01 ). После выполнения соответствующих Рассчитанные матрицы преобразуются в логические матрицы O 0 0 0 0, в соответствии с различными пороговыми значениями. Например, для матрицы подобия систем на основе порогового значения рассчитается матрица G0={G0ij}, O3Хубаев Г.Н. Сравнение сложных программных систем по критерию функциональной полноты // Программные продукты и системы (SOFTWARE&SYSTEMS). – 1998. – №2. – С. 6-9.

O где:

Анализ матриц и графов позволяет исследовать совокупность изучаемых систем по критерию функциональной полноты.

Предложена модификация метода анализа сложных систем по критерию функциональной полноты ориентированная на отражение особенностей интернетприложений. Расширения позволяют учесть: группы функций интернетприложений; количественные и порядковые характеристики; технологии реализации приложений; зависимости между функциями; иерархию компонентов интернет-приложения.

Разработана методика формирования структуры интернет-приложения на основе адаптированного метода анализа сложных систем по критерию функциональной полноты. Методика позволяет определить комплекс проектных решений, отражающих требования к функциональной полноте интернетприложения. Рассмотрим последовательность шагов методики.

Шаг 1. Формируется перечень возможных функций планируемого интернетприложения O F = f j, j = 1, m.

Источниками могут выступать результаты анализа существующих интернетприложений, работающих в рассматриваемой или смежной с ней областях, интервью с заинтересованными лицами, результаты совещаний и т.д.

Шаг 2. Определяется множество проектов интернет-приложения O S = {si }, i = 1, n. Проекты могут быть представлены разными организациями или подразделениями, могут соответствовать некоторым типовым решениям. Проекты отличаются по составу используемых сущностей предметной области, по организации процессов эксплуатации интернет-приложения. Соответственно, каждый проект реализует некоторое подмножество функций, что может быть отражено с помощью матрицы O X = xij, i = 1, n; j = 1, m., где:

Шаг 3. Производится сравнительный анализ проектов интернет-приложения в соответствии со стандартной методикой анализа программных систем по критерию функциональной полноты.

Далее в матрицу X добавляется дополнительная строка, соответствующая условной системе, которая отражает требования к функциональной полноте создаваемого интернет-приложения. Расчеты по матрице X повторяются. На рис. приведен пример графа поглощения проектов интернет-приложения.

O Рис. 2. Граф поглощения проектов интернет-приложения с условной системой В результате выполнения текущего шага методики необходимо выбрать те проекты, которые, с одной стороны, поглощают условную систему, с другой – близки к ней по функциональной полноте.

Шаг 4. Строится перечень программных систем, обеспечивающих построение интернет-приложения, и перечень функций этих систем (рис. 3). Для определенности будем говорить о системах управления содержимым (системах управления контентом, CMS), которые сегодня являются наиболее широко используемым средством построения интернет-приложений. Примерами распространенных систем могут служить 1С-Битрикс, Joomla!, Drupal и др.

Рис. 3. Исходные данные для сравнительного анализа проектов интернетприложений с учетом систем управления контентом - множество систем управления контентом O CMS = {cmsk }, k = 1, ncms ;

- множество функций систем управления контентом O FCMS = {fcmsh }, O h = 1, mcms ;

- матрица XCMS, элементы которой формируются следующим образом:

O В таблице 2 представлен фрагмент перечня функций систем управления контентом.

Перечень функций систем управления контентом (фрагмент) Проводится анализ систем управления контентом по критерию функциональной полноты. Например, на рис. 4 приведен пример графа подобия CMS.

Рис. 4. Граф подобия систем управления контентом (g=0.80) Шаг 5. Для каждого из рассматриваемых проектов интернет-приложений формируется множество требований к системе управления контентом.

Таким образом, к множеству систем управления контентом добавляются условные системы ucms1…ucmsn, функции которых позволяют реализовать каждый из проектов интернет-приложения s1…sn. Соответствующие строки добавляются в матрицу XCMS.

O Шаг 6. Проводится анализ систем управления контентом с учетом условных систем.

По дополненной матрице XCMS строятся матрицы поглощения, подобия, превосходства и соответствующие графы. Таким образом, могут быть выделены системы, в необходимой степени поглощающие функции условной системы, и системы, которые в достаточной степени близки к условной.

В результате может быть сформирована матрица совместимости O C = {cik }, i = 1, n; k = 1, ncms, элементы которой показывают, может ли проект интернетприложения быть построен на базе некоторой CMS:

Пример матрицы совместимости приведен в таблице Пример матрицы совместимости проектов интернет-приложения и систем Шаг 7. Производится объединение матрицы проектов и матрицы систем управления контентом.

При этом из декартова произведения множеств S и CMS исключаются варианты, не отражающие требования к совместимости:

Множества функций объединяются:O F = F FCMS.

В соответствии с полученными множествами S` и F` формируется матрица X`. Примерный вид матрицы X` приведен в таблице 4.

Объединенная матрица вариантов реализации интернет-приложения O Шаг 8. Формируется множество требований пользователя к системе управления контентом.

Эти требования описывают возможности создаваемого интернетприложения с точки зрения удобства, гибкости, расширяемости и т.д. Например, «Использование свободно-распространяемой системы управления контентом».

Требования к системе управления контентом объединяются с требованиями к интернет-приложению. Сформированная строка матрицы X` описывает функциональный состав условной системы s0`.

Шаг 9. Проводится сравнение вариантов реализации интернет-приложения.

Рассчитываются матрицы P, H, G и строятся соответствующие графы (например, на рис. 5 представлен граф подобия вариантов реализации интернетприложения, а в таблице 5 – фрагмент матрицы поглощения).

Пример матрицы поглощения для вариантов реализации интернет-приложения s1 1,000 0,845 0,905 0,845 0,929 0,810 0,988 0,833 0,798 0,869 0, s2 0,922 1,000 0,922 0,896 0,948 0,844 0,909 0,987 0,805 0,948 0, s3 0,916 0,855 1,000 0,831 0,988 0,771 0,904 0,843 0,771 0,855 0, s4 0,947 0,920 0,920 1,000 0,933 0,813 0,933 0,907 0,827 0,893 0, s5 0,876 0,820 0,921 0,787 1,000 0,753 0,865 0,809 0,742 0,831 0,910 … s6 0,971 0,929 0,914 0,871 0,957 1,000 0,957 0,914 0,857 0,914 0, s7 0,965 0,814 0,872 0,814 0,895 0,779 1,000 0,849 0,814 0,884 0, s8 0,886 0,962 0,886 0,861 0,911 0,810 0,924 1,000 0,823 0,962 0, s18 1,000 0,878 0,976 0,854 0,951 0,902 1,000 0,878 0,927 0,902 0, Возможные варианты сравниваются по функциональной полноте и сопоставляются с условной системой, отражающей требования к создаваемому интернет-приложению.

O На основе матриц и графов выбирается подмножество вариантов, соответствующее требованиям к функциональной полноте интернет-приложения.

Рис. 5. Граф подобия вариантов реализации интернет-приложения (g=0.90) В целом, описанная методика может быть наглядно представлена в виде схемы на рис.6.

Таким образом, рассмотренная адаптация метода анализа сложных систем по критерию функциональной полноты позволяет:

- сравнить различные проекты интернет-приложения с точки зрения функциональной полноты и сопоставить их с требованиями пользователя;

- построить перечень функций систем управления контентом для реализации интернет-приложения;

- провести сравнительный количественный анализ систем управления O контентом по критерию функциональной полноты, выявить системы, превосходящие другие, построить группы подобных по функциональной полноте систем;

- сформировать перечень вариантов реализации интернет-приложения с учетом использования систем управления контентом;

- провести сравнительный анализ вариантов реализации интернетприложений с учетом требований к создаваемому интернет-приложению и требований к системам управления контентом.

Применение метода анализа сложных систем по критерию функциональной полноты к интернет-приложениям позволяет выбрать несколько возможных вариантов реализации интернет-приложения. Дальнейший анализ должен опираться на использование таких критериев, как стоимость, затраты труда на построение и эксплуатацию.

Разные варианты построения интернет-приложения характеризуются различной величиной расходов на его создание и поддержку. Решение о способе по строения интернет-приложения принимается на о снове критерия экономической эффективности в условиях конкретной задачи.

Для оценки экономической эффективности интернет-приложений можно использовать адаптированный подход профессора Г.Н. Хубаева4, основанный на оценке затрат труда на выполнение функциональных операций. С помощью экономико-статистического анализа оцениваются частотные и временные характеристики функциональных операций, выполняемых программной системой, и рассчитываются суммарные трудозатраты за период. Экономическая эффективность информационной системы определяется путем сопоставления экономии труда (в сравнении с базовым вариантом) и затрат на построение системы.

Сложность современных интернет-приложений и стохастический характер процессов их эксплуатации делает метод имитационного моделирования наиболее предпочтительным методом оценки затрат труда на построение и эксплуатацию.

При этом набор визуальных моделей интернет-приложения может рассматриваться как основа для построения имитационной модели процессов эксплуатации интернет-приложения.

В третьей главе «Методология построения моделей процессов использования интернет-приложений» предложена концепция интеграции визуального и имитационного моделирования интернет-приложений на основе UML-моделей и описана разработанная совокупность модельных компонентов.

Управление информационной системой, подобной интернет-приложению, предполагает принятие решений в условиях действия большого числа внешних факторов, наличия множества взаимодействующих элементов управляемой системы и ориентировано на достижение комплекса различных целей. Средством поддержки принимаемых решений служит моделирование. Использование моделей позволяет рассмотреть различные аспекты объекта управления, O4Хубаев Г.Н. Методика экономической оценки потребительского качества программных средств // Программные продукты и системы (Software & Systems). – 1995. – №1. – С.2-8.

O исследовать последствия управляющих воздействий, сравнить различные варианты принимаемых решений.

Сегодня информационные системы все чаще рассматриваются в контексте деловых процессов, при этом проводится выделение деловых процессов, оценка совершенствования. Анализ деловых процессов невозможен без использования того или иного инструмента моделирования – общепризнанной нотации представления бизнес-процессов и методологии ее использования. Наиболее распространенными нотациями являются ARIS, семейство IDEF, BPMN, а также унифицированный язык моделирования UML.

Визуальное моделирование процессов эксплуатации интернет-приложений предоставляет возможности для их осмысления, оценки и рационализации.

Вместе с тем, переход на количественный уровень обеспечит более точную и обоснованную оценку существующего или возможного состояния системы, позволит выработать наиболее рациональный вариант совершенствования деловых процессов и построения информационной системы.

В большинстве случаев сложность изучаемой системы и наличие стохастической составляющей делают наиболее целесообразным использование имитационного моделирования. Имитационная модель обладает высокой степенью подобия моделируемой системе, позволяет рассматривать значительное число деталей и учитывает случайные факторы. Эксперименты над имитационной моделью способствуют получению оценки различных вариантов предлагаемых решений.

Недостатком имитационных моделей является трудоемкость их построения.

При этом свойственная имитационным моделям привязка к конкретной системе и конкретным условиям влечет за собой необходимость многократной модификации модели.

За счет использования современных систем имитационного моделирования, ориентированных на создание модели в графическом режиме, можно сократить время и затраты труда на построение имитационной модели по сравнению с разработкой имитационных программ на языках высокого уровня или специализированных языках, подобных GPSS. Однако развитые современные системы имитационного моделирования дороги, достаточно сложны в освоении, требуют высокой и специализированной квалификации разработчика имитационных моделей. Для решения многих задач управления информационной системой зачастую не требуется привлечение всех функциональных возможностей системы имитационного моделирования и не всегда необходим предлагаемый системой уровень детализации.

Предлагаемая интеграция визуального и имитационного моделирования позволяет проводить одновременное исследование деловых процессов на качественном и количественном уровне, при этом визуальная модель служит основой для формирования структуры имитационной модели. Имитационное моделирование дает возможность рассматривать и сравнивать различные варианты построения системы, получать количественную оценку предлагаемых решений.

O Проблема автоматизации построения имитационных моделей предполагает решение нескольких задач: выбор нотации и методики визуального моделирования; интеграция структурных и количественных компонентов;

разработка методов и алгоритмов имитационного моделирования; создание соответствующего программного обеспечения.

Для решения задач имитационного моделирования интернет-приложений в качестве средства визуального представления деловых процессов был выбран унифицированный язык моделирования UML, что обусловлено следующими преимуществами языка:

1. гибкостью и универсальностью. Средства языка можно использовать для решения задач анализа, моделирования и проектирования в различных 2. возможностью отражения как статики, так и динамики моделируемой 3. наличием представлений и визуальных средств, позволяющих рассматривать моделируемую систему: с разных сторон; на разном уровне детализации; на разных этапах анализа, проектирования и разработки;

4. ролью языка UML как общепризнанного стандарта проектирования и разработки программного обеспечения, включая интернет-приложения;

5. возможностью расширения, что позволяет адаптировать средства языка для эффективного решения задач моделирования в разных областях;

6. объектно-ориентированными принципами языка, соответствующими специфике имитационного моделирования.

Можно выделить следующие области пересечения тематики имитационного моделирования и применения языка UML, которые нашли отражение в работах отечественных и, прежде всего, зарубежных исследователей:

- представление системы имитационного моделирования;

- представление имитационной модели;

- использование существующих визуальных моделей на языке UML для поддержки или автоматизации построения имитационной модели.

Третье направление включает и вопросы применения UML-спецификаций программной системы для оценки ее технической производительности.

С другой стороны, UML-модели обладают значительным потенциалом в качестве средства представления деловых процессов при их имитационном моделировании, однако на сегодняшней день методологии имитационного моделирования деловых процессов на основе UML-моделей, ориентированной на автоматизированное формирование программного кода, не разработано.

Разработанная концепция интеграции визуального и имитационного моделирования предполагает, что:

1. с помощью выбранного подмножества диаграмм языка UML и их элементов описываются структурные и поведенческие аспекты моделируемой системы;

2. количественные компоненты (переменные имитационной модели) описывают частотные и временные параметры системы, с учетом их случайного характера;

O 3) диаграммы, элементы диаграмм и количественные компоненты связываются между собой в соответствии с заданными правилами;

4) такая взаимосвязанная совокупность визуальных и количественных компонентов служит основой для проведения имитационного моделирования.

Интеграция визуального и имитационного моделирования, во-первых, позволяет сократить затраты труда на построение имитационных моделей, вовторых, дает возможность моделирования изучаемой системы на качественном и количественном уровне, в-третьих, позволяет снизить семантический разрыв между предметной областью и средствами ее представления в модели.

Плоскости, изображенные на рис. 7, соответствуют уровням представления делового процесса при моделировании: уровень предметной области; уровень формализованного описания деловых процессов; уровень представления средствами программной системы визуального и имитационного моделирования;

уровень программного кода имитационной модели.

Источник: Широбокова С.Н., Щербаков С.М. Возможности метода и программного комплекса автоматизированного синтеза имитационных моделей деловых процессов // Компьютерное моделирование 2008:

Труды междунар. науч.-техн. конф., г. Санкт-Петербург, 24 - 25 июня 2008г./ СПб: Изд-во Политехнического университета, 2008. – С. 259-268.

O Выделенные в результате анализа предметной области деловые процессы (1-ый слой) описываются в нотации унифицированного языка моделирования UML (2-ой слой), обеспечивающего визуализацию структуры процессов. Для задания количественных параметров системы вводятся переменные различных типов (количественные компоненты модели).

Исходное концептуальное представление множества бизнес-процессов и спецификация количественных характеристик осуществляются с помощью диаграммы прецедентов. Для формализованного описания структуры каждого делового процесса применяется диаграмма деятельности.

Компоненты модели строятся и связываются между собой с помощью программной системы, включающей графический конструктор для построения UML-моделей (3-ий слой).

На о снове совокупно сти компонентов модели о суще ствляется автоматический синтез программного кода имитационной модели (4-ый слой), причем для каждого компонента модели формируется соответствующий фрагмент программного кода.

Реализация концепции интеграции визуального и имитационного моделирования потребовала формирования конкретной совокупности визуальных и количественных компонентов, используемых для моделирования (метамодели интеграции визуального и имитационного моделирования).

На рис. 8 в формате семантической сети представлены основные модельные компоненты и связи между ними. Волнистая линия отделяет сущности предметной области от компонентов модели, при этом показано соответствие между элементами модели и изучаемой системы.

Разработана формализованная метамодель, которая позволяет однозначно определить состав, структуру и взаимосвязь визуальных и количественных компонентов модели.

Модель описывается конструкцией вида:

Модель включает множество переменных и множество UML-диаграмм деятельности и прецедентов:

O V = vi, i = 1, I – множество переменных-аргументов. I – общее количество переменных–аргументов в модели;

переменных–функций в модели;

количество диаграмм прецедентов в модели;

O O D = d k, k = 1, K – множество диаграмм деятельности. K – общее количество диаграмм деятельности в модели.

Переменная-аргумент O vi описывается парой вида O < IDi, VALUE i >, где O IDi – идентификатор переменной; O VALUE i определяет способ получения значения переменной. O VALUEi =< i, pari >, где O pari – вектор параметров, количество которых определяется законом распределения O i.

O Ориентир уется на представляет При использовании табличного способа задания распределения:

соответствующая вероятность, Qi – число значений для i-ой переменной. Если используется непрерывный закон распределения: O VALUEi = < iniq, fiq >, q = 1, Qi – вектор пар вида O < iniq, fiq >,где O iq – интервал, O fiq – соответствующая вероятность, Qi – число интервалов для i-ой переменной.

где O j – идентификатор переменной; O j – выражение, задающее взаимосвязь верхний предел суммирования.

количество акторов p-й диаграммы прецедентов O p.

общее количество прецедентов p-й диаграммы прецедентов O p.

Актор может быть задан конструкцией вида:

где O CH pw – численность экземпляров акторов данного вида;

исходящая связь типа «генерализация» актора O pw.

Ассоциативная связь задается парой O tpw =, где O tpw – частота прецедент, на который указывает связь.

Связь типа «генерализация» O pw =, где O tpw – актор-родитель для актора O pw. Связь может отсутствовать.

Прецедент может быть задан конструкцией вида:

где O pw – диаграмма деятельности, которая связана с данным прецедентом. Диаграмма деятельности описывает деловой процесс, который инициируется прецедентом;

O общее число исходящих связей прецедента O pw.

Каждая связь описывается парой: O pwh =, где: O pwh – вероятность обращения по данной связи типа «extend»; O pwh – прецедент, на который указывает связь.

– общее число исходящих связей прецедента O pw. Элемент показывает прецедент, с которым данный прецедент O pw связан O pwh отношением «include».

Диаграмма деятельности задается конструкцией вида:

где: O bs k – блок начала диаграммы деятельности O d k ;

O bf k – блок окончания диаграммы деятельности O d k ;

деятельности O d k ;

O d k ; O BC k = bc kt, t = 1, TBCC k – множество блоков условия диаграммы O d k ;

O BC k = bc kt, t = 1, TBCPk – множество блоков вероятностных переходов диаграммы деятельности O d k ;

O SWLk = swl kn, n = 1, NSWLk – множество дорожек диаграммы деятельности диаграммы деятельности диаграммы деятельности O d k.

Блок операции O bokt задается парой вида O bokt =, где: O v kt V – переменная, определяющая продолжительность выполнения операции; O nl kt O Bk – связь, указывающая на следующий блок диаграммы деятельности O d k.

O Блок условия O bckt задается тройкой вида O bc kt =, где O FC kt (V ) – выражение, определяющее условие перехода по одной из двух исходящих связей. Исходящие связи определяют переходы на следующие блоки O nyl kt, nnl kt Bk, соответственно для случаев, когда условие выполняется или не выполняется.

Блок вероятностных переходов O bckt задается тройкой вида O bc kt =< O PC kt (V ), nxl kt, nzl kt >, где O PC kt (V ) – вероятность перехода на следующий блок по исходящей связи O nxl kt. Исходящие связи определяют переходы на следующие блоки O nxlkt, nzlkt Bk.

– идентификатор дорожки в модели; O bknl, l = 1, Lkn – множество блоков O bknl Bk, относящихся к дорожке O swl kn.

Перечисленные компоненты модели могут использоваться для представления деловых процессов и служат основой для автоматизированного синтеза имитационной модели.

Рассмотрим роль отдельных компонентов модели для представления различных сторон моделируемых деловых процессов. Диаграммы языка UML описывают структуру и динамику изучаемых деловых процессов. Переменные представляют некоторые параметры изучаемой системы, например, частотные или временные. Переменная модели идентифицируется с помощью уникального, в рамках модели, имени переменной.

В модели используются различные виды переменных. Переменныеаргументы представляют в модели действие случайных факторов, оказывающих влияние на изучаемую систему, таких, как: время выполнения единичной операции, число позиций в поступившем заказе на производство и т.д.

Переменная-функция зависит от других переменных, в том числе других переменных-функций. Примеры переменных-функций: прибыль, затраты труда на исполнение делового процесса за период времени, сумма налога.

Диаграмма деятельности (Activity Diagram) языка UML описывает деловой процесс. Диаграмма задает операции делового процесса, их последовательность и исполнителей, определяет возможные варианты исполнения процесса.

Включенные количественные компоненты диаграммы деятельности позволяют описать количественную сторону исполнения делового процесса. Пример диаграммы делового процесса приведен на рис. 9. Здесь представлены блоки различных видов и дорожки. В виде комментариев языка UML показаны значения времени исполнения операций.

Блок операции (Activity) описывает операцию делового процесса, позволяет моделировать какую-либо деятельность, занимающую определенное время:

технологическую операцию, обработку документа и т.п. С блоком операции O связывается переменная, значение которой соответствует затратам труда на выполнение этой операции или ее стоимости. Так может быть учтен случайный характер времени выполнения операции.

Блок условия (Decision) позволяет моделировать альтернативные варианты исполнения делового процесса с помощью ветвлений и циклов.

Блок подпроцесса (Subactivity) позволяет организовать иерархию процессов.

Например, при заключении договора осуществляется проверка контрагента. При каждом обращении к блоку подпроцесса будет запускаться на исполнение вложенный процесс. Использование вложенных деловых процессов повышает гибкость создаваемых моделей. Для блока подпроцесса задается имя переменнойпроцесса. Время исполнения этого процесса учитывается при определении времени исполнения родительского процесса.

OPLATA

Рис. 9. Пример процесса функционирования интернет-приложения O Плавательные дорожки (Swimlanes) позволяют отслеживать затраты труда и стоимость не только по деловому процессу в целом, но и по его исполнителям.

Например, если деловой процесс затрагивает несколько отделов, дорожки позволят найти затраты труда/стоимость по каждому из этих отделов за заданный период времени.

Диаграмма прецедентов (Use Case Diagram) позволяет моделировать исследуемую совокупность бизнес-процессов в целом. Компоненты диаграммы прецедентов описывают границы системы, объединяют исследуемые деловые процессы, обеспечивают возможность моделирования на визуальном и на количественном уровне входной нагрузки изучаемой системы. Пример диаграммы прецедентов приведен на рис. 10.

Актор (Actor) представляет внешнюю по отношению к изучаемой системе сущность, порождающую разнообразные обращения к системе и вызывающую ее реакцию. Примерами акторов могут служить: заказчик, руководитель предприятия, и т.д. Для интернет-приложений акторами, как правило, выступают пользователи. С актором связывается переменная, определяющая численность его экземпляров.

GETINFPISMO

GETRABPROG

интернет-приложения

MAKERABPROG

MOREINFO

ZAJAUCH

REGISTR

ZAJADOKLAD

MAKEINFPISMO

Рис. 10. Пример совокупности процессов функционирования интернетприложения, описанных диаграммой прецедентов (фрагмент) O Прецедент (Use Case) описывает способ взаимодействия актора с системой.

Примеры прецедентов: оплатить участие в конференции, заказать партию товара и т.д. Согласно метамодели, прецедент связан с некоторым деловым процессом и при обращении к прецеденту начинается исполнение этого делового процесса.

Ассоциация (Association) связывает актора с прецедентом. Ассоциации поставлена в соответствие переменная, описывающая частоту обращения актора к прецеденту за заданный период времени. Используются связи вида «include» и «extend» (для последней задается вероятность обращения к расширяющему прецеденту). Обобщение (Generalization) позволяет описать наследование акторов.

Для актора-наследника будет производиться обращение ко всем прецедентам, связанным с актором-родителем.

В таблице 6 представлен пример перечня переменных имитационной модели, демонстрирующий взаимосвязь количественных и структурных компонентов.

Количественные компоненты имитационной модели функционирования интернетприложения (фрагмент) Параметры / nuchast Аргумент Число уч-ков без докладов Нормальное µ = 50, = O Параметры / zajadokla Диаграмма O В числе переменных показаны диаграммы языка UML и переменные, связанные с элементами диаграмм. Подобно переменной, диаграмма имеет имя для идентификации и при моделировании приобретает некоторое значение.

Например, для диаграммы деятельности это значение может соответствовать затратам труда на исполнение делового процесса.

Входящий в метамодель набор компонентов может быть расширен, например, имеются возможности: подключения новых диаграмм языка UML и их элементов; создания новых типов связей между компонентами; введения новых видов количественных компонентов. Таким образом, описанный подход обладает открытостью, гибкостью и имеет потенциал для дальнейшего развития.

Инструментарий интеграции визуального и имитационного моделирования на основе языка UML может использоваться для оценки затрат труда на эксплуатацию интернет-приложений.

В четвертой главе «Разработка инструментария оценки затрат труда на эксплуатацию интернет-приложений» рассмотрены проблемы проведения имитационного моделирования на основе совокупности визуальных и количественных модельных компонентов, описаны метод автоматизированного синтеза имитационных моделей на основе UML-диаграмм и соответствующее алгоритмическое обеспечение. Также рассмотрены вопросы программной реализации концепции интеграции визуального и имитационного моделирования.

Использование выделенной совокупности визуальных и количественных компонентов для имитационного моделирования может быть обеспечено двумя автоматизированный синтез имитационной модели. Второй подход отличается большей гибкостью и простотой реализации.

Разработанный метод автоматизированного синтеза имитационных моделей предполагает реализацию следующих принципов:

1. формирование программного кода имитационной модели на основе взаимосвязанных диаграмм языка UML и количественных компонентов 2. соответствие между компонентами модели и фрагментами программного кода. Каждый такой фрагмент зависит от вида компонента, от его атрибутов и связей с другими компонентами. Содержимое фрагмента программного кода определяется специфичным для него алгоритмом имитационного моделирования;

3. отображение компонентов имитационной модели в виде синтаксических конструкций программного кода. Так, переменным модели соответствуют переменные в формируемой программе, а диаграммам языка UML – функции (подпрограммы). Зависимости между компонентами отражаются в виде вызовов функций и в виде операторов в синтаксисе выбранного языка программирования;

4. формирование структуры программного кода на основе структуры компонентов модели. Структура диаграмм UML и взаимосвязи компонентов служат основой структуры программного кода имитационной модели.

Например, диаграмма деятельности определяет последовательность и O состав команд в соответствующей функции, представляющей деловой процесс (прямой перенос логики процесса);

5. рекурсивное построение программного кода имитационной модели, начиная с целевой переменной (представляющей выходной параметр Преимущество реализации перечисленных принципов заключается в использовании возможностей языка UML по представлению динамики деловых процессов – UML-диаграммы определяют последовательность программных компонентов.

Еще одним преимуществом является гибкость – возможность изменять содержимое каждого фрагмента кода без изменения основных принципов метода и алгоритмов его реализации. Таким образом, имеется потенциал расширения функциональных возможностей имитационной модели.

На рис. 11 представлены некоторые примеры компонентов модели и соответствующие участки программного кода имитационной модели (для иллюстрации использован синтаксис языка программирования Pascal).

Генерация программного кода по переменной зависит от вида переменной и от ее атрибутов. В сгенерированном программном коде имитационной модели переменная системы представляется как переменная языка Pascal (описывается в разделе var и используется в программе). Для расчета значения переменной формируется соответствующий программный код.

При построении программного кода производится определение переменных, участвующих в формировании значения целевой переменной, затем осуществляется рекурсивный вызов алгоритма генерации программного кода для каждой из этих переменных. Особым видом переменной является переменнаяпроцесс. Каждой переменной-процессу поставлена в соответствие диаграмма языка UML. На основе диаграммы вычисляется некоторое значение, которое может трактоваться, например, как затраты труда на выполнение делового процесса. Это значение и становится значением переменной-процесса. В программном коде при обращении к переменной-процессу следует вызов функции, сгенерированной на основе UML-диаграммы.

При построении программного кода имитационной модели по диаграмме деятельности используется механизм прямого переноса логики диаграммы в программный код модели. Таким образом, алгоритм моделирования определяется структурой диаграммы. Диаграмме прецедентов также соответствует функция, которая при этом включает вложенные функции для каждого из акторов или прецедентов диаграммы.

Реализация метода автоматизированного синтеза потребовала разработки совокупности алгоритмов для формирования программного кода имитационной модели и для проведения имитационного моделирования. Полностью алгоритмическое обеспечение может быть представлено в виде схемы на рис. 12.

Разработана совокупность алгоритмов, в соответствии c которыми исполняется сама имитационная программа. Эти алгоритмы, реализованные для каждого из компонентов (диаграмма прецедентов, диаграмма деятельности, актор, прецедент, блок операции диаграммы деятельности, переменные различных O видов), обеспечивают имитационное моделирование по этому компоненту и получение выходного значения. Предложены алгоритмы автоматического формирования программного кода имитационной модели для всех компонентов на основе диаграмм языка UML.

function _uc1:real;