Экономико-математические модели процессов использования интернет-приложений: методология построения и инструментарий разработки (26.07.2010)

Автор: Щербаков Сергей Михайлович

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 моделирования процессов эксплуатации интернет-приложений, которые соответствовали бы следующим требованиям: позволяли учитывать затраты труда на создание и эксплуатацию интернет-приложения 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:

Развитие теоретических и методологических основ экономико-математического моделирования процессов использования интернет-приложений.

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

Создание концепции и метамодели интеграции визуального и имитационного моделирования интернет-приложений на основе языка UML.

Разработка метода и алгоритмического обеспечения для автоматизированного формирования имитационных моделей.

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 экспериментальных машинных комплексов и разработка моделей экспериментальной экономики для анализа деятельности сложных социально-экономических 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 интернет-приложения.

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 UML-модели 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 интернет-приложения; 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 научно-практическая интернет-конференция, г. Ростов-на-Дону, РГЭУ «РИНХ», 2006, 2007); «Проблемы создания и использования информационных систем и технологий» (межрегиональная научно-практическая конференция, г. Ростов-на-Дону, РГЭУ «РИНХ», 2007, 2008, 2009); «Проблемы теории и практики развития региональной статистики» (межрегиональная научная конференция, г. Ростов-на-Дону, РГЭУ «РИНХ», 2003); «Компьютерные технологии в науке, производстве, социальных и экономических процессах (КТ 2009)» (X международная научно-практическая 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 научно-практическая конференция, г. Ростов-на-Дону, РГЭУ «РИНХ», 2000, 2001); «Экономические проблемы организации производственных систем и бизнес-процессов (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 интернет-технологий на деятельность организаций и на экономику в целом. В таблице 1 представлены основные направления исследования экономической стороны сети Интернет, разделенные по уровням.

Существующие экономические исследования преимущественно 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 достаточного отражения в экономической науке.

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

Таблица 1

Основные направления исследования экономических аспектов сети Интернет

Уровень Направления

Глобальный уровень - влияние сети Интернет на мировую экономику;


загрузка...