CC BY
11УДК 004.78:658
ПОДХОД К ОПТИМИЗАЦИИ АРХИТЕКТУРЫ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ КЛАССА ERP 2 НА ОСНОВЕ ЭМЕРДЖЕНТНОЙ СТРАТИФИКАЦИИ И ЦЕННОСТИ ИНФОРМАЦИИ
В. А. Агиевич1, Р. Д. Гимранов2
1 Сургутский государственный университет, vadim.agievich@gmail.com 2 ОАО «Сургутнефтегаз», gimranov_rd@surgutneftegas.ru
В статье рассмотрено влияние на неопределенность задержки по времени в процессе получения информации при принятии управленческого решения применительно к моделям информационных систем, построенных на основе эмерджентной стратификации.
Ключевые слова: Real-Time Enterprise, прагматическая мера информации, эмерджентная стратификация информационных систем.
AN APPROACH TO ERP 2 SYSTEM ARCHITECTURE OPTIMIZATION BASED ON EMERGENT STRATIFICATION AND INFORMATION VALUE
V. A. Agievich1, R. D. Gimranov2
1 Surgut State University, vadim.agievich@gmail.com 2 OJSC Surgutneftegas, gimranov_rd@surgutneftegas.ru
The paper considers the information availability time lag effects on making management decisions related to the models of information systems that are based on emergent stratification.
Keywords: real-time enterprise, pragmatic information measure, emergent IT system stratification.
В контексте цифровизации бизнеса одним из актуальных направлений для применения современных информационных технологий является построение систем управления предприятием в режиме реального времени второго поколения Real-Time Enterprise 2.0 (RTE 2.0) [1]. Переход на информационные системы, обеспечивающие управление и адаптацию без задержек при обработке и предоставлении информации, позволяет существенно снизить неопределенность при принятии управленческих решений в различных ситуациях — от оперативных решений на конкретном производственном участке до стратегических решений в масштабе предприятия. Важной задачей при оценке вариантов реализации RTE 2.0 на различных платформах и с различной архитектурой является выбор релевантных критериев и проведение измерений.
В статье [2] рассматривается эмерджентная стратификация информационных систем (ИС) на основе подходов к анализу сложных иерархических систем [3]. Стратифицированная система — это система, которая задается семейством моделей, а страта есть уровень абстрагирования, заданный конкретной моделью. Предложена модель стратификации ИС [2], представленная на рис. 1.
Формализация стратифицированных систем вводится следующим образом [3].
Система S преобразует множество внешних стимулов X в множество откликов Y :
5 : Х^У (1)
Множество стимулов X и множество откликов Y задаются декартовыми произведениями множеств Xi и Y(, которые представляют собой множества стимулов и откликов для i-й страты (1 < i < n, где n — количество страт):
Х = Х1 х • • • хХп и У = У1 х ■■■ х Уп (2)
Каждая пара (Xi, Yi) приписывается определенной страте, i-я страта системы S — это система, представленная как отображение Si:
1) Si : Xi х Wi -¥ У, если i = n,
2) Si : Xi xEixWi^ Yi, если 1 < i < n, (3)
3) Si : Xi x Ei У, если i = 1
В. А. Агиевич, Р. Д. Гимранов
Подход к оптимизации архитектуры информационных систем класса ERP 2 на основе эмерджентной стратификации и ценности информации
Страта 5. Стратегия.
Требования
Обеспечение
За I рты,
Щ
Страта 4. Бизнес.
I Требования
ж
Обеспечение
информация
Страта 3. Приложения.
(Требования \
<
Выполнение!1 бизнес-сервисов
►
Обеспечение
Рис. 1. Модель эмерджентной стратификации ИС
Ei и Wi представляют собой множества стимулов, исходящих от страт и примыкающих к страте, соответственно, сверху и снизу. Они задаются отношениями hi и Ci - это, соответственно, информационная и распределительная функции г'-й страты.
Ы :У1 Wi+l, а :У1 Ег_ 1, 1 <^п (4)
Схематически страту с ее стимулами и откликами можно изобразить следующим образом (рис.
2):
Рис. 2. Стимулы и отклики ^й страты
Для информационной системы крупного экономического субъекта — промышленного предприятия, множество стимулов, а зачастую и множество откликов являются нечеткими. То же самое можно сказать и об отношениях этих множеств — это нечеткие отношения нечетких множеств.
Начиная со второй страты и выше множестваХ и Y есть нечеткие множества на универсальном множестве L полного перечня сформулированных на текущий момент производственно-экономических понятий. Соответственно, каждая страта определяет систему как совокупность нечетких отображений нечетких множеств.
При этом система интенсивно изменяется как по внешним стимулам (изменение законодательства, технологические новинки, изменение нормативно-справочных данных), так и по внутренним (управленческие решения, направленные на изменение бизнес-процессов, документов, распределения обязанностей и т. п.).
Таким образом на каждой страте система Si в момент времени tl и система Si в момент времени t2 — это не идентичные системы.
Для страты 3 «Приложения» можно привести следующие примеры стимулов и откликов (рис. 3Рис. 3). Страта 3 «Приложения» получает от страты 4 «Бизнес» технические задания на разработку (отчетности, транзакций) и информационные запросы от пользователей прикладных систем. Постоянный ввод транзакционных данных также является стимулом. При разработке отчетности могут выдвигаться требования к страте 2 «Обработка информации», например, по скорости получения данных или их объему. Это является откликом страты 3 «Приложения» и одновременно стимулом страты 2 «Обработка информации». В результате стимула — запроса к базе данных (БД) страта 3 «Приложения» получает в качестве отклика запрошенные данные из БД от страты 2 «Обработка информации». Ввод данных, формирование отчетности и первичных документов на страте 3 «Приложения» обеспечивают эмерджентное свойство этой страты — способность исполнять бизнес-процессы и осуществлять поддержку принятия управленческих решений. Информация для принятия решений, являющаяся отображением отчетности, является откликом страты 3 «Приложения» и одновременно стимулом страты 4 «Бизнес».
Рис. 3. Примеры стимулов и откликов для страты «Приложения»
Информационные системы управления предприятием строятся от потребностей бизнеса, причем приложения (бизнес-приложения) создаются под потребности бизнеса, а инфраструктура проектируется под потребности прикладных компонентов. Это хорошо согласуется с предложенной стратификацией, поскольку каждый нижестоящий уровень получает от вышестоящего требования, согласно которым строится архитектура соответствующих подсистем, а вышестоящая страта получает от нижестоящей обеспечение своих потребностей. Приложения, таким образом, становятся своего рода связующим звеном между бизнесом и информационными технологиями. Поскольку бизнес-приложения разрабатываются для решения определенных бизнес-задач, именно приложения обеспечивают ценность информации, обрабатываемой при помощи информационных систем.
Однако ценность информации нельзя определить исходя из объема данных, хранимых в информационных системах. Ценность информации субъективна, она зависит от того, как информация будет использоваться. Ценность информации можно связать с вероятностью достижения цели:
V = log2 p2
Pi
(5)
где pi и p2 — вероятности достижения цели до и после получения информации [4].
Рассмотрим реальную ситуацию, когда информация, полученная из информационной системы, используется для принятия решения. Имеющиеся остатки материалов могут быть перераспределены между складами структурных подразделений, которые удалены друг от друга на десятки и сотни километров. Решение о перемещении материалов принимается на основе отчетности об остатках материалов на складах. Первоначально такая отчетность строилась на транзакционных данных системы SAP ERP, однако с ростом масштаба внедрения этой системы время формирования отчетов значительно возросло. Поэтому было решено формировать отчеты об остатках материалов в хранилище данных SAP BW. Экстракция данных выполняется ежесуточно, что влияет на актуальность информации, получаемой из отчетов. Максимальный разрыв между состоянием остатков, зафиксированным в системе SAP BW, и реальными остатками составляет одни сутки. Кроме того, необходимо учитывать время формирования отчета в системе SAP BW, которое может составлять иногда десятки минут. Таким образом, мы имеем дело с неопределенностью остатков материалов на складах. Эта неопределенность
В. А. Агиевич, Р. Д. Гимранов
Подход к оптимизации архитектуры информационных систем класса ERP 2 на основе эмерджентной стратификации и ценности информации
тем выше, чем больше времени проходит с момента экстракции данных в систему BW и чем дольше формируется отчет. Обозначим это суммарное время ДI.
(6)
Как было указано выше, ценность информации задается формулой V = ¡с^ р2 , где р1 и р2 — вероятности достижения цели до и после получения информации. Для описанного случая целью является принятие правильного решения о перемещении материала, когда материал, для которого планируется перераспределение, имеется в нужном количестве на определенном складе. Для простоты расчетов не будем учитывать тот факт, что для выполнения операции может потребоваться меньшее количество материала, чем есть на складе.
Попробуем сделать данную оценку для отдельного материала. Пусть продолжительность рабочего дня, в течение которого выполняются транзакции и формируется отчетность, равна ^, и пусть pw — вероятность уменьшения уровня запаса конкретного материала в течение рабочего дня на любом из складов. При равномерном распределении транзакций по списанию и перемещению материалов в течение рабочего дня можно оценить вероятность уменьшения уровня запаса на отдельном складе за время Дt в пределах рабочего дня как (7)
р Рш^ (7)
Рассмотрим две системы, выполняющие аналогичные функции, но отличающиеся архитектурой и производительностью. Допустим, что решения о перемещении материала принимаются по информации, полученной из отчетов, сформированных в одной и другой системе. При этом время формирования отчета об остатках материалов в первой системе Д Ьь а во второй — Д Ь2. Примем, что po — вероятность принятия правильного решения без отчетных данных, а pl и p2 — соответственно, вероятности принятия правильного решения после получения отчетности из первой и второй систем соответственно.
Тогда можно вычислить разность ценности информации для принятия решения по отчетам двух систем следующим образом:
ЛТ/ т/ т/ 1 Р2 1 р1 1 р2 1 1_ 1 ,оч
ДV = V2 — 1/1 = 1с§2 - - 10ё2 — = 1с&2 - = ^2 "-¿ЩТ = 1с&2 Т-^ГГ (8)
р0 р0 р1 1- рш
Мы установили зависимость изменения ценности информации от времени отставания реальной ситуации от информации в отчете. За время Д Ь происходят изменения, которые влияют на вероятность приятия правильного решения.
Рассмотрим теперь две информационных системы. Первая система имеет архитектуру БЯР + BW, как в описанной выше ситуации формирования отчетности по материальным остаткам. Вторая система основным компонентом имеет также БЯР, но в ней имеется возможность быстрого формирования отчетности. Рассчитаем теперь как будет отличаться ценность информации Д V для этих двух систем в зависимости от задержки времени получения информации об остатках во второй системе ДЬ2, считая время Д фиксированным.
Предположим, что выполнение транзакций и формирование отчетов выполняется с 8:00 до 18:00 часов (ш = 10 ч), а экстракция данных в хранилище данных — в ночное время. Пусть Д=5 ., а рш = 0,1. Тогда можно построить график функции Д V(Д Ь2) (рис. 4.).
График показывает, что при уменьшении задержки Д(улучшении производительности отчетности) ценность информации V линейно увеличивается.
Поскольку ценность информации, получаемой для принятия решений, является ключевым требованием при создании информационных систем, можно сделать вывод, что уменьшение задержки времени формирования отчетности и повышение актуальности являются актуальными требованиями, отражающимися как в откликах страты 4 «Бизнес», так и в откликах страты 3 «Приложения», и влияющими на архитектуру подсистем нижестоящих страт как это было показано на примере архитектуры БЯР + ВЖ
Рис. 4. График функции АV(Д¿2) при At\ =5 ч.
Д^2 0 можно считать критерием оптимальности в задаче оптимизации информационных
систем.
Выводы
Таким образом, можно говорить о прямой зависимости задержек по времени получения актуальной информации на ценность принимаемого решения, а также о возможности использовать задержки во времени в качестве критерия оптимальности при проектировании архитектуры информационных систем класса Real-Time Enterprise 2.0 на основе эмерджентной стратификации информационных систем.
ЛИТЕРАТУРА
1. Управление жизненным циклом информационных бизнес-систем. Real-time Enterprise 2.0 : сб. ст. под ред. Р. Д. Гимранова. СПб. : Сургут, 2014.
2. Гимранов Р. Д. Стратификация информационных систем // Вестн. кибернетики. 2016. № 1. Р. 57-62.
3. Месарович М., Мако Д., Такахара И. Теория иерархических многоуровневых систем. М. : МИР, 1973. 344 с.
4. Волькенштейн М. В. Энтропия и информация. М. : Наука, 1986. 193 с.
