CC BY
15
УДК 681.518:519.1+631.518:606.91
ББК 32.965-053
О 66
Орлянская Наталья Петровна
Доцент, кандидат технических наук, доцент кафедры системного анализа и обработки информации
Кубанского государственного аграрного университета, Краснодар, e-mail: [email protected]
Применение теории графов при разработке автоматизированной системы на примере Федрального бюджетного учреждения «Государственный региональный центр стандартизации, метрологии и испытаний в Республике Адыгея»
(Рецензирована)
Аннотация. Показаны возможности моделирования информационных потоков с помощью теории графов для исследования и разработки комплексной структуры автоматизированной системы управления на примере Федрального бюджетного учреждения «Государственный региональный центр стандартизации, метрологии и испытаний в Республики Адыгея».
Ключевые слова: моделирование, теория графов, автоматизированная система управления, информационный поток.
Orlyanskaya Natalya Petrovna
Associate Professor, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of Department of System Analysis
and Information Processing, Kuban State Agricultural University, Krasnodar, e-mail: [email protected]
The application of graph theory in the study of an automated system based on the example of the Federal Budgetary Institution "The State Regional Center for Standardization, Metrology and Tests in the Adyghea Republic"
Abstract. The article shows the possibilities of modeling information flows using graph theory to study and develop the complex structure of an automated control system based on the example of the Federal Budgetary Institution "The State Regional Center for Standardization, Metrology and Tests in the Adyghea Republic ".
Keywords: modeling, simulation, graph theory, automated control system, information flow.
Теория графов широко используется для моделирования динамических процессов и структур в различных областях, таких как: электротехника, логистика, бизнес-моделирование, информационные технологии, языкознание и другие. Теоретико-графовые конструкции (сети Петри, синтаксические деревья, модель программы в виде управляющего графа и др.) [1-3] имеют существенное значение в развитии информационных процессов и систем. Большинство задач, возникающих при разработке автоматизированных систем управления, существенно упрощаются, если они рассматриваются на теоретико-графовых моделях [4-8]. Особенно полезно использовать графовые модели на этапе проектирования подсистемы, если замысел проекта состоит в улучшении показателей работы системы в целом. Покажем преимущества, которые предоставляет исследователю такого рода моделирование на примере разработки автоматизированного рабочего места для Центра стандартизации и метрологии.
В настоящее время ФБУ «Государственный региональный центр стандартизации, метрологии и испытаний в Республики Адыгея» (далее Адыгейский ЦСМ) выполняет функции органа Государственной метрологической службы по обеспечению единства измерений в Республике Адыгея и поэтому играет важную роль в защите прав потребителей республики от поступления на рынок товаров и услуг, не соответствующих требованиям стандартов. Удовлетворение запросов потребителей является главным направлением в работе коллектива центра.
В штате Адыгейского ЦСМ 42 квалифицированных специалиста, из них 18 метрологов. Центр обеспечен современным метрологическим оборудованием, которое постоянно пополняется и обновляется. Для поверки используется более 300 единиц эталонных средств измерений. Область аккредитации включает в себя более 182 групп средств измерений, в том числе [9]:
- измерения геометрических величин;
- измерения механических величин;
- измерения расхода уровня и объема газов и жидкостей;
- измерения давления и вакуума;
- физико-химические измерения;
- теплофизические и температурные измерения;
- измерения времени и частоты;
- измерения электрических и магнитных величин;
- оптико-физические измерения;
- средства измерений медицинского назначения.
Адыгейский ЦСМ - сложная система, эффективность функционирования которой зависит от степени согласованности и качества работы всех ее структурных подразделений и функциональных служб. Организационно-функциональная модель Адыгейского ЦСМ представлена в таблице 1.
Таблица 1
Организационно-функциональная модель Адыгейского ЦСМ
Функциональные области 1. Организация и управление жизнедеятельностью 2. Стандартизация товаров и услуг 3. Метрология товаров и услуг 4. Сертификация товаров и услуг 5. Бухгалтерский учет 6. Обеспечение кадрами 7. Программное обеспечение 8. Обеспечение удаленной связи
Подразделения 1 (N (N (N (N го (N го го сп 4t (N 4t uS <N uS СП uS 4t •ri uS <N m \o ^t \o 00
Директор * *
Референт
Зам. по стандартизации - - / /
Отдел стандартизации + +
Зам. по метрологии - - / / /
Отдел метрологии - - + + + - -
Зам. по сертификации - - / /
Отдел сертификации + +
Зам. по экономике - - / / / / /
Бухгалтерия - - - - + + + + +
Зам. по общим вопросам - - / / / /
Отдел кадров - - + + +
Архив - - - - - - - - - - - - - - - - - + - -
Зам. по автоматизации - - / /
Отдел АСУ + +
Узел связи - - - - - +
Условные обозначения: * - главный ответственный; / - основной ответственный за выполнение данного процесса; + - основной участник процесса; - - частичный участник процесса
Анализ данных таблицы 1 показывает наличие целого ряда проблем в работе Адыгейского ЦСМ. Поэтому на первоначальном этапе разработки автоматизированной системы следует определить основные проблемы, разрешение которых приведет к устранению большого числа других, второстепенных и производных проблем.
Анализ данных позволил выявить и структурировать в таблице 2 факторы, породившие проблемы. Проблемная ситуация № 4 разрешима путем автоматизации (см. табл. 2). Решение этой проблемы позволит эффективно повлиять на процесс поиска и сортировки документов в архиве организации по запросам потребителей информации (директор и его заместители, начальники отделов и иных структурных подразделений), существенно сократит время анализа документов в архиве организации, что в свою очередь скажется на эффективности деятельности всей организации в целом.
Дальнейший анализ показал, что в системе учета и анализа документов в архиве несвоевременно выдается информация об имеющихся документах, затруднен поиск необходимых документов в архиве. Автоматизация этих процессов (поиск и сортировка документов в архи-
ве, создание годовых отчетов и описей имеющихся документов в архиве) позволит в любой нужный для руководства момент представить всю необходимую информацию по запрошенному документу и тем самым сформирует нужную информационную обстановку, позволяющую принимать оптимальные управленческие решения для устранения возникающих организационно-управленческих проблем.
Таблица 2
Проблемы и способы их разрешения
Проблема Способы разрешения
1. Устаревшие технологии 1.1. Внедрение новых технологий. 1.2. Обучение специалистов работе с новыми технологиями. 1.3. Автоматизация рабочих процессов.
2. Выпуск некачественных документов 2.1. Типизация и формализация выпускаемых документов. 2.2. Обучение специалистов, работающих с документами. 2.3. Автоматизация.
3. Принятие решений в условиях неопределенности 3.1. Внедрение новых информационных технологий. 3.2. Усиление контроля исполнительской деятельности. 3.3. Создание АРМ первого руководителя.
4. Трудность сортировки и поиска документов в архиве 4.1. Создание АРМ архивного работника. 4.2. Обучение специалистов, работающих с архивом.
Проанализировав информационные потоки можно определить информационные связи не только всего предприятия как единого целого, но и его подразделений. Информационные связи предприятия осуществляются через документы определенных форм и видов, которые поступают на предприятие, исходят из предприятия и циркулируют внутри предприятия. Поэтому можно считать, что движение информационных потоков в определенном смысле - это движение документов. Таким образом, для того, чтобы изучить информационные потоки необходимо в первую очередь изучить все циркулирующие на предприятии виды документов.
С точки зрения разработчика автоматизированной системы управления большинство документов, связанных с системой управления, можно разделить на следующие группы:
- входные документы, формируемые вне системы предприятия;
- официальные документы, такие как положения и инструкции, которые регламентируют функционал подразделений, определяющие сроки и процедуры обработки информации, а также принятия решений;
- регулярно обновляемые картотеки, книги и журналы, применяемые в процессе работы;
- кратковременные документы, получаемые и используемые в процессе обработки определенных данных;
- документы на выходе, которые исходят от предприятия или структурного подразделения.
При изучении документооборота использовался вспомогательный инструментарий:
- список производственных подразделений;
- список управляющих подразделений;
- альбом форм и документов (виды документов);
- штатное расписание;
- список внешних организаций.
Все составляющие списка документов были зашифрованы в виде некоторого кода. В АСУ на основе этих списков строятся справочные файлы.
При анализе действующей системы документооборота изучаются форма документов, техника их заполнения и обработка документов в соответствии с вопросами по (табл. 3):
- назначению документа;
- количеству одновременно выписываемых экземпляров;
- наименованию обязательных реквизитов и показателей;
- кем заполняются реквизиты и показатели;
- периодичности формируемых документов.
Полученные данные позволяют построить граф информационных потоков, связанных с архивной деятельностью, до автоматизации (рис. 1) и после планируемой автоматизации (рис. 2). Из графа движения печатных документов уйдут все документы, которые будут фор-
мироваться автоматически с помощью разрабатываемой подсистемы в компьютере. Для электронных вариантов фиксируется только место возникновения документов.
Графы движения информационных потоков способствуют решению следующих вопросов:
1. В результате автоматизации отпадает необходимость хранения на бумажном носителе документов с кодами: 304(1), 305(1), 308(1);
2. Для документов с кодами 201(2), 202(2), 403(2), 306(2), 307(2) изменяется количество одновременно выдаваемых экземпляров с 2 до 1.
Таблица 3
Перечень используемых документов
№№ п/п Наименование документа Кем готовится Кем используется Типическая группа Код Периодичность Кол-во экземпляров
1. Номенклатура дел организации Директор Директор; зав. архивом 2 201 По необходимости 2
2. Номенклатура дел структурного подразделения Директор; зав. подразделения Зав. подразделения; зав. архивом 2 202 По необходимости 2
3. Акт о выделении к уничтожению документов, не подлежащих хранению Директор; зав. архивом Директор; зав. архивом 4 403 Ежегодно; по необходимости 2
4. Внутренняя опись документов дела Зав. архивом Зав. архивом 3 304 По поступлению дела 1
5. Опись дел постоянного (свыше 10 лет), временного хранения и по личному составу Зав. архивом Зав. архивом 3 305 Ежеквартально 1
6. Годовой раздел сводной описи дел временного хранения Зав. архивом Директор; зав. архивом 3 306 Ежегодно 2
7. Годовой раздел сводной описи дел по личному составу Зав. архивом Директор; зав. архивом 3 307 Ежегодно 2
8. Книга учета поступления и выбытия документов Зав. архивом Зав. архивом 3 308 По поступлению и выбытию дела 1
Рис. 1. Граф информационных потоков до автоматизации
Рис. 2. Граф информационных потоков после автоматизации
На основе таблицы 3 построим таблицу-схему документооборота (табл. 4).
Таблица 4
Таблица-схема документооборота
Временной интервал Наименования подразделений
дирекция архив подразделение
-► <- <-т-
год 403 306 307 Т 403 306 307
квартал (305)
месяц
-► <- -►
день 201 403 201 202 403 (304) (308) 202
Полученные результаты полезны для дальнейшей разработки автоматизированной подсистемы (АРМ-архив). На основании исследований можно сформулировать следующие требования в подсистеме:
- первоначальное создание справочников «Номенклатура дел», «Внутренняя опись документов дела», «Акт о выделении к уничтожению документов дела», «Структурные подразделения», «Классификатор дел»;
- корректировка справочников;
- определение координат дела и документов;
- выдача справок;
- печать выходных форм.
Задачи, соответствующие перечисленным функциям:
1) создание и ведение НСИ;
2) автоматизация поиска и сортировки документов;
3) автоматизация составления отчетов.
На рисунке 3 приведена функциональная структура АРМ-архив Адыгейского ЦСМ с указанием связей между задачами.
Необходимо учесть, что проектируемый «АРМ-архив» должен быть подсистемой информационной системы Адыгейского ЦСМ.
В Адыгейском ЦСМ внедрены и работают следующие информационные системы:
1. Автоматизированная информационная система АИС ГОСНАДЗОР». Ведение базы данных по актам проверок инспекторов Госнадзора;
2. Программно-технический комплекс «АРМ-ПРОДУКЦИЯ». Решение задач Государственной системы каталогизации, ведение базы данных автоматизированного учета номенклатуры продукции;
3. Автоматизированная система управления базами данных «БУХГАЛТЕРИЯ». Комплексная система автоматизация бухгалтерского учета денежных средств, учета средств на счетах, учета основных средств, учета расчетов с заказчиками, учета расчетов по труду и заработной плате;
4. Справочно-правовые системы «КОНСУЛЬТАНТ ПЛЮС» и «КОНСУЛЬТАНТ-БУХГАЛТЕР». Информационный Банк текстов законодательных и нормативных актов по российскому законодательству;
5. Автоматизированная информационная система АИС «СЕРТИФИКАЦИЯ УСЛУГ». Ведение базы данных по сертификации услуг;
6. Автоматизированная информационная система АИС «СЕРТИФИКАЦИЯ ПРОДУКЦИИ». Ведение базы данных по сертификации продукции;
7. Интегрированная система комплексной автоматизации бухгалтерского учета «ИН-ФО-БУХГАЛТЕР». Комплексная система автоматизации бухгалтерского учета.
АРМ-архив
X
создание и ведение НСИ
X
автоматизация поиска и сортировки документов
справочник "Номенклатура дел"
справочник"Внутренняя опись документов дела"
справочник "Акт о выделении к уничтожению документов дела"
справочник "Структурные подразделения"
автоматизация создания отчетов
сортировка документов в архиве
поиск и выборка документов в архиве
Номенклатура дел организации
Номенклатура дел структурного подразделения
Внутренняя опись документов дела
Акт о выделении к уничтожению документов дела
справочник "Классификатор дел"
ввод
корректировка
контроль
Рис. 3. Функциональная структура АРМ-архив Схема взаимодействия подсистем АСУ Адыгейского ЦСМ представлена на рисунке 4.
Рис. 4. Схема взаимодействия подсистем АСУ Адыгейского ЦСМ
В результате исследования были получены следующие результаты:
- произведен анализ функциональной структуры организации (построена иерархическая функциональная структура организации и таблица функциональных областей);
- произведен анализ целей организации и выделены подцели и критерии их достижения;
- построена организационно-управленческая структура организации;
- построена организационно-функциональная модель организации;
- произведен анализ проблемных ситуаций и выбрана проблема для ее разрешения
путем автоматизации;
- произведен анализ информационных потоков в выбранном подразделении методом инвентаризации с использованием теории графов до и после автоматизации;
- интерпретация результатов моделирования позволила сформулировать общие требования к разрабатываемой подсистеме.
Для разрешения проблемы путем автоматизации была выбрана проблемная ситуация № 4 (см. табл. 2) - трудность сортировки и поиска документов в архиве. Разрешение этой проблемной ситуации было выбрано по желанию заместителя директора по автоматизации (начальника отдела АСУ) и работника архива в связи с трудностью сортировки и поиска документов в архиве. Для разрешения данной проблемной ситуации было предложено создание подсистемы «АРМ-архив». Для этого был произведен анализ документооборота в архиве, в результате чего была проведена кодировка документов, связанных с архивной деятельностью. Были выявлены документы, не требующие их хранения на бумажных носителях при проведении планируемой автоматизации (создание АРМ-архив).
Примечания:
1. Золотарева М.А. Использование теории графов в разработке программных систем. URL: https://www.scienceforum.ru/2014/pdf/7547.pdf
2. Кузьмина Э.В. Проект автоматизации малого бизнеса в сфере питания. Международная практика разработки и эксплуатации автоматизированных рабочих мест // Кайгородовские чтения. Культура, наука, образование в информационном пространстве региона: сб. материалов XVI Всерос. науч.-практ. конф. к 50-летию Краснодарского государственного института культуры. Краснодар, 2016. С. 117-120.
3. Харари Ф. Теория графов / пер. с англ. и предисл. В .П. Козырева; под ред. Г.П. Гаврилова. 3-е изд., стер. М.: КомКнига, 2006. 296 с.
4. Модели и методы управления экономикой АПК региона / А.И. Трубилин, Т.П. Барановская, В.И. Лойко, Е.В. Луценко. Краснодар, 2012. 528 с.
5. Применение инструментальных средств для автоматизации разработки механизма антикризисного управления в стратегии социально-экономического развития Республики Адыгея / З.У. Блягоз, Ю.С. Иващук, Н.П. Орлянская, В.А. Тешев // Политематический сетевой электронный журнал Кубанского аграрного университета. 2014. Сентябрь. URL: http://www/ejkubagro.ru
6. Дюдин М.С., Калайдин Е.Н. Нейросетевое моделирование зашумленной биржевой динамики // Актуальные проблемы экономической теории и практики: сб. науч. тр. Краснодар, 2013. С. 78-84.
7. Нилова Н.М., Фоменко Д.М. Проект автоматизации малого бизнеса в сфере питания // Научное обеспечение агропромышленного комплекса: сб. статей по материалам Х Всерос. конф. молодых ученых, посвящ. 120-летию И.С. Косенко / отв. за вып. А.Г. Кощаев. 2017. С. 460-461.
8. Павлов Д.А. Мера сходства предфрактальных графов // Параллельная компьютерная алгебра и ее приложения в новых инфокоммуникационных системах: сб. трудов междунар. конф. Ставрополь: СКФУ, 2014. С. 81-86.
9. ФБУ «Адыгейский ЦСМ». URL: http://acsms.su/%D0%BE-
%D1%86%D0%B5%D0%BD%D1%82%D1%80%D 0%B5
References:
1. Zolotareva M.A. The use of graph theory in the development of software systems. URL: https://www.scienceforum.com/2014/pdf/7547.pdf
2. Kuzmina E.V. Small business automation project in the field of nutrition. International practice of development and operation of automated workplaces // Kai-gorod readings. Culture, science, education in the information space of the region: coll. of proceedings of the XVI Russian scient. and pract. conf. to the 50th anniversary of Krasnodar State Institute of Culture. Krasnodar, 2016. P. 117-120.
3. Harary F. Theory of graphs / transl. from English and foreword by V.P. Kozyrev; ed. by G.P. Gavrilov. 3rd ed., ster. M.: KomKniga, 2006. 296 pp.
4. Models and methods of managing the economy of the agro-industrial complex of the region / А.I. Trubilin, ^P. Baranovskaya, V.I. Loyko, E.V. Lutsenko. Krasnodar, 2012. 528 pp.
5. The use of tools to automate the development of the mechanism of anti-crisis management in the strategy of social and economic development of the Republic of Adyghea / Z.U. Blyagoz, Yu.S. Ivashchuk, N.P. Or-lyanskaya, V.A. Teshev // Polythematic Online Electronic Journal of the Kuban Agrarian University. 2014. September. URL: http://www/ejkubagro.ru
6. Dyudin M.S., Kalaydin E.N. Neural network modeling of noisy exchange dynamics // Actual problems of economic theory and practice: coll. of proceedings. Krasnodar, 2013. P. 78-84.
7. Nilova N.M., Fomenko D.M. Project of automation of small business in the field of nutrition // Scientific provision of the agro-industrial complex: coll. of articles on the materials of the X Russian conf. of young scientists, dedicated to the 120 anniversary of I.S. Ko-senko / responsible for the issue A.G. Koshchaev. 2017. P. 460-461.
8. Pavlov D.A. A measure of the similarity of prefractal graphs // Parallel computer algebra and its applications in new infocommunication systems: coll. of proceedings of the international conf. Stavropol: SKFU, 2014. P. 81-86.
9. FBU "Adyghe TsSM". URL: http://acsms.su/%D0%BE-
%D1%86%D0%B5%D0%BD%D1%82%D1%80%D 0%B5
