На правах рукописи

Граблев Михаил Николаевич

РАЗВИТИЕ МЕТОДОВ И СРЕДСТВ ВИЗУАЛИЗАЦИИ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ПРИ ВНЕДРЕНИИ И СОПРОВОЖДЕНИИ

КОРПОРАТИВНЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ

Специальность 08.00.13 – Математические и инструментальные методы экономики

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата экономических наук

Москва 2008

Работа выполнена на кафедре информационных систем ГОУ ВПО «Государственный университет управления»

Научный руководитель: доктор физико-математических наук, профессор Шкурба Виктор Васильевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Гуриев Марат Аликович кандидат экономических наук, доцент Соловьев Владимир Игоревич

Ведущая организация: Учреждение Российской академии наук Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН (ИПУ)

Защита состоится 25 февраля 2009 г. в 13 часов 00 минут на заседании

диссертационного совета Д 212.049.09 при Государственном университете управления по адресу: 109542, г. Москва, Рязанский проспект, 99, БЦ-211.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Государственного

университета управления и на сайте www.guu.ru. Автореферат разослан «__» «__________» 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета к.э.н., доцент

Н.Ф. Алтухова

3

I. Общая характеристика работы

Актуальность темы исследования. Проблемам визуализации в представлениях проектной и рабочей документации всегда - явно или неявно - уделялось большое внимание в системотехнике систем. В технических и научных приложениях значительный успех достигнут в направлении, известном как схемотехника – особенно впечатляюще, например, в электротехнике или химии. Аналогично при внедрении и сопровождении корпоративных информационных систем (КИС) довольно широкое распространение получили так называемые CASE-системы и технологии, по существу, так же нацеленные на восприятие решений человеком, продукции, можно сказать, человеко-ориентированного моделирования.

Уровень схемотехнического моделирования еще недостаточно «прописан» в научных установках системотехники компьютеризованных систем в экономике, в концептологии КИС. Как следствие – отставание соответствующего системотехнического направления, особенно это заметно в звене сопряжения проектанта и потребителя проектных решений – так называемого пользователя. А если смотреть с позиций современной информатики, то в этом звене явно недостаточно используются новые эффективные возможности улучшения всего системотехнического комплекса - мультимедийные средства. Инструментарий проектирования КИС не обладает вполне достижимым уровнем наглядности, что явно снижает сферу его применимости.

Схемотехника направлена на выявление структурных особенностей систем, их синтез (определение структуры), обеспечивающий выполнение определённых функций системы, а также расчёт параметров входящих в них элементов на всех этапах жизненного цикла системы (проектирование, создание и эксплуатация). Также она представляет собой интерфейс между разработчиками и пользователями будущей системы.

С учетом современных возможностей компьютерных средств визуализации актуальным является разработка новых стандартов безбумажной информатики. Они направлены на формирование информатики схемотехнического уровня в целом и развитие современных CASE-средств, в частности - для начала, не запрещая вводить разработчикам новые обозначения в моделях, но фиксируя классы объектов. Данный подход развивает классическое представление подобных систем (в виде блок схемы и языка), дополняя его мультимедийными средствами, что делает модели понятными большему числу пользователей.

Цели диссертационного исследования состоят в: - развитии концептологии схемотехнического проектирования и

методов визуализации, используемых на этапах проектирования и внедрения КИС;

- создании образцов схемотехнических стандартов проектирования КИС;

- их использовании в проектировании моделирующих стендов и демонстрационно-обучающих комплексов;

4

- обосновании проектирования моделирующих стендов и демонстрационно-обучающих комплексов как модулей системотехники КИС в условиях развитых средств визуализации. Для достижения указанных целей решены следующие задачи:

- проанализированы современные подходы создания КИС, а также средств визуализации, используемых на различных этапах проектирования и внедрения систем подобного класса;

- рассмотрены схемотехники, применяемые в самых различных областях жизнедеятельности человека;

- развиты представления об элементах знаковых систем, используемых при внедрении и сопровождении КИС;

- развиты способы конструирования знаковых систем; - спроектированы и разработаны моделирующие стенды; - апробированы демонстрационно-обучающие комплексы.

Объектом исследования является процесс проектирования, внедрения и сопровождения корпоративных информационных систем.

Предметом исследования является уровень схемотехнического проектирования, методы и средства визуализации, используемые на этапах проектирования, внедрения и сопровождения КИС.

Теоретической основой исследования послужили труды российских и зарубежных ученых в области проектирования и внедрения КИС, использования CASE-средств, в области семиотики, системного анализа и др.

Методологическую основу работы составили методологии разработки и внедрения КИС, методы схематизации и визуализации, используемые при разработке и внедрении КИС, методы из области менеджмента, информационных технологий, в том числе метод системного анализа.

Научная новизна диссертационной работы заключается в предложенной технологии построения многоуровневых моделей для целей проектирования КИС, отличительными особенностями которой являются: использование предопределенной библиотеки более наглядных, чем в стандартных CASE-средствах, конструктивов; дополнение статичных моделей визуализацией отношений между конструктивами и использованием слоев для отображения инфраструктуры.

Новые научные результаты: - уточнение места схемотехнического проектирования в

системотехнике КИС, что позволяет раньше и качественнее задействовать обучение будущих пользователей на проекте, согласовывать проектные решения с заказчиком.

- предложена технология построения многоуровневых моделей для целей проектирования КИС, отличительными особенностями которой являются: использование предопределенной библиотеки более наглядных, чем в стандартных CASE-средствах, конструктивов; дополнение статичных моделей визуализацией отношений между конструктивами и использованием слоев для отображения инфраструктуры и динамики систем на базе сценарного подхода;

5

- предложена архитектура моделирующих стендов; - предложена архитектура демонстрационно-обучающих комплексов.

Достоверность научных результатов подтверждается проведенным автором анализом литературы, посвященной вопросам внедрения и сопровождения КИС, приведенными материалами известных достижений других авторов, а также результатами апробации усовершенствованной технологии построения моделей.

Значение для теории и практики научных результатов. Предложенные в работе изменения технологии построения многоуровневых моделей для целей проектирования КИС, выделение уровня схемотехнического проектирования в системотехнике КИС, разработанные макеты моделирующих стендов и примеры демонстрационно-обучающих комплексов могут быть использованы при адаптации методологий внедрения КИС на соответствующих проектах, рассматриваться как принципы построения моделей предприятия на основе современных средств визуализации.

Апробация результатов исследования. Основные положения диссертации докладывались и получили положительную оценку на Всероссийских научных конференциях молодых ученых и студентов «Реформы в России и проблемы управления», 2005, 2006, 2008 гг. в ГУУ, г. Москва.

Внедрение результатов исследования. Результаты исследования нашли применение в работе консультантов Департамента ERP-технологий ООО «ТехноСерв АС» при проектировании и внедрении информационных систем на базе программных продуктов компании SAP.

Публикации. По теме диссертации в открытой печати опубликовано 6 научных работ, общим объемом 1,9 п.л., лично автору принадлежит 1,7 п.л. Работы посвящены вопросам развития средств визуализации в системотехнике КИС.

Объем работы - диссертация состоит из введения, трех глав, заключения. Работа содержит 132 страницы основного машинописного текста, приложений 1,таблиц 4, рисунков 93. Список использованной литературы включает 64 наименований трудов отечественных и зарубежных авторов.

Структура диссертации. Во введении дано обоснование актуальности, научной новизны, целей и

задач исследования, приведены наиболее существенные результаты. В первой главе - «Современные методы и средства визуализации,

используемые при внедрении и сопровождении КИС» - рассмотрены текущее положение и основные проблемы используемых в настоящий момент средств визуализации информации, применяемых на различных этапах разработки и внедрения КИС, представлены основные положения семиотики.

Во второй главе - «Теоретические основы развития методов визуализации» - для повышения наглядности на этапах разработки и внедрения КИС предложено развитие представлений об обозначающих конструктивах знаковых систем, совершенствование способов конструирования знаковых систем, а также методов и средств обучения. Разработаны архитектуры компьютерных средств схемотехники.

6

В третьей главе – «Методические положения по разработке программных продуктов поддержки методов визуализации» - представлена разработка макета моделирующего стенда, согласно описанной ранее архитектуре, а также проведена апробация компьютерных средств на функциональных подсистемах (в качестве предметной области выбрано производство пиломатериалов), приведено экономическое обоснование разработки данных программных продуктов.

В заключении подведены итоги диссертационного исследования, сформулированы основные выводы.

II. Основное содержание работы При разработке и внедрении КИС на крупных предприятиях наиболее

востребованными (часто используемыми) являются следующие базовые методологии: разработка и внедрение КИС на основе ГОСТов; Accelerated SAP компании SAP AG; Application Implementation Method (AIM) корпорации Oracle; Microsoft Business Solutions Partner Methodology корпорации Microsoft. Укрупненные этапы разработки и внедрения в них схожи и могут быть сведены к следующим: разработка концепции; предъэскизный проект; эскизный проект; техно-рабочий проект; опытная эксплуатация; промышленная эксплуатация; сопровождение.

На всех этапах разработки и внедрения КИС для самых разнообразных целей используются методы и средства визуализации информации. Основная масса инженерных задач при разработке и внедрении КИС решается на этапе технического и рабочего проектирования. Именно эти этапы в настоящий момент используют специализированные технологии схематизации и визуализации информации – CASE-технологии.

На основании обзора методологии функционального моделирования SADT, моделированию потоков данных (процессов) - методология Gane/Sarson, методологии ARIS, UML выявлена основная тенденция развития CASE-средств – унификация, упрощение обозначений, абстракция, закрытость знаковых систем.

С позиций современной семиотики возможно выделение типов знаковых систем в порядке их появления в филогенезе человечества и в онтогенезе отдельного человека, а также по степени увеличивающейся абстракции лежащей в основании каждого типа: естественные знаковые системы, образные системы, языковые системы, системы записи, математические коды. На основании данной классификации можно сделать следующие выводы: чем ближе знак находится к своему референту, тем меньше в нем заряд абстракции и тем меньше он зависит от знаковой системы, внутри которой функционирует, и наоборот, чем дальше знак отстоит от своего референта, тем больше он зависит от такой системы.

Современная схемотехника прослеживается в таких областях человеческой жизнедеятельности как строительство, электроника и электротехника, промышленное производство различных типов, алгоритмизация, автоматизация различных социально-экономических процессов и прочее. Схемотехника различных отраслей наук использует самые разнообразные знаковые системы. Наряду с высокоабстрактными способами представления окружающей

7

реальности активно применяются и более наглядные (пусть и менее универсальные). Семиотика предоставляет возможность объединить всю совокупность современных схемотехник, используемых во многих отраслях науки и техники, выделить их общие принципы и закономерности (не зависящие от конкретной области приложения).

Одним из недостатков современных CASE-средств (при том довольно очевидным с позиции семиотики) для целей их использования в системе общения «разработчик - конечный пользователь» является их ориентация на повышение уровня абстракции. Работа с ними требует специализированного обучения. Создатели CASE-средств пытаются усовершенствовать их до уровня систем, в которых знаки спаяны в инструментальные схемы, приспособленные для обработки данных знаков и получения новой информации (самое сильное агрегатное состояние системы).

С другой стороны внедрение современных КИС – это не создание нового и уникального, а адаптация типовых решений. С помощью современных мультимедийных средств появилась возможность улучшить средства визуализации, используемые в системотехнике КИС.

Так как эскизный проект – модель системы, ее компонент, технологий, а новый инструментальные средства позволяют сделать такую модель наглядной, информативной, доходчивой, то сам эскизный проект можно использовать не только как техническое задание на последующее проектирование, детализацию проекта, но и уже на этой стадии учитывать пожелания ответственных исполнителей с последующим обучением функциям специалистов - исполнителей функций. Уже на этапе эскизного проектирования желательно привлекать конечных пользователей будущей системы, начиная параллельно процесс обучения новой системе.

Общую задачу повышения наглядности можно разбить на две крупных подзадачи: 1) совершенствование методов; 2) совершенствование средств.

Знаковые системы, используемых при разработке и внедрении КИС, в современных условиях не обязательно должны решать задачи получения новой информации и легкой конвертации построенных моделей в искусственные языки – языки программирования. Желательно использовать наглядные и узнаваемые конечными пользователями обозначения референтов. Тип подобных знаковых систем в таком случае будет ближе к образным, чем к конвенциальным системам.

Такие системы обозначений желательно создавать открытыми для приема новых синонимичных знаков. Один и тот же референт может быть обозначен в диаграммам основанных на таких системах и предназначенным для разных пользователей разными знаками.

Необходимо отметить, что данный подход никак не влияет на процесс выделение референтов в предметной области. Консультант по внедрению КИС по-прежнему должен уметь видеть бизнес-процессы, функции, определять участников и ответственных. Однако обозначать референты он будет по-новому – максимально наглядно. Подобный подход не мог быть реализован в докомпьютерную эру, так как использование наглядных (максимально

8

значимых) образов на бумаге делало бы процесс проектирования системы трудоемким и подвластным только художникам.

В настоящий момент повысить наглядность обозначающих конструктивов при проектировании КИС можно с помощью мультимедийных средств визуализации информации. Имея заранее предопределенную библиотеку наглядных конструктивов, проектировщик может выбрать их и отобразить на диаграмме (для этого ему не придется каждый раз их полностью придумывать и перерисовывать). Более того, компьютер позволяет отобразить знак так, как это не возможно на бумаге – с применением динамической визуализации (аналог мультипликации).

В качестве описанных выше обозначающих конструктивов могут выступать объекты, разработанные, например, в мультимедийной среде авторских разработок Macromedia Flash, собранные по классам в библиотеки. В терминах данного программного средства описываемые объекты называются «Символы». Символы представляют собой повторно используемые элементы, они могут содержать графику, изображения, кнопки, звук, видео и текст. Во Flash существует три типа символов, которые можно использовать для визуализации самых различных референтов:

• Movie clip (Видеоклип). Видеоклип подобен маленькому документу Flash. Он может содержать действия, временную шкалу с несколькими кадрами, много слоев, а также видеоклипы, графику, кнопки, звук и т.п. Кроме того, временная шкала видеоклипа отделена от любой другой временной шкалы. Все эти возможности делают видеоклипы мощным и полезным средством Flash.

• Graphic (Графика). Графический символ более ограничен в отношении содержимого. В нем не могут содержаться действия или звук. В него помещается графика, изображения или текст, которые в виде одного объекта могут многократно быть использованы в главной временной шкале или видеоклипе. Временная шкала графического символа зависит от главной временной шкалы или временной шкалы символа видеоклипа, к которому графический символ присоединен.

• Button (Кнопка). Символы кнопок имеют встроенную временную шкалу с четырьмя стандартными кадрами: Up (Вверх), Over (Над), Down (Вниз) и Hit (Нажатие). Эти кадры позволяют быстро создавать интерактивные кнопки с различными визуальными состояниями.

Использование значимых конструктивов подобного вида в разнообразных схемах, позволит осознать информацию большему числу неподготовленных пользователей. В библиотеке программного средства, применяемого для создания схем на основе данных пиктограмм, возможно существование нескольких экземпляров обозначающих конструктивов для одного и того же референта. Выбор того или другого – дело вкуса аналитика, пользующегося данным инструментом (он будет использовать ту пиктограмму, которая на его взгляд обладает большой наглядностью в какой-то конкретной ситуации, конкретной предметной области). Использование образов вместо абстракций повышает восприятие.

9

Основная масса современных CASE-средств использует понятие «диаграмма» - определенного набора конструктивов знаковых систем, помещаемом на 1 листе (экране) и обозримом для пользователя (именно к диаграмме применяется, например, «правило семи»). Также развитые CASE-системы поддерживают многоуровневое моделирование, реализуемое, как правило, через иерархию диаграмм (возможность «проваливания» с диаграмм верхнего уровня на диаграммы нижнего).

Данное представление взаимосвязей конструктивов позволяет создавать статичные схемы описания предметной области (инфраструктуры и процессов). Для целей повышения наглядности подобных статичных схем в их компьютерном представлении современные мультимедийные средства позволяют дополнительно использовать следующие возможности в процессе конструирования:

1) визуализация отношений между конструктивами; 2) использование слоев для отображения инфраструктуры. Визуализация отношений между конструктивами может быть представлена

периодически повторяющейся анимацией, описывающей перемещение объекта (отображающего суть рассматриваемого материального или информационного потока) между конструктивами-объектами по заданной траектории с определенной скоростью.

Данная анимация является периодической. Изначально перемещаемый объект появляется в точке A. Объект следует каждый раз по одной и той же траектории из точки A в точку B. «Дойдя» до точки B объект исчезает. Очевидно, что для реализации простой подобной визуализации достаточно задавать объект, точку A, точку B, траекторию движения и скорость движения.

Использование слоев на диаграммах для отображения инфраструктуры аналогично принципам построения слоев в геоинформационных системах (ГИС). Отдельные элементы и связи на диаграммах объединяются в отдельные слои, что позволяет ими манипулировать как группой элементов на этапах представления и предъявления диаграмм. Данный принцип в ГИС, например, позволяет просмотреть отдельно элементы водоснабжения (трубопроводы, коллекторы, бойлеры, котельные и т.д.) в масштабах всего города или отдельного района. В рамках моделирования предприятия (отдельного цеха) можно отдельно рассмотреть, например, такие слои как оборудование, персонал, элементы управления и т.д.

В случае компьютерного предъявления информации представляется возможным применение сценарного подхода. Отдельные слои диаграмм возможно объединять в сцены. В рамках этих сцен можно отображать отношения между конструктивами, составляющие определенную последовательность. Например, при моделировании производственного процесса возможно отобразить строгую последовательность производственных операций обработки материала, включая перемещение полуфабрикатов между участками. При таком моделировании периодическая анимация уже не подходит. Внутри сцен необходимо использовать анимацию по событию или по времени (например, что-то должно начать обрабатываться только после того, как на вход

10

поступили детали; или параллельный процесс должен быть запущен с временным лагом относительно другого процесса). Данная логика схожа с логикой обработки событий в современных средах программирования. Время в подобных средах также может вызывать события с помощью такого объекта как «таймер» (он может начать отсчет по какому-либо предыдущему событию, а закончить через установленный интервал времени – и выдать соответствующее событие). На рисунке (рис. 1.) показан пример реализации данной визуализации при моделировании процесса поступления материала на склад.

Приезжает машина от поставщика. Документы передаются в отдел закупок.

Осуществляется разгрузка машины. Машина уезжает.

Рис. 1. Пример сценарной визуализации внутри 1 сцены по последовательности события (на примере процесса поступления материала). Отдельные сцены также соединяются между собой по событиям. В

результате получается некий фильм, который рассказывает о бизнес-процессе компании. Сценами данного фильма являются диаграммы, но навигациями между ними происходит не по меню пользователя (как в статичной

11

визуализации), а по заранее предопределенному сценарию. Пользователь в этом случае работает с предъявляемой ему презентацией по меню видеомагнитофона. Он может поставить на паузу, перемотать вперед, перемотать назад, замедлить или ускорить воспроизведение. При разработке и внедрении корпоративных информационных систем участниками процесса как можно раньше должны становиться конечные пользователи будущей системы, а их обучение работе в ней желательно начинать уже на самых первых этапах проектирования. Основная проблема при этом – будущие пользователи должны понимать термины и принципы работы будущей системы. Как это сделать, если система еще не внедрена, инструкции не написаны? На лицо временной разрыв. Для его преодоления возможно использования более наглядных средств обучения, как в предъявлении информации, так и контроля знаний.

В части предъявления информация современные мультимедийные средства позволяют компоновать модели предприятия в обучающие модули. При том может быть использована как статичная визуализация – например, для показа основных подсистем и элементов системы, так и сценарная – для отображения последовательности действия (например, сложных бизнес-процессов). Для лучшего усвоения информации и тот и другой тип компоновки конструктивов может быть сопровожден текстовыми комментариями, более детально описывающими то, что отображается в данный момент на экране пользователя. Для сценарной визуализации возможно добавление звуковых комментариев. В результате получиться полноценный фильм (или мультфильм) о том или ином процессе в организации.

В учебный модуль могут быть добавлены цифровые видеоклипы, снятые на производстве (рассказывающие, например, о приемах работы на каком-то конкретном оборудовании). Подобные клипы будут представлены в рамках рассматриваемой ранее концепции отдельной диаграммой, на которых может быть размещен всего один объект – видеоклип, которые запускается при просмотре данной диаграммы. В качестве такого самостоятельного видеоклипа также может выступать модель с применением сценарной визуализации.

Для целей контроля знаний учебные модули могут сопровождаться тестами в электронном виде. Это может быть как классический компьютерный тест (на экран выводится вопрос – картинка или словесное описание и несколько вариантов ответов, из которых надо выбрать один или несколько правильных; на ответ отведено определенное время; результат теста регистрируется в специальном файле-журнале на сервере и т.д.), так и тест в форме маленькой компьютерной игры.

Для эффективного применения описанных выше подходов к моделированию предприятия в ходе процесса разработки и внедрения КИС в части использования более наглядных конструктивов системы, различных способов компоновки модели и обучения пользователей будущей системы необходимо определить архитектуру моделирующего стенда (МоСт), на котором возможна разработка приложений (моделей, презентаций, обучающих модулей) – демонстрационно-обучающих комплексов (ДОК).

12

Архитектуру проектируемого моделирующего стенда можно разбить на три модуля: модуль преставления, модуль предъявления и модуль обучения. Каждый из модулей включает в себя хранилища данных, инструментарий и интерфейс взаимодействия с пользователем.

Модуль представления. Данный модуль состоит из библиотеки конструктивов описания систем, единого хранилища моделей систем, инструментов построения и верификации моделей, а также инструментов построения конструктивов. С помощью интерфейса разработчика все вышеперечисленные компоненты образуют рабочую среду разработчика моделей представления. Конечный пользователь имеет интерфейс представления моделей системы, связанный с единым хранилищем моделей системы.

Модуль предъявления. Данный модуль состоит из библиотеки визуальных объектов, единого хранилища презентаций, инструментов построения библиотеки объектов, а также инструментов разработки мультимедийных приложений. С помощью интерфейса разработки предъявлений все вышеперечисленные компоненты, а также библиотека конструктивов систем и единое хранилище моделей систем образуют рабочую среду разработчика моделей предъявления. С помощью разрабатываемых сценариев реализуется динамическая визуализация. Конечный пользователь имеет интерфейс предъявления моделей системы, связанный с единым хранилищем презентаций.

Модуль обучения. Данный модуль состоит из хранилища учебных материалов, единого хранилища обучающих модулей, инструментов накопления учебных материалов, а также инструментов разработки мультимедийных приложений. С помощью интерфейса разработки учебных модулей все вышеперечисленные компоненты, а также библиотека визуальных объектов и единое хранилище презентаций образуют рабочую среду разработчика модулей обучения. Конечный пользователь имеет интерфейс обучения, связанный с единым хранилищем модулей обучения. На рисунке (рис. 3.) показана архитектура моделирующего стенда в укрупненном виде.

Результатами моделирования на каждом из модулей МоСт будут являться демонстрационно-обучающие комплексы (ДОК). При том, исходя из архитектуры МоСт, ДОК может сочетать в себе модели системы (представленные в виде простого набора слоев и диаграмм), презентации (представленные либо в виде набора слайдов (определенных слоев диаграмм) с иерархическим меню, либо в виде фильма на основе сценария с текстовыми комментариями или звуковым сопровождением) и обучающие модели (содержащие ряд презентаций и дополненные средствами контроля знаний). На рисунке (рис. 2.) показана архитектура ДОК с компонентами, которые могут в него входить. Моделирующий стенд может быть реализован как совокупность различных программно-технических средств. С точки зрения технической реализации могут быть использованы как обычные персональные компьютеры для построения сравнительно простых моделей, так и сложные вычислительные комплексы в случае трехмерного моделирования.

13

Рис. 2. Архитектура демонстрационно-обучающего комплекса.

Рис. 3. Укрупненная архитектура моделирующего стенда.

Инструменты построения и верификации моделей

Библиотека конструктивов

системыЕдиное хранилище моделей системы

Инструменты построения библиотеки конструктивов

Интерфейс разработки

представлений

Пользовательский интерфейс

представлений

ПользовательРазработчик

МОДУЛЬ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ

Библиотека визуальных объектов

Единое хранилище презентаций

Инструменты построения библиотеки объектов

Интерфейс разработки предъявлений

Пользовательский интерфейс

предъявления

ПользовательРазработчик

МОДУЛЬ ПРЕДЪЯВЛЕНИЯ

Хранилище учебного материала

Единое хранилище модулей

обучения

Инструменты накопления учебного материала

Интерфейс разработки

модулей обучения

Пользовательский интерфейс обучения

ПользовательРазработчик

МОДУЛЬ ОБУЧЕНИЯ

Инструменты разработки мультимедийных приложений

14

С программной точки зрения могут быть использованы разнообразные сочетания самых различных средств разработки мультимедийных приложений: специализированных инструментов (например, Microsoft Office, включая Microsoft Visio и Microsoft Power Point и др.), авторских средств разработки мультимедийных приложений (например, Lotus Learning Space, комплекс продуктов компании Hyper Method, Click2learn ToolBook Assistance, Macromedia Authorware, программы трехмерного моделирования: Swift 3D, 3D STUDIO MAX, CAD-системы (Auto CAD, Archi CAD) и т.д.), а также современные среды программирования (например, Borland Delphi, Microsoft Visual C ++, Microsoft Visual Basic).

Одним из примеров реализации достаточно мощного моделирующего стенда может являться следующее сочетание программно-технических средств: персональный компьютер под управлением Windows XP / Vista, программный пакет Macromedia Flash для создания и компоновки мультимедийных приложений в сочетании со специальными средствами работы с файлами MDM Zinc. Сам комплекс Macromedia Flash не предоставляет возможности работать с файлами на локальных компьютерах (для этого используются либо описанное выше средство и аналоги к нему, либо устанавливается локально на машину один из Web-серверов). При создании сетевых моделирующих стендов (с одновременной работой в среде нескольких пользователей) Macromedia Flash позволяет централизовано хранить файлы проекта на сервере и получать доступ к ним.

Данный инструмент разработки приложений достаточно гибкий и удобный. Macromedia Flash содержит развитый объектно-ориентированный язык программирования, увеличивающий гибкость системы. Система обладает достаточной универсальностью, какой-либо привязки к предметным областям не имеет.

Согласно архитектуре МоСт первым необходимо рассмотреть модуль представления. Основным понятием в представлении является «Проект». Один проект может содержать в себе несколько диаграмм (совокупность конструктивов) и представляет собой отдельный файл.

Проекту могут подчиняться одна или несколько диаграмм. Для целей реализации принципа использования слоев на диаграмме необходимо выделить следующие типы диаграмм:

1) диаграмма-уровень; 2) диаграмма-слой.

Диаграмма типа «уровень» представляет собой папку, которая содержит одну или несколько диаграмм типа «слой» и/или «уровень». Проект сам является диаграммой типа «уровень» на самом верху иерархических отношений. Таким образом, проект будет являться совокупностью диаграмм (различного уровня и типов). Меню навигации между такими диаграммами наиболее удобно представить в виде дерева.

Следующим в рассмотрении является модуль предъявления. Для разработки презентаций на основе уже созданных моделей представления используются сцены. Отдельная сцена сочетает в себе одно или несколько диаграмм одного

15

уровня (из модели представления), накладываемых друг на друга в определенной последовательности. Совокупность сцен образует сценарий. Статичная визуализация также может быть представлена в виде частного случая простого сценария. При создании того или иного сценария однозначно указывается (и не может быть изменен) тип сценария: набор слайдов или фильм. Отдельный сценарий сохраняется в отдельный файл. К сценам можно добавить комментарий. При статичной визуализации комментарий в рамках одной сцены неизменяем. При использовании такого типа сценария как «фильм» существует возможность привязки текста комментария к различным событиям, возникающим в рамках сцены, а также запись и прикрепление звукового сопровождения сцены.

Для реализации сложных функций (управление событиями, запись и прикрепление аудио информации и т.д.) используется отдельная панель инструментов и контекстное меню. Таким же образом можно получить доступ к таким функциям как: переход на другую диаграмму при наступлении определенного события сцены или действиях пользователя (двойной клик на объект, например), для диаграмм типа «набор слайдов» присутствует функция конфигурирования меню презентации (в виде последовательного списка или дерева).

Для пользователя на этапе предъявления создан свой интерфейс (плеер, вьювер). Он является максимально упрощенным и содержит только самые необходимые элементы управления презентацией.

Модуль обучения в качестве интерфейса разработки использует интерфейс модуля предъявления. Для компоновки обучающего модуля берется готовая презентация и с помощью специальной панели инструментов к ней добавляется одна или несколько сцен по контролю знаний. Дополнительные сцены могут быть сделаны как с помощью мастера – для стандартных компьютерных тестов, так и с применением отдельных диаграмм с уровня представления – для визуализированных тестов.

В рамках апробации макета МоСт с использованием стандартных средств Macromedia Flash были разработаны два демонстрационно-обучающих комплекса:

1) ДОК основных производственных процессов лесопильного цеха (с применением статичной визуализации);

2) ДОК процесса поступления материала на склад (с применением сценарного подхода).

В качестве предметной области ДОК выбрано производство пиломатериалов. В рамках первого ДОК укрупнено показаны процессы основного производства – лесопильного цеха. Возможно использование данного ДОК как на этапах эскизного проектирования (предъявление и анализ типового лесопильного цеха для выявления специфических особенностей предприятия), так и на последующих этапах для отображения инфраструктурных элементов производственного процесса.

16

При построении диаграммы использовано несколько слоев (диаграмм типа «слой»). Отдельным слоем показано оборудование, материальные потоки, персонал, а также подсистема управления производственной линией.

Для большей наглядности представлена динамика движения транспортеров, перемещение материалов и изменение их физических свойств (цвета и размера) после каждого этапа обработки производственного процесса. На рисунке (рис. 4.) показано соответствие технологии производства представлению процессов на разработанной диаграмме.

Рис. 4. ДОК основных производственных процессов лесопильного цеха.

С помощью данного ДОК реализуется компьютерное представление технологии производства пиломатериалов. Комплекс подобного рода может быть дополнен видеоматериалами, с помощью которых более детально «рассказывается» специфика отдельного производственного участка. Таким образом, диаграмма может выступать в роли меню для самого разнообразного мультимедийного контента.

В рамках второго ДОК описан процесс поступления материала на склад. При этом использован сценарный подход. Данный ДОК может найти применение на самых различных этапах проектирования КИС: в ходе эскизного проектирования для отображения возможной последовательности операций после внедрения КИС; на этапах техно-рабочего проектирования – для согласования вариантов реализации бизнес-процессов и назначения ответственных за отдельные операции; в ходе эксплуатации и поддержки КИС – для обучения конечных пользователей и формирования целостного понимания о

Подача бревен к окорочному станку Окорка

Определение размеров

Подача бревен дляпродольного раскроя

Продольный раскрой бревен ибрусьев

Возврат брусьев к агрегату

Сортировка

Пакетирование

17

процессе. Данный ДОК можно рассматривать как самостоятельный фильм, повествующий о процессе. На рисунке (Рис 5.) представлена часть сцены «Разгрузка машины».

Рис. 5. Разгрузка машины.

Представленные примеры реализации ДОК показывают возможное применение усовершенствованных принципов, изложенные во второй главе данного исследования. Компьютерное представление предприятия (его подсистем или процессов хозяйственной деятельности) является более наглядным и понятным широкому кругу пользователей. Подобный уровень представления позволяет использовать всю мощь современных мультимедийных средств разработки для компоновки самого разнообразного контента.

Для экономического обоснования разработки моделирующих стендов данный процесс рассмотрен как коммерческий проект. Разработанный программный комплекс предполагается путем тиражирования внедрять на предприятиях. Плановая продолжительность коммерческого проекта может быть определена в 2 года (24 месяца). Из них первые 6 месяцев тратятся на создание преднастроенной среды МоСт. В работе представлен возможный маркетинговый план, рассчитаны затраты на разработку и реализацию программного продукта.

С помощью анализа точки безубыточности определено, какое количество продукции необходимо продать для покрытия всех затрат. Для этого использована следующая формула:

СперЦедСпостQбез −

= , (1)

где Qбез – объем продукции необходимый для покрытия издержек, Спост – постоянные затраты, Цед – цена единицы продукции, Спер – переменные затраты.

Отдел закупок решилпринять товар

Склад решил принять товар

18

В описываемом проекте сумма постоянных затрат равна 4 356 000 руб., а сумма переменных затрат составляет 31 700 руб. на единицу продукции. По экспертным оценкам предполагаемая стоимость продажи одной единицы продукции – 170000 руб. Таким образом, при подстановке данных в формулу, получаем: QBбезB = 31. Для покрытия всех издержек необходимо продать 31 экземпляр разрабатываемого программного продукта.

Для того чтобы оценить эффективность проекта, рпассчитан чистый дисконтированный доход (ЧДД).

Ч ( )

( )ДД R З

Et tt

Тt

= − +

+

=∑

0

1 1 , (2)

где Rt – это доходы за период; Зt P

+P – это затраты за период;

E – ставка дисконтирования, а 1/(1+Е) P

tP – коэффициент дисконтирования

(для каждого периода t); T – общее число рассматриваемых периодов. В качестве периода взят месяц. В качестве ставки дисконтирования принята

ставка в 20%. Получается, что ЧДД на конец проекта равен 1274254 руб. При этом внутренняя норма доходности проекта равна 50%.

На основе приведенных потоков платежей видно, что проект окупается полностью уже через полтора года после начала.

На основе выполненных расчетов сделан вывод о том, что проект по разработке моделирующих стендов может быть весьма эффективным с экономической точки зрения.

III. Выводы 1. Уровень схемотехнического моделирования еще недостаточно

«прописан» в научных установках системотехники компьютеризованных систем в экономике, в концептологии КИС. Как следствие – отставание соответствующего системотехнического направления, особенно это заметно в звене сопряжения проектанта и потребителя проектных решений – так называемого пользователя.

2. Повысить наглядность обозначающих конструктивов при проектировании КИС можно с помощью мультимедийных средств визуализации информации. Имея заранее предопределенную библиотеку наглядных конструктивов, проектировщик может выбрать их и отобразить на диаграмме (для этого ему не придется каждый раз их полностью придумывать и перерисовывать).

3. Широко используемые статичные схемы представления модели предприятия в их компьютерном представлении современные мультимедийные средства позволяют дополнить следующими возможностями: визуализацией отношений между конструктивами (повторяющейся анимацией) и использованием слоев для отображения инфраструктуры (принцип, используемый в геоинформационных системах).

4. В случае компьютерного предъявления информации представляется возможным применение сценарного подхода. С помощью него возможно создать

19

отдельный фильм, в основу которого заложен сценарий, состоящий из последовательности сцен и набора действий внутри сцены.

5. В части обучения современные мультимедийные средства позволяют компоновать модели предприятия в обучающие модули. Для организации полноценного процесса обучения модули могут быть дополнены различными средами контроля знаний (например, в виде классического компьютерного тестирования).

6. В рамках исследования спроектирована архитектура моделирующего стенда, состоящая из модулей представления, предъявления и обучения. А также показана возможная архитектура демонстрационно-обучающих комплексов.

7. С практической точки зрения в рамках диссертационной работы разработан макет моделирующего стенда на основе авторской среды разработки Macromedia Flash. Разработаны примеры демонстрационно-обучающих комплексов, в которых использованы предложенные в работе развития представлений о конструктивах знаковых систем и совершенствования способов компоновки.

IV. Опубликованные работы, отражающие основные научные результаты диссертации:

1. Граблев М.Н. (статья) Развитие представлений об обозначающих конструктивах знаковых систем в проектировании автоматизированных систем управления (АСУ). // Вестник университета №6. – М.: ГУУ. - 2007 г. – 0,7 п.л.

2. Граблев М.Н. (статья) Развитие методов и средств визуализации при разработке и внедрении автоматизированных систем управления. // Вопросы экономических наук № 5. – М..: Спутник+. - 2008 г. – 0,3 п.л.

3. Граблев М.Н., Сидоров П.А. (статья) Разработка системы критериев для оценки инструментов создания мультимедийных приложений. // Вестник университета №2. – М.: ГУУ. - 2004 г. – 0,45 п.л. (лично автору принадлежит 0,25 п.л.)

4. Граблев М.Н. (статья) Совершенствование представления и предъявления отношений между обозначающими конструктивами знаковых систем в проектировании автоматизированных систем управления (АСУ). Тезисы докладов Всероссийской научной конференции молодых ученых и студентов «Реформы в России и проблемы управления - 2008». – М.: ГУУ, - 2008 г. – 0.17 п.л.

5. Граблев М.Н. (статья) Применение средств демонстрационно-обучающего комплекса в проектировании АСУ. Тезисы докладов Всероссийской научной конференции молодых ученых и студентов «Реформы в России и проблемы управления - 2006». – М.: ГУУ, - 2006 г. – 0.15 п.л.

6. Граблев М.Н. (статья) Макетирование предприятий при создании эскизного проекта информационной системы. Тезисы докладов Всероссийской научной конференции молодых ученых и студентов «Реформы в России и проблемы управления - 2005». – М.: ГУУ, - 2005 г. – 0.15 п.л.