Модель информационных процессов управления проектами в кибер-физических системах

В современных условиях интенсификации научно-технического прогресса эффективность развития промышленности в развитых странах во многом зависит от результатов реализации инновационных проектов (ИП) в кибер-физических системах [1]. В связи с тем, что данные проекты характеризуются большой длительностью, значительным числом взаимосвязанных этапов и работ, а также множеством затрачиваемых ресурсов различного вида, возникает необходимость обеспечения поддержки принятия решений по их управлению. Для решения данной задачи целесообразным является использование информационных систем (ИС), ориентированных на автоматизацию указанного вида деятельности и позволяющих собирать, хранить и обрабатывать всю имеющуюся информацию о проекте с целью формования на ее основе точных прогнозных оценок возможности получения тех или иных результатов ИП. В этой связи эффективность указанных ИС во многом будет зависеть от используемых моделей информационных процессов и структур управления инновационными проектами [2-3].

Существующие в настоящее время информационные системы не позволяет в полной мере учитывать все особенности инновационных проектов в кибер-физических системах с точки зрения их структуры, объема и содержания имеющейся информации на различных этапах жизненного цикла (ЖЦ). В связи с этим все больше внимания стало уделяться на решение указанной проблемы. Так в работах [4-6] с этой целью предлагается использовать нейро-нечеткие методы, модель оценки траекторий, алгоритмы муравьиных колоний. Однако ни один из применяемых в настоящее время подходов не позволяет рационально обосновывать выбор методов определения основных характеристик проекта: объемов ресурсов, длительностей и результатов работ (этапов). В этой связи возникает потребность в создании эффективной модели информационных процессов управления проектами в кибер-физических системах, позволяющей решить указанную проблему.

В результате проведенного исследования была разработана модель, которая позволяет учитывать различные типы информации, ее структуру, содержание и объем в зависимости от различных этапов ЖЦ инновационных проектов в кибер-физических системах при формировании решений по их управлению (рисунок 1).

Представленная на рисунке 1 модель обеспечивает возможность учета всей имеющейся информации о проекте, которая поступает как от внешних, так и от внутренних источников. В первом случае анализируются все возможные факторы внешней среды предприятия, влияющие на эффективность выполнения ИП. Данные факторы разделены на три большие группы: технические (L ={ 11,.. lk}), экономические (E={ e i,^. em}), и международные (G ={g 1,....go}). Первая группа отражает сведения об экономическом состоянии страны (например, темпах инфляции, курсе валют, соотношении между экспортом и импортом и т.д.), вторая - об имеющихся научно-технических разработках или возможных направлениях их развития, а третья - о сложившейся ситуации на международной арене. Внутренние источники информации (D ={ d 1,.. dn}), позволяют собирать сведения об имеющихся возможностях предприятия для реализации того или иного ИП (например, о наличии опыта в данной сфере, научно-технического задела, различных видов ресурсов и т.д.), а также о текущих результатах выполнения конкретного инновационного проекта. При этом на разных этапах ЖЦ ИП, как отмечалось ранее, данная информация может быть экспертной, статистической или наблюдаемой.

Источники информации при управлении инновационным проектом

Международные

Экономические

Технические

Внутренние источники

Сформированная база знаний

{ M k , p - }

Выбор методов

Определение типа, структуры и объема информации об ИП

Настройка параметров ИП

a

Анализ результатов мониторинга инновационного проекта

= 1

Управление процессом обработки информации

Занесение информации в базу данных

I s

1 s

I 3

1^

s

s __

=

X z

Выбор групп методов определения характеристик проекта

R w

T

Выбор критерия

Уточнение параметров ИП

Выполнение нечетко-логических алгоритмов построения графика

Оптимизация графика инновационного проекта Блок формирования решений

Интерфейс пользователя

Подсистема объяснений

План графика выполнения ИП

Лицо, принимающее решение

Реализация проекта

^{ a ip ^}

Этап 1

Этап i

Этап I

Результат

Инновационный продукт

Информация о проекте    V _out

Рисунок 1 - Модель информационных процессов управления проектами в кибер-физических системах

t i  ^{ r w }  { X - }

{ ^X I

При поступлении всей указанной информации в систему поддержки принятия решений на первоначальном этапе осуществляется ее обработка и нормализация, после чего она заносится в базу данных (БД). Далее на основе имеющих сведений в БД, а также сформированной базы знаний

(БЗ) осуществляется выработка решений по построению планового графика выполнения ИП. В данном случае вначале происходит анализ информации с точки зрения ее структуры, объема и содержания, в результате чего с помощью сформированных наборов нечетких продукционных правил выбирается группа методов, больше всего подходящих для определения основных характеристик инновационного проекта: длительностей работ, объемов ресурсов и показателей результативности. Далее осуществляется настройка каждого отдельного метода и его параметров, применение которых позволяет получить конкретные значения длительности выполнения ИП ( T) , объема необходимых для этого ресурсов ( Rw , где w - номер типа используемого ресурса ( w =1,..., W )) и показателей результативности ( X z , где z - номер конкретного показателя ( z =1,., Z )).

В свою очередь, построение самого графика работ инновационного проекта в кибер-физических системах начинается с выбора одного из двух критериев оптимизации: минимизации срока его выполнения или затрачиваемых ресурсов. После осуществляется уточнение основных характеристик ИП, на основе полученных значений T , Rw и X_z . Сам график указанного проекта формируется посредствам применения нечетко-логических алгоритмов оптимизации сроков реализации ИП с использованием процедур теории расписания. Далее полученный плановый график передается лицу, принимающему решение (ЛПР), после чего начинается его выполнение.

При непосредственной реализации ИП формируется два основных типа информационных потоков, которые необходимо анализировать при его управлении: информационный поток всего проект и информационный поток отдельного этапа. При этом в процессе выработки конкретных решений по управлению ИП в ходе его выполнения также необходимо учитывать наличие обмена информацией между двумя указанными потоками. Основной информацией, формирующей поток второго типа, являются сведения о длительности выполнения ИП ti, где i– номер этапа (i=1,…,I), объемах затрачиваемых ресурсов riw и значениях показателей результативности xiz.

Полученная в результате мониторинга информация о проекте поступает в систему поддержки принятия решений, где происходит выявление отклонений по трем указанным характеристикам. При наличии существенных для конкретного ИП отклонений, вырабатываются рекомендации по корректировке исходного плана графика d ip , где p – номер решения ( p =1,…, P ), которые передаются на конкретный этап с целью устранения выявленных отклонений.

Таким образом, предложенная модель информационных процессов и структур управления проектами в кибер-физических системах позволяет учитывать все особенности ИП с точки зрения структуры, объема и содержания имеющейся информации на различных этапах его ЖЦ, что в свою очередь повышает степень обоснованности принимаемых решений.

Работа выполнена в рамках государственного задания, проект № FSWF-2020-0019.