Metodyka analizy funkcjonalno-strukturalnej procesów decyzyjnych i jej rola w inżynierii wiedzy dla systemów informacyjnych

Pełen tekst

(1)METODYKA ANALIZY FUNKCJONALNO-STRUKTURALNEJ PROCESÓW DECYZYJNYCH I JEJ ROLA W IN YNIERII WIEDZY DLA SYSTEMÓW INFORMACYJNYCH TATIANA TRETYAKOVA Wydział Informatyki Politechnika Szczeci ska. Streszczenie W artykule przedstawiono metodykĊ analizy funkcjonalno-strukturalnej procesów decyzyjnych, poprzedzającej ich formalizacjĊ przy projektowaniu baz wiedzy systemów informacyjnych. Metodyka opiera siĊ o zasady metodologii analizy systemowej stosowane przy analizie procesów funkcjonowania systemu organizacyjnotechnicznego. Przedstawiono modele formalne zadania podejmowania decyzji oraz pola wiedzy dziedziny przedmiotowej procesów funkcjonowania systemu. Słowa kluczowe: system informacyjny, baza wiedzy, in ynieria wiedzy, proces decyzyjny, analiza systemowa, model formalny 1. Wprowadzenie W rozwizywaniu ró nego rodzaju problemów gospodarczych przy zarzdzaniu systemami organizacyjno-technicznymi najistotniejsze miejsce zajmuj procesy decyzyjne. Procesy te z reguły s wspierane przez technologie informatyczne ró nej klasy: IIS, MIS, EIS, DSS, BI, ES itd. Jednym z warunków skutecznoci korzystania z takich systemów jest wysoka jako baz wiedzy w nich zawartych. Wiadomo, e przy budowie baz wiedzy systemów informacyjnych zarzdzania powstaje problem formalizacji procesów decyzyjnych. W publikacji profesora J. Wglarza [1] podkrelono zwizki informatyki i nauk decyzyjnych oraz wa no efektywnej algorytmizacji tych procesów. Zwizano to z faktem, i formalizacja jest jednym z etapów in ynierii wiedzy przy tworzeniu bazy wiedzy systemów informacyjnych wspierajcych procesy decyzyjne. Rozwizanie problemu formalizacji procesów decyzyjnych, w tym ich algorytmizacji, wymaga przeprowadzenia analizy funkcjonalno-strukturalnej procesów funkcjonowania rozpatrywanego systemu. Jest to spowodowane tym, e procesy decyzyjne przebiegaj w ramach procesów funkcjonowania systemu zgodnie z okrelonymi regułami zarzdzania (sterowania) tymi procesami. Na pierwszym etapie takiej analizy przeprowadza si strukturalizacj procesów funkcjonowania systemu. Dalej, na podstawie informacji zdobytej na etapie strukturalizacji, mog by przedstawione modele przebiegu procesów funkcjonowania przy ich funkcjonowaniu normalnym lub w sytuacji niestandardowej (ad hoc), a tak e modele reguł zarzdzania (sterowania) tymi procesami. Modele przebiegu procesów funkcjonowania systemu powinny by przedstawione jako zbiór zwizków przyczynowo-skutkowych, przez które s uwarunkowane zdeterminowane przejcia stanów badanego systemu..

(2) POLSKIE STOWARZYSZENIE ZARZĄDZANIA WIEDZĄ Seria: Studia i Materiały, nr 8, 2007. 175. Potrzeba analizy funkcjonalno-strukturalnej oraz formalizacji procesów decyzyjnych systemów organizacyjno-technicznych powstaje midzy innymi przy wdro eniu technologii informatycznych, wspierajcych te procesy w organizacjach ró nego typu. W niniejszym artykule rozpatruje si podejcie do przeprowadzenia analizy funkcjonalnostrukturalnej procesów decyzyjnych w celu dalszej ich formalizacji. 2. Rola analizy funkcjonalno-strukturalnej w inynierii wiedzy Systemy informacyjne (SI), bazujce na technologiach informatycznych, słu menad erom wspaniałym narzdziem, wspierajcym procesy podejmowania decyzji. W praktyce procesy podejmowania decyzji mog by wspierane midzy innym przez takie technologie jak systemy klasy DSS (Decision Support System), BI (Business Intelligence), ES (Expert System) i inne. Na rys.1 przedstawiono schemat strukturalny DSS, wspierajcego procesy decyzyjne na poziomie strategicznym. Głównym podsystemem w dowolnym DSS jest baza (repozytorium) wiedzy, w której s umieszczone dane i modele wykorzystywane w procesie decyzyjnym.. Rys. 1. Schemat strukturalno-funkcjonalny systemu wspomagania decyzji (DSS)

(3) ródło: opracowanie własne.

(4) Tatiana Tretyakova Metodyka analizy funkcjonalno-strukturalnej procesów decyzyjnych i jej rola w inĪynierii wiedzy dla systemów informacyjnych. 176. Na rys.2 przedstawiono główne komponenty systemu ekspertowego (SE), który przedstawia sob program komputerowy operujcy wiedz dziedziny przedmiotowej przy rozwizywaniu ró nego rodzaju problemów [2,3].. Rys.2. Główne składniki systemu ekspertowego Jak wida z przedstawionych schematów, systemy te zawieraj w swojej strukturze baz wiedzy jako główny składnik. Jest oczywistym, i zadanie in ynierii wiedzy jest wa niejszym z zada , zwizanych z tworzeniem takich systemów. Rozwizanie problemu reprezentacji wiedzy w postaci algorytmów lub reguł wnioskowania oraz w postaci innych form przedstawienia wiedzy w bazach wiedzy systemów klasy DSS ró nego typu mo liwe jest po przeprowadzeniu analizy funkcjonalno-strukturalnej badanych procesów. Przy tym analizuje si procesy funkcjonowania systemu oraz reguły zarzdzania tymi procesami w sytuacji ich przebiegu w trybie normalnym oraz w sytuacjach niestandardowych (ad hoc). Zwizano to z tym, e procesy funkcjonowania systemu i odpowiednie reguły zarzdzania tymi procesami ró ni si znacznie w zale noci od właciwoci procesów, które z kolei zale od wielu czynników, takich jak: • typ systemu organizacyjno-technicznego, • typ działalnoci gospodarczej, • typ procesu gospodarczego, w ramach którego decyzje podejmuje si, • poziom podejmowania decyzji. Na wykrycie tych właciwoci pozwala analiza funkcjonalno-strukturalna procesów funkcjonowania systemu i reguł zarzdzania (sterowania) tymi procesami. Włanie na tym polega rola tej analizy w procesie in ynierii wiedzy, umieszczanej w bazach wiedzy DSS. 2. Metodyka analizy funkcjonalno-strukturalnej procesów decyzyjnych w systemie organizacyjno-technicznym W oparciu o zasady metodologii analizy systemowej model zadania podejmowania decyzji D przy rozwizywaniu problemów słabo ustrukturalizowanych mo e by ogólnie scharakteryzowany zbiorem: D = < F, C, O, A, K> ,. (1).

(5) POLSKIE STOWARZYSZENIE ZARZĄDZANIA WIEDZĄ Seria: Studia i Materiały, nr 8, 2007. 177. gdzie: F - dziedzina przedmiotowa, w której decyzja podejmuje si; C – cele zadania, zwizanego z rozwizaniem problemu; O – ograniczenia, przy których zadanie wykonuje si; A – zbiór alternatywnych wariantów decyzji odnonie rozwizania problemu; K – zbiór kryteriów, wg których wykonuje si wybór decyzji. Procesy decyzyjne przebiegaj w ramach procesów funkcjonowania systemu organizacyjnotechnicznego. Z tego powodu analiz funkcjonalno-strukturaln procesów decyzyjnych zaczyna si od wyznaczenia (identyfikacji) procesów funkcjonowania systemu, gdzie na podstawie okrelonych reguł zarzdzania podejmuje si niezbdne decyzje. W celu rozwizania problemu strukturalizacji i formalizacji procesów funkcjonowania systemu oraz odpowiednich reguł zarzdzania (sterowania) wykrywa si i analizuje si ich właciwoci dla dalszego zastosowania zdobytej informacji w bazach wiedzy systemów klasy DSS. W zwizku z powy szym mo na wyznaczy główne etapy analizy funkcjonalno-strukturalnej, wyniki której s niezbdne do formalizacji procesów decyzyjnych przebiegajcych w ramach procesów funkcjonowania systemu: 1. Wyznaczenie ( identyfikacja) procesów funkcjonowania systemu. 2. Wykrycie i analiza właciwoci procesów funkcjonowania systemu (przedstawienie dziedziny przedmiotowej procesów). 3. Okrelenie reguł zarzdzania procesami funkcjonowania systemu. 4. Opracowanie modeli infologicznych przebiegu procesów decyzyjnych w ramach wyznaczonych (zidentyfikowanych) procesów. Po realizacji wymienionych etapów wykonuje si formalizacja zdobytej wiedzy. Pierwszy etap realizuje si zgodnie z zasadami, przyjtymi w metodologii reengineering’u [4]. Najwa niejszym w tym zadaniu jest wyznaczenie procesów kluczowych, majcych znaczenie strategiczne. Etap drugi, zwizany z przedstawieniem dziedziny ka dego j-go z procesów funkcjonowania systemu F(j)kw, dotyczy opisania tzw. pola wiedzy dziedziny przedmiotowej (field of knowledge) danych procesów [5]. Etap ten jest wa niejszym krokiem w drodze od strukturalizacji do formalizacji. W ramach tego etapu zdobywa si informacja o systemie organizacyjno-technicznym i o jego procesach funkcjonowania w warunkach normalnych i niestandardowych. Na etapie trzecim w celu okrelenia reguł zarzdzania procesami funkcjonowania systemu niezbdnym jest ustalenie ogólno-systemowych praw funkcjonowania badanego systemu i jego podsystemów (procesów). Jest racjonalnym robi to w oparciu o zasady rozpatrywania struktury organizacji sformułowane przez J. Forrester’ego w jego pracy „Industrial Dynamic” (Cambridge,1961), a tak e w oparciu o definicje systemu, przedstawion w pracy [6], gdzie kluczowymi pojciami s: element, zwizek, własno. Wyniki analizy, przeprowadzonej w ramach tych etapów, pozwol przedstawi skład i tre komponentów funkcjonalnych procesów decyzyjnych oraz zwizki przyczynowo-skutkowe pomidzy nimi w postaci modeli infologicznych, które zostan umieszczone w bazie wiedzy DSS..

(6) Tatiana Tretyakova Metodyka analizy funkcjonalno-strukturalnej procesów decyzyjnych i jej rola w inĪynierii wiedzy dla systemów informacyjnych. 178. 3. Model pola wiedzy dziedziny przedmiotowej procesów funkcjonowania systemu Opracowanie modelu pola wiedzy dziedziny przedmiotowej procesów funkcjonowania systemu organizacyjno-technicznego, w ramach których przebiegaj procesy decyzyjny, bazuje na przedstawieniu syntaktycznej struktury pola wiedzy dziedziny tych procesów. W oparciu o [5] struktur t mo na przedstawi w postaci: F(j)kw = {D(j)input, D (j)output,M (j)operation},. (2) gdzie: F(j)kw - pole wiedzy dziedziny przedmiotowej procesu „j”, D(j)input - struktura danych wejciowych procesu „j”, D (j)output - struktura danych wyjciowych procesu „j”, M (j)operation - model operacyjny dziedziny przedmiotowej procesu funkcjonowania „j” (struktura procesu „j”, w ramach którego wykonuje si transformacja danych wejciowych D(j)input w dane wyjciowe D (j)output). Model operacyjny M(j)operation dziedziny przedmiotowej procesu funkcjonowania „j” bazuje na przedstawieniu struktury danej dziedziny jako ogólnej struktury, odzwierciedlajcej struktur pojciow danej dziedziny S(j)concept i struktur funkcjonaln S(j)funktion, modelujcej procesy rozwa a eksperta: M (j)operation = { S(j)concept, S(j)funktion }. (3). gdzie: S(j)concept –składowa statyczna (ontologia dziedziny procesu „j”); S(j)funktion –składowa dynamiczna. Statyczna składowa S(j)concept - to ontologia dziedziny przedmiotowej [7,5]. Zawiera ona uporzdkowane pojcia dziedziny przedmiotowej procesu „j” i modeluje główne wizi midzy pojciami przedstawionymi w danej ontologii: S(j)concept = < P, R, I, A > (4) gdzie: P – pojcia dziedziny procesu „j”, R – stosunki midzy pojciami dziedziny procesu „j”, I – mechanizm interpretacji poj i stosunków midzy pojciami, A – wykorzystywane aksjomaty. Podejcie do opisu ontologii dziedziny przedmiotowej na przykładzie procesu decyzyjnego w warunkach zagro enia zejcia lawiny błotnej został przedstawiony przez autora niniejszego artykułu w [8]. Składowa zmienna dynamiczna S(j)funktion mo e mie form algorytmów przebiegu procesu „j”, opracowanych w oparciu o drzewa decyzji w sytuacjach standardowych i niestandardowych (ad hoc)..

(7) POLSKIE STOWARZYSZENIE ZARZĄDZANIA WIEDZĄ Seria: Studia i Materiały, nr 8, 2007. 179. 4. Ustalenie ogólno-systemowych reguł funkcjonowania systemu Ogólno-systemowe reguły funkcjonowania systemu organizacyjno-technicznego ustala si na podstawie wyników analizy systemowej, a w jej ramach - analizy funkcjonalno-strukturalnej danego systemu i jego procesów funkcjonowania. W wyniku analizy wyjania si przyczynowoskutkowe zwizki pomidzy składowymi danego systemu i jego procesów funkcjonowania. Na rys. 3 przedstawiono standardowy schemat przebiegu oceny wa niejszych parametrów procesów systemu produkcyjnego lub usługowego: koszt, czas, jako, wydajno itp. [9].. Rys. 3. Ocena parametrów biznes-procesów Pod wpływem ró nego rodzaju decyzji charakterystyki wejciowe tych procesów mog zmienia si, co z kolei wpływa na parametry wyjciowe procesu. Ustalone w wyniku analizy systemowej reguły zarzdzania procesami funkcjonowania systemu mog by przedstawione w formie produkcji (rule-based): „if<przesłanka>then<wniosek>”. Na podstawie wyników poprzednich etapów mo liwe jest opracowanie modeli infologicznych, zawierajcych nie tylko algorytm procesu decyzyjnego, a tak e informacj niezbdn dla realizacji ka dego z kroków przedstawionego algorytmu. Podobne modeli zostali opracowane przez autora dla procesu logistycznego firmy produkcyjno-usługowej i przedstawione w [9]. Modele te opracowuje si na podstawie drzew decyzji w rozpatrywanych procesach funkcjonowania systemu, opracowanych w ramach analizy funkcjonalno-strukturalnej. 5. Podsumowanie Rozpatrzone w niniejszym artykule zagadnienia analizy funkcjonalno-strukturalnej przedstawiaj etapy proponowanej metodyki przeprowadzenia tej analizy. Wyniki analizy funkcjonalnostrukturalnej wykorzystuje si przy formalizacji procesów decyzyjnych przeprowadzanej w ramach in ynierii wiedzy przy tworzeniu baz wiedzy systemów informacyjnych klasy DSS, a proponowana metodyka pozwala usystematyzowa prac poprzedzajc etap formalizacji wiedzy. Przedstawiono tak e model formalny zadania podejmowania decyzji oraz model formalny pola wiedzy dziedziny przedmiotowej procesu funkcjonowania systemu i metodyk jego opisu.. Bibliografia 1. 2. 3.. Wglarz J. Informatyka, wiedza, decyzje. In ynier, wyd. PS, Grudzie , 2001. Jackson P. Introduction to expert systems. Addison-Wesley, Massachusetts, 1998. Tretyakova T. Baza wiedzy systemu ekspertowego „HMDescision” w systemie informacyjnym klasy DSS – podejcie obiektowe. Materiały 4-ej Konferencji Midzynarodowej “Analiza, prognozowanie i zarzdzanie w systemach zło onych” pod patronatem Rosyjskiej Akade-.

(8) Tatiana Tretyakova Metodyka analizy funkcjonalno-strukturalnej procesów decyzyjnych i jej rola w inĪynierii wiedzy dla systemów informacyjnych. 180. 4. 5. 6. 7. 8.. 9.. mii Nauk, Szczeci skiej Akademii Morskiej, Szczeci skiej Akademii Rolniczej, Pa stwowego Uniwersytetu Komunikacji Wodnej w St.Petersburgie, ISBN 5-8114-0437-9, St.Petersburg, 2005. Manganelli R., Klein M. Metoda usprawniania organizacji. Warszawa, PWE, 1998. Chastikov A.P., Gavrilova T.A., Belov D.l. Projektowanie systemów ekspertowych. rodowisko CLIPS., ST Petersburg, BHP-Petersburg, 2003. Mesarowicz M, Takachara Y. Ogólna teoria systemów: podstawy matematyczne, Moskwa, Mir, 1978 (w jz. rosyjskim). Gruber T. R. Toward Principles for Design of Ontologies Used for Knowledge Sharing // International Workshop on Formal Ontology, Marcz, Padowo, Italy, 1993. Tretyakova T. Zarzdzanie wiedz przez zastosowanie ontologii dziedzin. Studia i materiały Polskiego stowarzyszenia zarzdzania wiedz nr 5., Pod red. J.Kacprzyk, L.Drelichowski, Bydgoszcz, 2006. Ovodenko A., Smirnov A., Stepanow, Tretyakova T. Kształtowanie wsparcia informacyjnego dla wspomagania decyzji w przedsibiorstwie. ST Petersburg, SPbPUUA, 2002. METHOD OF THE FUNCTIONAL - STRUCTURAL ANALYSIS OF DECISIONMAKING PROCESSES IN KNOWLEDGES ENGINEERING FOR INFORMATION SYSTEMS Summary In article the method of functional - structural analysis of decision-making processes that precedes their formalization at designing of knowledge bases of information systems is submitted. The method bases on the principles used at the analysis of processes of functioning of organizational - technical systems. Formal models of a task of decisions acceptance and fields of knowledge at the object domain of processes are submitted.. Keywords: information system, base of knowledge, engineering of knowledge, decision-making process, systems analysis, formal model. TATIANA TRETYAKOVA ttretiakowa@wi.ps.pl Wydział Informatyki Politechnika Szczeci ska ul. ołnierska 49, 71- 210 Szczecin, Polska.

(9)