Методика оценки и расчет экономической эффективности создаваемой АИС

Проектирование технологического процесса обработки данных в АИС заключается в определении взаимосвязанной совокупности технологических операций обработки данных и рассредоточении их по рабочим местам специалистов - участников информационно-вычислительного процесса (сотрудников вычислительного центра и пользователей АИС) с учетом состава технических средств и их пространственного размещения. К типовым операциям обработки относят: сбор и регистрацию данных, перенос данных на машинные носителя, ввод, компоновку и контроль данных, накопление данных, сортировку данных, обработку данных, корректировку данных, реструктуризацию данных в базе, вывод результатной информации. Способы реализационных операций обработки данных и комбинации их увязки в единый технологический процесс определяются технологическим оборудованием и требованиями к объемно-временным параметрам и формам получения результатной информации. При проектировании технологии обработки данных учитываются специфические пожелания заказчика и традиции индустрии обработки данных в данной предметной отрасли.

В процессе выполнения операции проектирования информация подготавливается и помещается в документ «Описание технологического процесса обработки данных», который имеет два раздела: «Технологический процесс сбора и обработки данных» и «Технологический процесс обработки данных на ВЦ». Кроме того, разрабатываются технологические инструкции по организации движения входных документов и данных, по обработке и использованию результатной информации (документов, видеограмм), а также подготавливаются проекты инструкций по эксплуатации на каждый вид оборудования и проекты должностных инструкций.

В заключение проводится расчет экономической эффективности проектируемой АИС, его экспертиза и подготавливается проектный документ с таким же названием. Документ «Расчет экономической эффективности» содержит следующие разделы:

- исходные данные для расчета;

- расчет эффективности системы;

- результаты расчета.

В разделе «Исходные данные» описывается методика расчетов, дается перечень источников прямого и косвенного эффекта, определяются исходные данные и указываются источники их получения, обосновывается база для сравнения.

В разделе «Расчет экономической эффективности системы» приводится расчет затрат на создание АИС, прогнозируются затраты на эксплуатацию и сопровождение системы, определяется ожидаемая экономия по основным технико-экономическим показателям, рассчитывается ожидаемый экономический эффект от внедрения АИС в целом, определяется срок окупаемости и коэффициент эффективности системы.

В разделе «Результаты расчета» сводятся воедино все полученные результаты и приводится сравнение расчетного коэффициента эффективности системы и срока окупаемости затрат с нормативными.

В выполнении операций принимают участие почти все специалисты - участники разработки на этапе технического проектирования:

- руководитель проекта - специалист, на которого ложатся функции по координации и контролю;

- специалист по информационному обеспечению (участвует в разработке раздела «Технологический процесс обработки данных на ВЦ»);

- специалист по техническому обеспечению (участвует в подготовке инструкций по эксплуатации);

- постановщик задач (участвует в разработке должностных инструкций);

- специалист по экономическим методам, под руководством которого выполняется расчет экономической эффективности проектируемой системы.

- библиотекарь-программист - специалист по оформлению документации.

Для оценки результатов деятельности (применения) системы используется понятие «эффективность».

Под эффективностью системы будем понимать степень соответствия реальных результатов деятельности (применения, использования) системы требуемым или степень достижения множества возможных целей.

Под целью будем понимать желаемое (требуемое) множество состояний объекта управления и элементов окружающей среды, на которые активно воздействует объект управления в определенные моменты времени.

Процесс (от лат. processus - продвижение) - совокупность последовательных действий для достижения какого-либо результата.

Расчленяя процесс на отдельные элементы (совокупности действий, направленных на достижение промежуточных целей управления), его можно представить в виде многоуровневой иерархической системы, при этом, в зависимости от уровня исследования, в качестве элементов могут рассматриваться этапы (фазы) и отдельные работы этого процесса.

Этап (от франц. etape - промежуток времени, отмеченный каким-либо событием) - часть процесса, завершающаяся достижением поставленной промежуточной цели за конечный интервал времени. Этапы образуют последовательность, при которой завершение предыдущего этапа создает предпосылки для более эффективного выполнения последующего этапа с более совершенной целью, приближающейся к конечной цели управления. Этапы могут перекрываться во времени, поэтому общая продолжительность всего цикла управления, включающего периоды однократного выполнения всех этапов процесса, может быть не равна суммарной длительности этапов. В то же время ни один из предшествующих этапов не может закончиться позже, чем последующий этап процесса.

Этапы включают отдельные работы, которые могут выполняться последовательно и параллельно. Для каждой работы на основе общей цели формируется частная цель, как правило, с конкретными количественными характеристиками желаемого результата и срока его достижения. Такую конкретную цель с дополнительными количественными характеристиками желаемого промежуточного результата называют задачей.

Уточнив основные понятия системного анализа, определим процесс функционирования технической системы. Под процессом функционирования технической системы будем понимать процесс смены ее состояний.

Таким образом, процесс функционирования технической системы есть процесс ее создания и применения (эксплуатации), следовательно, совершенствование процессов функционирования должно также осуществляться в процессе создания и эксплуатации.

Рассмотрим зависимость основных характеристик информационных технологий распределенной обработки данных от характеристик информационного процесса и их совокупностей. АИС, как и любые сложные системы, предназначены для выполнения некоторого круга информационно вычислительных работ(ИВР) и имеют вполне определенные цели и задачи. В этом свете качество информационных технологий распределенной обработки данных(РОД), на базе которых строится данная АИС, должно оцениваться с помощью показателей эффективности, т. е. характеристик, определяющих степень приспособленности АИС к решению возложенных на нее задач.

Показатель эффективности должен учитывать все основные особенности и свойства системы и условия ее функционирования, а следовательно, должен зависеть в общем случае от параметров входящих потоков заявок на выполнение ИВР, характеристик выполняемых ИВР, структуры и параметров СРОД, а также параметров, характеризующих воздействия внешней среды, например потоки выхода из строя технических и программных средств системы. Тем самым показатель эффективности определяется процессом функционирования системы, т. е. является функционалом от процесса функционирования, так что множество процессов функционирования, различающихся условиями и режимами работы, отображается на множестве значений показателя эффективности.

Таким образом, показатель эффективности СРОД на базе локальных вычислительных систем (ЛВС) в общем случае может быть представлен в виде некоторой зависимости типа:

где N - множество параметров входящего в систему потока заявок на выполнение информационно-вычислительных работ (ИВР): число и интенсивность составляющих поток заявок разных классов, типы и параметры законов распределения интервалов времени между моментами поступления различных заявок и т. п.; М- множество параметров, характеризующих отдельные ИВР, связанные с реализацией заявок соответствующих классов и определяющих требуемые затраты ресурсов системы при выполнении этих ИВР; S - множество системных параметров, определяющих состав и структуру СРОД, характеристики отдельных средств системы, алгоритмы управления ИП в системе и другие системные параметры; V - множество параметров, характеризующих воздействия внешней среды посредством задания потоков выхода из строя компонентов системы под воздействием внешних факторов.

В свою очередь, функционирование СРОД связано с реализацией совокупности взаимодействующих процессов передачи и обработки информации. При этом элементы множеств N и М позволяют определять для каждого заданного набора S параметры отдельных ИП, рассматриваемых изолированно, а элементы S и V могут быть использованы для характеристики взаимодействия ИП при их совместной реализации в реальной системе. Отсюда следует, что оценка эффективности информационной технологии РОД может быть сведена к оценке качества организации выполнения ИП в системе в целом.

Для сложных систем, к каким относятся СРОД, невозможно выделить единственный показатель эффективности, позволяющий охарактеризовать все интересующие пользователей аспекты функционирования системы. Поэтому рассматривают некоторую совокупность показателей эффективности, каждый из которых охарактеризует степень достижения системой некоторой частной цели. При этом частные цели и, соответственно, показатели эффективности должны быть согласованы в системном плане, т. е. достижение частной цели должно способствовать выполнению основной задачи системы.

Рассмотрим в качестве иллюстрации совокупность показателей эффективности, используемую для оценки функционирования некоторых специальных АИС и отражающую определенные выше свойства:

- оперативность управления;

- качество отработки управленческих решений;

- устойчивость управления;

- непрерывность управления.

В качестве показателей оперативности управления в АИС обычно выступают оценки средних значений времени цикла управления t, сбора данных обстановки t_ц, доведения информации определенного вида r от источника р до потребителя q – t_rpq и т. п., а также соответствующие вероятности:

Пусть t_i есть время реализации i-го ИП. Тогда τ_ц= τ_ц(t₁, t₂, ..., t_i), τ_сб=τ_сб(t₁, t₂, ..., t_i), τ_rpq= τ_rpq(t₁), т. е. эти величины могут быть вычислены на основе характеристик отдельных ИП при их совместной реализации, а также характеристик совокупностей ИП. Аналогичное справедливо и в отношении вероятностных показателей оперативности управления.

Показатели, характеризующие качество управления и выражающие такие понятия как степень автоматизации рутинных функций управления (Q) и уровень автоматизированной поддержки творческих функций управления (Р), могут быть получены на основе анализа состава ИП, реализуемых в системе, т. е.

Таким образом, и эта группа показателей отображается с помощью совокупностей ИП, протекающих в СРОД.

Показатели, связанные с характеристиками устойчивости и непрерывности управления и определяющие такие понятия как живучесть и надежность системы управления, возможность и время передачи управления, могут быть рассчитаны на основе оценки снижения качества и оперативности управления при выходе из строя отдельных элементов системы, т. е. путем анализа соответствующих совокупностей ИП и сопоставления значений показателей, указанных выше.

Следовательно, в конечном счете, показатели эффективности информационных технологий РОД определяются характеристиками ИП и их совокупностей, а последние зависят от множества принятых решений по построению и организации функционирования СРОД. Отсюда ясно, что метод ИП позволяет проводить оценку указанных решений и поиск наиболее рациональных из них, т. е. может служить основой для построения соответствующих методов анализа и синтеза СРОД на базе ЛВС.

Основываясь на формальном описании функционирования СРОД с помощью совокупностей, протекающих в них, ИП и с учетом принципа локализации вычислений, можно выделить основные группы факторов, определяющих эффективность информационных технологий РОД. На уровне сети продолжительность ИП определяется затратами на передачу информации между узлами и зависит от относительного положения узла, в котором формируется заявка на выполнение ИВР, и узла, где хранится обрабатываемая информация.

На уровне ВК продолжительность ИП зависит от затрат на обмен информацией с внешних запоминающих устройств (ВЗУ). Последние же определяются тем, в какой памяти хранятся данные и программы, необходимые для выполнения соответствующих ИВР.

Для уровня устройства ВК продолжительность ИП определяется, в основном, затратами на поиск информации. Сокращение этих затрат за счет рационального распределения информации в ЗУ способствует значительному уменьшению продолжительности ИП.

Таким образом, продолжительность ИП на каждом из уровней их представления связана с затратами на передачу и обмен информацией и на ее поиск. Чем выше затраты, тем больше в среднем продолжительность ИП. Величина этих затрат является переменной и зависит от принятых решений по построению и организации функционирования СРОД в рамках выбранной информационной технологии.

Важным фактором, определяющим функционирование СРОД, является управление совместной реализацией ИП. Суть этого управления заключается в предоставлении в конфликтных ситуациях приоритета в использовании ресурсов системы определенным ИП за счет других ИП. При этом приоритет ИП связывается либо с их относительной важностью, либо с величиной запроса на ресурс. В первом случае приоритет предоставляется более важным ИП, так что время их реализации сокращается. В данной ситуации, естественно, увеличивается время реализации менее важных задач. Однако это не имеет существенного значения в силу того, что связанные с этим потери меньше соответствующих потерь для важных задач.

Таким образом, значение затрат на передачу и обмен информацией и на ее поиск определяет характеристики ИП в СРОД и зависит от принятых решений по построению и организации информационных технологий СРОД. Отсюда следует, что эти технологии нужно строить таким образом, чтобы указанные затраты были минимальными. Возникает группа оптимизационных задач, связанных с распределением информации для хранения и обработки со СРОД. Подобные задачи решаются в процессе проектирования и начальной настройки системы, т. е. в условиях, которые можно полагать статическими, и поэтому называются задачами статической оптимизации ИП.

Задачи такого рода могут быть сформулированы в терминах математического программирования. Общая их формулировка может быть записана следующим образом:

где W(x₁, х₂,..., x_N) определяет затраты на реализацию совокупности ИП, выражаемые объемом «накладных расходов» на организацию и выполнение обмена и передачи информации и на ее поиск; a_j(x₁,х₂, ..., x_N) - выражения оперативно-тактических требований к системе (по оперативности, живучести и т. п.); b_j(x₁,x₂,...,x_N) - выражения, обеспечивающие учет реальных условий функционирования СРОД и ее элементов (ограничения по памяти, по быстродействию и т.п.).

Переменные величины (x₁,x₂, ..., x_N) являются дискретными (булевыми) и могут определять не только собственно распределение информации по узлам сети, но и в общем случае состав и структуру СРОД.

Другая группа оптимизационных задач связана с фактором управления реализацией ИП в динамике их протекания. Такие задачи будем называть задачами динамической оптимизации ИП. Общая формулировка подобных задач может быть записана следующим образом.

Из множества U допустимых управлений реализацией совокупности ИП выбрать такое управление и, которое бы обеспечило минимум целевой функции W(u)

где W(u) - характеризует оценку временных затрат для реализации заданной совокупности ИП.

Конкретные выражения для W{u) необходимо строить с учетом режимов функционирования СРОД. При этом учет различного рода ограничений осуществляется алгоритмически.

Одной из основных проблем при формировании подобных задач является правильное определение целевой функции как основного показателя эффективности. Обоснуем структуру целевых функций в указанных задачах. Обратимся вначале к задачам статической оптимизации.

Пусть мы решаем на ЭВМ некоторую задачу. Допустим, что все исходные данные, промежуточные и конечные результаты размещаются в оперативной памяти, а задача характеризуется некоторым объемом вычислений V_a, измеряемым количеством операций процессора. Соответствующий решению такой задачи ИП будет одноэтапным. Если эта же задача будет решаться при условии, что необходимая для решения информация размещается во внешней памяти, то соответствующий ИП будет многоэтапным. При этом продолжительность ИП увеличивается как за счет увеличения объема вычислений (∑V_b >V_а), что связано с дополнительными затратами процессорного времени на организацию внешних обменов, так и за счет периодов выполнения операций обмена. Таким образом, в данном случае появляются дополнительные или «накладные» затраты ресурсов ЭВМ, связанные с работой процессоров, каналов обмена данными, внешних устройств. Величина этих затрат зависит от организации вычислений и определяется структурой и продолжительностью ИП, т. е. определяется суммарным объемом обмена информацией и типом обменных взаимодействий.

Допустим теперь, что часть данных, необходимых для решения задачи, хранится в другом узле СРОД. Для реализации требуемой передачи информации необходимо выполнить ряд процедур, определяемых соответствующими протоколами. В результате количество этапов и продолжительность ИП значительно увеличиваются. Следовательно, в данном случае также возникают дополнительные затраты ресурсов. Величина этих затрат зависит от объема передаваемой информации и организации взаимодействия между узлами (чем больше пунктов ретрансляции информации, тем больше затраты).

Таким образом, при различных вариантах распределения программ и данных в сети выполнение заданного объема ИВР будет требовать разных затрат ресурсов сети. А поскольку эти затраты имеют стоимостное выражение, то следует выбирать тот вариант, который связан с минимальными затратами. Мерой таких затрат может служить объем взаимообмена информацией в системе (с учетом типа взаимообмена), поскольку эта величина характеризует дополнительные затраты в сравнении с неким идеальным вариантом, осуществляемым в отсутствии взаимообмена. Для оценки временных затрат при решении задач динамической оптимизации ИП целесообразно использовать средние по совокупности значения времени реализации ИП. Это связано с тем, что при управлении ИП качество такого управления необходимо оценивать в целом для системы.

Вопросы для самопроверки

1.Что означает понятие «эффективность?

2.В чем заключается цель разработки и эксплуатации АИС?

3.Где находят применение математические и другие модели, а также поддерживающие их программные комплексы?

4.Перечислите основные составляющие рационального управления.

5.Назовите основные характеристика качества функционирования АИС.

6.Назовите основные разделы документа «Расчет экономической эффективности».

7.В чем заключается суть методики оценки и расчета экономической эффективности создаваемой АИС?