НАУЧНАЯ СТАТЬЯ В ОБЛАСТИ КОМПЬЮТЕРНЫХ И ИНФОРМАЦИОННЫХ НАУК

Краткое сообщение УДК 004.4

УПРАВЛЕНИЕ ЗНАНИЯМИ НА ПРИМЕРЕ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНОГО ПРЕДПРИЯТИЯ И ВУЗА

Уфимский государственный авиационный технический университет, Уфа, Россия 2 Уфимское научно-производственное предприятие «Молния», Уфа, Россия

Аннотация. В настоящей статье рассматривается проблема управления знаниями. Значение роли человеческих ресурсов, организационного управления и информационных технологий в повышении эффективности современных компаний явилось причиной того, что со второй половины 90-х годов началось активное исследование проблематики управления знаниями (knowledge management). Основная цель управления знаниями – превратить знания и опыт сотрудников в капитал компании. Информационные технологии сегодня являются одним из основных драйверов при трансформации современного бизнеса, определяющим фактором четвертой промышленной революции INDUSTRY 4.0. Поэтому сегодня целевая модель предприятия наукоемкой отрасли все чаще содержит задачу по созданию ИТ-решения для управления знаниями. Цель исследования: построение метамодели системы управления знаниями (СУЗ) с применением методологии TOGAF, разработка архитектуры СУЗ для использования на промышленном предприятии и вузе. Методы исследования, использованные в работе: комплексный подход и структурный анализ процесса системного проектирования по методологии SADT (Structured Analysis and Design Technique) и по методологии TOGAF (The Open Group Architecture Framework). Результаты. Разработанная метамодель архитектуры СУЗ демонстрирует на выделенной предметной области применение методологии SADT и TOGAF для создания системы управления знаниями крупного машиностроительного предприятия и вуза. Разработанная функциональная модель описывает механизм накопления и формализации знаний в форме гипертекстовых и продукционных баз знаний при реализации совместных проектов и их передачу в СУЗ отрасли. Заключение. Разработанные продукционные правила позволяют интегрировать организационно-функциональную структуру предприятия и вуза с точки зрения повышения эффективности IT, создать единую интеллектуальную среду при реализации совместных проектов, обеспечить накопление знаний в локальных СУЗ и их трансфер в отраслевые базы знаний.

Ключевые слова: система управления знаниями, метамодель TOGAF, цифровой двойник, базовая кафедра, цифровая трансформация

Благодарности: Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 20-37-90061.

Для цитирования: Управление знаниями на примере машиностроительного предприятия и вуза / А. Ю. Сапожников, Г. Г. Куликов, А. А. Кузнецов, М. В. Юрлов // Вестник ЮУрГУ. Серия «Компьютерные технологии, управление, радиоэлектроника». 2022. Т. 22, № 2. С. 148-157. D OI: 10.14529/ctcr220214

KNOWLEDGE MANAGEMENT ON THE EXAMPLE OF A MACHINE-BUILDING ENTERPRISE AND A HIGHER EDUCATION INSTITUTION

Ufa State Aviation Technical University, Ufa, Russia 2 Ufa Scientific and Production Enterprise “Molniya”, Ufa, Russia

Abstract. The article discusses the problem of knowledge management. Meaning of the role of human resources, organizational management and information technologies in efficiency advancement of modern companies is the reason why active research of the knowledge management problem got started in the second half of 1990s. Main aim of knowledge management is to transform knowledge and experience of employees into company capital. Information technologies today are the main drive for transformation of modern businesses which is the main factor for the fourth industrial revolution INDUSTRY 4.0. This is why today’s goal model of knowledge-intensive industry enterprises contains task of IT solution creation that handles knowledge management. Aim: creating a metamodel of knowledge management system (KMS) using TOGAF methodology. Developing a KMS architecture for it to be used on industrial enterprise and higher education institution. Research methods used: complex approach and structural analysis of the process of system design using SADT (Structured Analysis and Design Technique) and TOGAF (The Open Group Architecture Framework) methodologies. Results. Developed metamodel of KMS architecture shows application of SADT and TOGAF methodologies on a given subject area in order to create knowledge management system of industrial enterprise and higher education institution. Developed functional model describes mechanism of how knowledge is collected and formalized in form of hypertext and productional knowledge bases when conducting collaborative projects and their transfer to industries KMS. Conclusion. Developed productional rules allow integration of organizational and functional structure of enterprise and higher education institution from point of advancing IT efficiency, to create a central intelligent sphere when conducting collaborative projects, to allow knowledge collection at local knowledge management systems and to transfer this knowledge in industry enterprises.

Keywords: knowledge management system, TOGAF metamodel, digital twin, base department, digital transformation

Acknowledgments: The study was carried out with the financial support of the Russian Foundation for Basic Research within the framework of scientific project No. 20-37-90061.

For citation: Sapozhnikov A. Yu., Kulikov G. G., Kuznetsov A. A., Yurlov M. V. Knowledge management on the example of a machine-building enterprise and a higher education institution. Bulletin of the South Ural State University. Ser. Computer Technologies, Automatic Control, Radio Electronics. 2022;22

: 148-157. ( In Russ.) DOI: 10.14529/ctcr220214

Важная роль в составе научно-производственной среды отводится процессам выявления, накопления и обмена знаниями, в том числе знаний по работе в прикладном программном обеспечении (ПО), входящем в состав цифрового двойника.

Одним из ключевых понятий в TOGAF является точка зрения (viewpoint), определяющая текущее состояние предприятия и аспект, в котором будет происходить его трансформация в целевое. В данной работе будет рассмотрен аспект цифровой трансформации, актуальный как для предприятий, так и для опорных учебных вузов.

На рис. 1 приведена мнемосхема по реализации подобного рода производственных задач в виде совместных проектов с привлечением научно-технического задела (НТЗ) вуза. Важным элементом при этом становится ЦД КИС в составе университета, выполняющий роль обратной связи по воздействию на научно-производственную среду. Только при его наличии становится возможным трансфер технологии от предприятия к вузу, реализация проектов с использованием НТЗ университета, как следствие – IT-трансформация университета, возможность передачи новых знаний преподавательскому составу и внедрения этих знаний в учебный процесс.

Рис. 1. Цифровое интегрирование и трансформация КИС и СУЗ вузов и предприятий отрасли в результате

выполняемых проектов и использования ЦД КИС Fig. 1. Digital integration and transformation of corporate information systems and knowledge management system of Higher Educational Institutions and enterprises of industry as a result of projects that use digital twins and

При этом можно зафиксировать ряд следующих особенностей.

Для предприятия выполнение проектов:

1) приближает текущее состояние предприятия к целевому;

2) обеспечивает появление новых знаний, полученных как в виде результатов проекта, так и в виде НТЗ вуза;

3) модернизация ЦД КИС в университете формирует облик КИС в целевом состоянии предприятия.

Для вуза выполнение проектов:

1) требует наличия ЦД КИС в составе университета, является необходимым условием для работы базовых кафедр;

2) инициирует модернизацию ЦД КИС и, как следствие, оказывает влияние на IT-трансфор-мацию университета;

3) обеспечивает накопление знаний в университете.

ADM (Architecture Development Method), показанный на рис. 1, – это метод в составе TOGAF, который позволяет осуществить переход от текущего к целевому состоянию через 10 фаз архитектурного цикла.

Построение системной модели процесса взаимодействия «вуз – предприятие» (рис. 2) и ее дальнейший анализ позволяет выявить следующие недостатки, являющиеся неформализованными ранее резервами по повышению эффективности.

1. Отсутствует механизм, обеспечивающий непрерывное и системное взаимодействие персонала вуза и предприятия по решению актуальных задач отрасли. Обсуждение проблем и потребностей отрасли происходит в рамках совещаний, носящих разовый характер, при этом в реальную работу передается незначительное количество задач, реализация которых требует привлечения научного потенциала вуза.

2. Слабое или полное отсутствие привлечения обучающихся в вузе для решения актуальных задач отрасли. Студенты знакомятся с производственной средой, ее задачами и потребностями только при прохождении практик.

3. Задачи, решаемые в рамках курсовых и выпускных квалификационных работ, не содержат практической ценности для производственной среды.

4. Отсутствует общая программно-аппаратная среда, обеспечивающая информационное взаимодействие персонала вуза и предприятия при совместном решении актуальных задач. Коллективы с предприятия и университета, задействованные в решении одной задачи, выполняют работу в различных КИС. Обмен информацией происходит в бумажном виде или путем обмена съемными носителями информации при личных встречах или путем обмена через общедоступные каналы связи, такие как почта, яндекс-диск и др.

5. Отсутствует единая целевая база знаний с результатами выполнения совместных проектов. В БД НИЧ хранится только общая, атрибутивная информация о выполненных научно-исследовательских работах (НИР), в то время как практические результаты НИР хранятся в архивах отдельных кафедр или научных коллективов. Результаты выпускных квалификационных работ в университете хранятся в отдельных архивах кафедр, а пояснительные записки к ним хранятся в бумажном виде в центральном архиве вуза. Не организован процесс сбора и консолидации в единую базу научных и практических результатов работ, выполненных в вузе, а также не отлажен процесс доступа к этим данным, их передача в производственную среду.

6. Не формализованы процедуры, обеспечивающие полноценное функционирование базовых кафедр (БК) в составе вуза. В настоящий момент организация работы с ними осуществляется без учета их специфики и направленности на взаимодействие с предприятием.

Другими ключевыми элементами, представленными в описании, являются СУЗ вуза и СУЗ отрасли. На рис. 3 представлен механизм наполнения СУЗ отрасли в результате выполнения совместных проектов. При этом отражена главная идея, заложенная в корпоративных СУЗ: каждое предприятие обеспечивает наполнение общей отраслевой базы знаний, которая является распределенной. Таким образом, путем применения ЦД КИС, на которой выполняются проекты «вуз -предприятие», всем предприятиям отрасли становится доступен НТЗ университетов, обеспечивая скорейший рост отраслевых технологий.

Рис. 2. Функциональная диаграмма взаимодействия «вуз – предприятие» с использованием ЦД и механизма

базовых кафедр (1-й уровень) Fig. 2. Functional diagram of “Higher Educational Institution – Enterprise” interaction using digital twins and base

Предприятие 1 Предприятие 2 Предприятие 3 Предприятие 4 Предприятие п

ЦД отраслевой ИТ

Рис. 3. Схема пополнения отраслевой СУЗ в результате выполнения локальных проектов Fig. 3. Model of knowledge management system refill as a result of local projects

Отметим важное свойство СУЗ университетов, которая в отличие от СУЗ предприятий пополняется результатами проектов, но при этом остается автономной.

При этом у большинства предприятий продолжается использование традиционных текстовых документов, описывающих различные процедуры и технологии, в том числе и при работе с программным обеспечением (ПО).

Данный подход показал свою неэффективность при разработке программных документов.

Во-первых, существенным недостатком является значительная продолжительность разработки, оформления, согласования, а также проведения изменений в программных документах (ПД), что неприемлемо в условиях частого обновления как самого ПО, так и меняющихся подходов его применения.

Во-вторых, ярким недостатком является «отрыв» ПД от прикладной области, в которой оно применяется. Различные классы крупных информационных систем, таких как CAD, CAM, PLM, MRP, ERP и т. д., используются с учетом методологий, разработанных в прикладных областях и принятых в отрасли. Таким образом, для корректного и полного описания работы в ПД требуется консолидация знаний IT-специалистов и экспертов предметной области, в которой используется ПО.

В-третьих, недостаточная степень информативности программных документов. В ряде случаев вместо текстового документа для конечного потребителя более понятной является информация, представленная в форматах видео, как интерактивное руководство и т. п.

На рис. 4 приведен фрагмент целевой метамодели TOGAF, отражающий цифровую трансформацию предприятия в виде появления СУЗ на примере следующих процессов:

– техническая поддержка пользователей информационных систем;

– разработка конструкторской документации (КД) с использованием САПР и PLM-систем;

– проведение НИР; внедрение новых технологий.

Рис. 4. Фрагмент целевой метамодели Fig. 4. Fragment of target metamodel

Новизной разработанной метамодели является связь между ПО на слое приложений. Данная связь обеспечивает аккумулирование знаний в виде взаимоувязанных статей в СУЗ при реализации в информационных системах выбранных бизнес-процессов, затрагивающих различные предметные области.

В качестве примера применения предложенной целевой метамодели TOGAF рассмотрим процесс IT поддержки пользователей информационных систем (рис. 5). В качестве основного

Рис. 5. Мнемосхема предлагаемого процесса техподдержки с использованием СУЗ Fig. 5. Mnemonic scheme of proposed process of tech support using knowledge management system

При возникновении проблемы по использованию информационных систем пользователь сначала пытается найти решении проблемы лично в СУЗ. Если нужная информация не найдена, то он составляет заявку в техническую поддержку.

Сотрудники технической поддержки, убедившись, что решение действительно отсутствует, приступают к решению проблемы пользователя, обращаясь в том числе и к внешним, по отношению к СУЗ, источникам знаний. Ими могут являться неявные знания, такие как личный опыт

экспертов, либо явные знания, представленные в качестве конкретных текстовых, графических, видеоматериалов, которые можно найти в сети Интернет. После того как новое решение проблемы было сформировано оператором технической поддержки, оно предоставляется пользователю, а также заносится в систему управления знаний в качестве новой статьи (правки), которую требуется утвердить.

В рамках процесса пополнения СУЗ рассматривается проблема приведения различной информации к формализованному удобному виду для работы пользователей. Для этого предлагается использовать привычный функционал MediaWiki, которая предоставляет возможность создания статей, определения их в различные категории, добавления ключевых слов, позволяющих группировать и искать статьи различным критериям.

При разработке принято решение об обязательной привязке каждой статьи к категориям, а также назначении к каждой категории компетентных специалистов (экспертов) для проверки.

Предложенный подход оказания IT-поддержки позволяет получить ряд преимуществ по сравнению с использованием традиционных текстовых ПД:

– наличие поисковой навигации по базе программных документов на портале предприятия;

– снижение нагрузки на службу технической поддержки за счет возможности самостоятельного решения проблемы пользователем путем обращения в СУЗ;

– уменьшение количества одинаковых запросов в help desk;

– повышение информативности предоставляемой информации по сравнению с текстовыми документами.

1. Предложена архитектура системной цифровой трансформации СУЗ исследуемой предметной области (проектов) производственного предприятия и вуза на основе методологии TOGAF, обеспечивающая синергетический эффект при совместной реализации проектов инновационных, наукоемких изделий по разработке с использованием ЦД КИС.

2. Разработана схема взаимодействия между отраслевыми СУЗ предприятий и СУЗ вузов, обеспечивающая обмен знаниями между производственной и научно-образовательной средой.

3. Предложена целевая метамодель процессов разработки КД и выполнения НИР, обеспечивающая накопление знаний в СУЗ.

4. Приведен пример реализации и использовании СУЗ для процесса технической поддержки.

1. Зимова Н. С. Особенности внедрения системы управления знаниями в российских компаниях // Научный результат. Социология и управление. 2019. Т. 5, № 3. С. 100-116. D OI: 10.18413/2408-9338-2019-5-3-0-7

2. Архитектура структуры цифрового двойника интегрированной IT-платформы для распределенного, многовариантного проектирования объектов машиностроения / Г. Г. Куликов, А. Ю. Сапожников, А. А. Кузнецов, А С. Маврина // Вестник УГАТУ. 2021. Т.25, № 2 (92). С. 86-92. D OI: 10.54708/19926502_2021_2529286

3. Подход к формированию виртуальной метаструктуры цифрового проектного двойника корпоративной информационной системы машиностроительного предприятия / А. Ю. Сапожников, А. А. Кузнецов, А. С. Маврина, Г. Г. Куликов // Вестник ЮУрГУ. Серия «Компьютерные технологии, управление, радиоэлектроника». 2021. Т. 21, № 2. С. 5-15. D OI: 10.14529/ctcr210201

4. Прохоров А., Лысачев М. Научный редактор профессор Боровков А. Цифровой двойник. Анализ, тренды, мировой опыт. Изд. первое, испр. и доп. – М.: ООО «АльянсПринт», 2020. 401 с.

5. Цифровой двойник (digital twin) // IT Enterprise. U RL: https://www.it.ua/ru/knowledge-base/technology-innovation/cifrovoj-dvojnik-digital-twin (дата обращения: 12.03.2022).

6. Фролов Е. Б. M ES – базис для создания «цифрового двойника». U RL: https://www. e-xecutive.ru/management/practices/1989564-mes-bazis-dlya-sozdaniya-tsifrovogo-dvoinika (дата обращения: 15.03.2022).

7. Шваб К. Четвертая промышленная революция: пер. с англ. М.: Эксмо, 2016. 136 с.

8. Липкин Е. Индустрия 4.0: Умные технологии – ключевой элемент в промышленной конкуренции. М.: ООО «Остек-СМТ», 2017.

9. Хузмиев И. К. Информационные технологии – инфраструктура четвертой промышленной революции // Россия: тенденции и перспективы развития. 2017. Вып. 12, ч. 3. С. 274-277.

10. Концепция системного представления предметной области при формировании цифрового двойника производственного процесса машиностроительного предприятия / А. В. Речкалов, А. В. Артюхов, Г. Г. Куликов, В. Н. Новиков // Вестник УГАТУ. 2022. Т. 26, № 1 (95). С. 120-135. D OI: 10.54708/19926502_2022_26195120

11. ГОСТ Р ИСО 15531-1-2008. Промышленные автоматизированные системы и интеграция. Данные по управлению промышленным производством. Часть 1. Общий обзор. М.: Стандарт-информ, 2008. 20 с.

12. ПНСТ 429-2020. Умное производство. Двойники цифровые производства. Часть 1. Общие положения. М.: Стандартинформ, 2020. 8 с.

13. Темненко В. Быть или не быть TOGAF: распространение архитектуры предприятия за границы RUP. U RL: http://eam-news.blogspot.com/2007/12/togaf-rup.html (дата обращения: 15.04.2022).

14. Балашов А. И. Производственный менеджмент (организация производства) на предприятии. С Пб.: Питер, 2009. 160 с.

15. The Future of the Future: Cognitive Artificial Intelligence. U RL: https://www.infor.com/ resources/the-foture-of-the-foture-cognitive-artificial-intelligence (дата обращения: 15.04.2022).

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

16. Почему строить базу знаний компании на основе mediawiki – недурная затея. U RL: https://habr.com/ru/post/437568 (дата обращения: 16.04.2022).

1. Zimova N. S. Implementation features of knowledge management systems in Russian companies. Research result. Sociology and Management. 2019;5

:100-116. ( In Russ.) DOI: 10.18413/2408-93382019-5-3-0-7

2. Kulikov G. G., Sapozhnikov A. Yu., Kuznecov A. A., Mavrina A. S. Distributed design of engineering facilities using the digital twin of the industry IT platform. Vestnik UGATU. 2021;25

:86-92. ( In Russ.) DOI: 10.54708/19926502_2021_2529286

3. Sapozhnikov A. Yu., Kuznetsov A. A., Mavrina A. S., Kulikov G. G. An approach to the transformation of a virtual metastructure of a digital design twin of a machine-building enterprise corporate information system. Bulletin of the South Ural State University. Ser. Computer Technologies, Automatic Control, Radio Electronics. 2021;21

: 5-15. ( In Russ.) DOI: 10.14529/ctcr210201

7. Schwab, Klaus. The fourth industrial revolution. Transl. from Engl. Moscow: Eksmo; 2016. 136 p. ( In Russ.)

10. Rechkalov A. V., Artyukhov A. V., Kulikov G. G., Novikov V. N. The concept of transformation of the model of planning and management processes based on the digital twin of the production system in the industrial model of a machine-building enterprise. Vestnik UGATU. 2022;26

: 110-119. ( In Russ.) DOI: 10.54708/19926502_2022_26195120

15. The Future of the Future: Cognitive Artificial Intelligence. Available at: https://www.infor.com/ resources/the-future-of-the-future-cognitive-artificial-intelligence (accessed 15.04.2022).

Информация об авторах

Information about the authors

Статья поступила в редакцию 17.04.2022

The article was submitted 17.04.2022

Информатика и вычислительная техника

УДК 004.4 DOI: 10.14529/ctcr210201

А. Ю. Сапожников1, А. А. Кузнецов1, А. С. Маврина1, Г. Г. Куликов2

1 Уфимский государственный авиационный технический университет, г. Уфа, Россия,

2 АО «Уфимское научно-производственное предприятие «Молния», г. Уфа, Россия

В настоящее время формируется методология системной инженерии, продуктом которой является, как правило, создание информационных моделей реальных объектов, дополненных виртуальными составляющими, и наоборот, виртуальных объектов, дополненных реальными составляющими. Например, информационная модель технологического объекта – спецификация реального оборудования, дополненная спецификацией приобретаемого оборудования какого-либо технологического процесса и наоборот. По аналогии с общей инженерией в области технической деятельности метаструктуры таких информационных моделей должны удовлетворять V-образной структуре процессов валидации и верификации. То есть модели в течение их жизненного цикла должны регулярно проверяться путем оценки степени соответствия её структуры и параметров реальным и виртуальным объектам. Сегодня существуют условия совместного решения задачи системного информационного моделирования технологических объектов с учетом их внутренней (физической) структуры и внешней структуры цифровой среды. В общетеоретическом плане в основе построения системных моделей лежит проблема формального непротиворечивого описания (грамматического исчисления) структуры и функциональных закономерностей множества объектов и их связей в исследуемой предметной области. В основу излагаемого подхода системного моделирования рассматриваемой предметной области положена классическая модель учебно-производственной деятельности машиностроительного предприятия (МП) и вуза. Цель исследования. Применить принципы проектного подхода для формирования метаструктуры цифрового двойника корпоративной информационной системы (КИС) машиностроительного предприятия, исследовать перспективы его применения, определить ключевые информационные компоненты в управлении предметно-ориентированными знаниями и данными, а также возможность масштабирования технологий при формировании цифровой среды для архитектуры современного МП, повышения эффективности взаимодействия участников бизнес-процессов. Методы исследования, использованные в работе: принципы методологии системной инженерии (процессного подхода, жизненного цикла и др.); комплексный подход и структурный анализ процесса проектирования по методологии SADT (Structured Analyze and Design Technology); методология TOGAF (The Open Group Architecture Framework). Результаты. Предложенный подход системного моделирования рассматриваемой предметной области является развитием работ коллектива авторов; демонстрируется возможность его масштабирования на примере взаимодействия участников НОЦ с использованием в составе вуза цифрового двойника КИС предприятия реального сектора экономики. Показана необходимость разработки модели управления знаниями, возрастающая роль информационно-поисковых систем. Заключение. Предложенный подход расширяет применение метаструктуры цифрового двойника, позволяет скорректировать архитектуру предприятия для повышения эффективности бизнес-процессов.

Ключевые слова: архитектура предприятия, TOGAF, системное моделирование бизнес-процессов, информационная платформа, PLM-система, базовая кафедра, информационно-поисковая система.

Построенная при таком подходе комплексная системная атрибутивная модель платформы КИС (СМкис(а)) как композиция системной модели ЦД исследуемого объекта (СМцд,ио(Ь)) и информационной инженерной среды (СМис(с)) как расширение свойств их декартового произведения функционально связаны через 4-е измерение этапов жизненного цикла T. То есть комплексная системная модель КИС обратима до её цифрового двойника. На теоретико-множественном языке это соответствует структуре формальной функциональной модели вида:

КИС (СМкис(а)(Т)) = СМцд,ио(Ь)(Т) о СМис(с)(Т).

Следующим шагом метаструктурной композиции системных моделей типа

является интеграция их в бизнес-архитектуру предприятия (АП).

Классическая модель представляется в виде матрицы (рис. 1).

S к о. К

qj Ю 1 Й ” Й-а Я

Дислокаций, сеть ГДЕ

Список важных понятий и объектов Список основных бизнес-процессов Территориальное расположение Ключевые организации Важнейшие события Бизнес-цели и стратегии

Концептуальная модель данных Модель бизнес-процессов Схема логистики Модель потока работ (workflow) Мастер-план реализации Бизнес-план

Логические модели данных Архитектура приложений Модель распределенной архитектуры Архитектура интерфейса пользователя Структура процессов Роли и модели бизнес-правил

Физическая модель данных Системный проект Технологическая архитектура Архитектура презентации Структуры управления Описания бизнес-правил

Описание структуры данных Программный код Сетевая архитектура Архитектура безопасности Определение временных привязок Реализация бизнес-логики

Данные Работающие программы Сеть Реальные люди, организации Бизнес-события Работающие бизнес-стратегии

процессы расположе- организации расписания

Сфера действия (контекст)

Технологическая (физическая) модель

Рис. 1. Модель Захмана Fig. 1. The Zachman’s model

Вместо традиционной двумерной таблицы было предложено ввести трехмерную схему, добавив к плоским схемам ось стратегического времени. На этой оси располагаются отрезки времени осуществления различных проектов и стадий развития информационных систем и всего предприятия. На рис. 2 приведен пример трехмерной схемы.

Рис. 2. Трехмерная схема архитектуры предприятия Fig. 2. Three-dimensional diagram of the enterprise architecture

Таким образом, «объемная» схема АП или модель «4D-предприятие» строится в трёх измерениях с учётом временного пространства.

Пример формирования виртуальной метаструктуры цифрового проектного двойника

КИС МП для образовательного процесса технического вуза

КИС предприятия (со своим внешним и внутренним содержанием) – это множество интегрированных между собой систем различных классов, предназначенных для применения в реализации решений. В этом смысле КИС воспринимается как инфраструктура архитектуры решений. Специалисты по информационным технологиям постоянно имеют дело с ее основными компонентами: приложениями (Application), данными (Data), технологиями (Technology) и другими архитектурными формами (безопасность (Security), тестированием (Testing)) при разработке информационных систем и обслуживания проектов.

В 1990-е годы появилась отдельная предметная область – архитектура бизнеса. Принято считать, что ее значимыми аспектами являются процесс (Process) и информация (Information),

организация (Organization) и производительность (Performance). Первые два классифицируют бизнес-процессы и опорные структуры, которые составляют бизнес-модель организации. Появление этой предметной области связано с желанием предприятий оптимизировать свои бизнес-процессы.

Если есть архитектура, то развитие ИТ на предприятии происходит не спонтанно (по мнению руководителей или по рекомендациям вендоров), а вся деятельность подчинена бизнесу и его стратегическим интересам. Драйвером проработки архитектуры могут служить такие решения, как радикальная модернизация, например, её перевод в «облако».

Когда приходит время выбрать методологию/инфраструктуру АП, большинство из доступных параметров принимают форму частично построенных «решений», которые могут быть адаптированы к потребностям конкретной организации.

В действительности большинство из них либо невозможно повторно использовать на практике, либо они требуют существенной адаптации. Кроме серьезной проблемы адаптации сложным является то, что мало количество имеющихся руководств, несмотря на высокий уровень понимания деталей, который требуется для их воплощения.

Большинство существующих инфраструктур либо расширяют другие архитектуры, либо повторяют их для конкретных задач. Например, инфраструктура EUP является расширением RUP, она имитирует его подход к описанию рабочих потоков процесса и деятельностей, тогда как FEAF и Спивак (Spewak EA Planning Methodology) наследуют инфраструктуру Захмана.

TOGAF – это инфраструктура АП, которая появилась в последние два десятилетия, происходит от ранних, специализированных технических инфраструктур архитектуры предприятия, таких как Technical Architecture Framework for Information Management (TAFIM), и создана в соответствии с рекомендациями ANSI для архитектуры предприятий (IEEE 1471-2000). Главной целью TOGAF было создать стандарт разработки архитектуры предприятия. Сформулированная членами консорциума Open Gro^ TOGAF не всегда воплощает целостную концепцию архитектуры предприятия. Сначала TOGAF включала только технические аспекты архитектуры (версии с 1-й по 7-ю), однако недавно в эту инфраструктуру была добавлена предметная область архитектуры бизнеса (версия 8, Enterprise Edition), в результате TOGAF быстро переместилась на передний план современных вариантов инфраструктур архитектуры предприятий.

Сегодня TOGAF – это высокоуровневый подход к проектированию, методологии описания архитектуры предприятия, предполагающий разработку, планирование, внедрение IT-архитектуры.

Основные термины в стандарте TOGAF приведены в стандарте ISO 42010 «Программная инженерия – Описание архитектуры». T OGAF рассматривает организацию как систему, является руководящей основой (Framework) для разработки и поддержания архитектуры. Согласно TOGAF архитектуру предприятия можно представить в виде 4 основных доменов:

1) бизнес-архитектура – определяет стратегию предприятия, структуру управления и ключевые бизнес-процессы;

2) архитектура данных – описывает логическую и физическую структуру данных организации, а также структуру корпоративных ресурсов для управления данными;

3) архитектура приложений – служит своеобразной картой всех корпоративных приложений и определяет, во-первых, участие каждого из приложений в бизнес-процессах компании и, во-вторых, взаимодействие приложений друг с другом и внешними сервисами;

4) технологическая архитектура (инфраструктура) – определяет структуру и логику программного обеспечения и аппаратной среды, необходимых для работы бизнес-приложений и доступа к нужным данным. Этот уровень включает всю IT-инфраструктуру (сети, сервера и т. д.).

На рис. З представлена архитектура компании на примере предприятия машиностроительной отрасли.

Рис. 3. Архитектура компании (на примере предприятия машиностроительной отрасли) Fig. 3. The company architecture (on the example of an enterprise in the machine-building industry)

Цифровой (информационный) двойник КИС как адекватное отображение объектов и их связей в исследуемой предметно-ориентированной области в соответствии с принципом двойственности параллельно отображается структурой внешней среды и структурой внутреннего содержания.

С точки зрения внутреннего содержания с использованием цифровых двойников КИС в университете могут отрабатываться новые подходы к архитектуре предприятий и организации бизнес-процессов, которые затем будут внедрены. Цифровой двойник КИС становится «песочницей», содержащей конкретные технологии, в которой с привлечением научного потенциала появляются новые решения.

Продемонстрируем влияние внешней среды на примере создания цифрового двойника КИС конструкторского бюро машиностроительной отрасли, где одним из основных процессов является разработка конструкторской документации. В этом случае на первой итерации при реализации цифрового двойника КИС должны быть реализованы приложения, технологические ресурсы, обеспечивающие данный бизнес-процесс (на рис. 4 область, выделенная пунктиром).

Рис. 4. Двойник отраслевой цифровой платформы Fig. 4. The twin of an industry-specific digital platform

В рамках национального проекта «Наука» в России появилось 10 научно-образовательных центров (НОЦ) мирового уровня. Их целью является рост науки, образования, технологий в социально-экономическое развитие региона и страны, выраженное в увеличении вклада участников Центра в достижение национальных целей развития РФ, определенных Указом Президента РФ № 474 от 21 июля 2020 г . В составе НОЦ объединяются усилия ведущих университетов, научных организаций, компаний реального сектора экономики для решения актуальных научно-технических задач.

Цифровая поддержка НОЦ может обеспечиваться взаимодействием информационных платформ, являющихся цифровыми двойниками КИС в 1Х-инфраструктуре университетов, информационных систем малых инновационных предприятий (ИС МИП), а также КИС научных организаций и организаций реального сектора экономики. Поскольку НОЦ организуются по региональному принципу, поддерживая, в первую очередь, «сильные предприятия» различных направлений и отраслей, то в опорных вузах может существовать ряд базовых кафедр одного индустриального партнера или нескольких (рис. 5), связанных со своим ЦД КИС каждая.

Организация работы над проектами в кооперации нескольких участников означает появление и накопление новых видов структурированной или неструктурированной информации, распределенной по многочисленным узлам вычислительной сети, что приводит к появлению задачи большой размерности. Наличие баз данных и баз знаний, а также инициация запросов к ним с использованием интерфейса указывает на необходимость разработки модели управления знаниями.

Рис. 5. Схема взаимодействия участников НОЦ Fig. 5. The scheme of REC participants interaction

Использование систем поддержки информационных пространств позволяет обеспечить оперативный доступ к информации, находящейся в различных источниках с различными моделями данных и способами хранения.

Актуальность информационно-поисковой системы возрастает при коллективной работе в сложных структурах, одной из которых является НОЦ.

1. Рассмотрен прикладной аспект создания и развития цифровых двойников КИС предприятий с учетом требований к архитектуре решений, архитектуре бизнеса и архитектуре предприятий (TOGAF).

2. Рассмотрены перспективы использования цифровых двойников КИС предприятий в составе университета для их эффективной интеграции в состав внешних структур.

3. Использование информационно-поисковых систем позволяет в автоматизированном режиме производить идентификацию объектов информационного пространства, выполнять их поиск и навигацию.

4. Предложена концептуальная модель для организации взаимодействия участников НОЦ, обеспечивающая формирование элементов новой системы организации науки, повышение уровня и статуса российской науки, ускорение технологического развития.

1. Международная энциклопедия CALS. Авиационно-космическое машиностроение / под ред. А.Г. Братухина. – М.: ОАО «НИЦАСК», 2015. – 608 с.

2. Фролов, Д. Обзор возможностей ANSYS Mechanical для решения инженерных задач // САПР и графика. – 2010. – № 11.- С. 46-49.

3. Решения Siemens PLM Software модернизируют производство российских авиадвигателей // САПР и графика. – 2010. – № 3.- С. 54-57.

4. Григорьев, А. А. Характеристика, структура, организация систем управления ERP, ERPII и ERP III / А. А. Григорьев, В. А. Титов // Фундаментальные исследования. – 2017. -№ 2.- С. 48-51.

5. Кизина, И. Д. Математическое моделирование и прикладные информационные технологии для MES-уровня управления / И. Д. Кизина // Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной промышленности. – 2008. – № 4. – С. 37-44.

6. Киселев, А. Г. Концепция структуры КИС промышленного предприятия (ERP&MES&SCADA+ PDM) и проблема подготовки специалистов / А. Г. Киселев // Инновации в условиях развития информационно-коммуникационных технологий. – 2008. – № 1. – С. 220-223.

7. Хисамутдинов, М. Р. Аспекты интеграции ERP с информационными системами PLM и MES при импортозамещении IT продуктов / М. Р. Хисамутдинов // Научно-технический вестник Поволжья, 2015. – № 6. – С. 208-212.

8. Cimatronit – компьютерное проектирование и производство /Л. И. Зильбербург, С. М. Марья-новский, В. И. Молочник, Е. И. Яблочников. – СПб.: КПЦ «Мир», 1998. – 166 с.

10. Sow a, J. F. Extending and Formalizing the Framework for Information System Architecture / J. F. Sowa, J. A. Zachman //IBM Systems Journal. – 1992. – Vol. 31, no. 3. – P. 17-25.

11. Harmon, P. Software: System Architect 9.0 /P. Harmon //Business Process Trends. – 2002. – P. 1-8.

12. Зиндер, Е. З. « Информационно-технологическая модель прикладной» – модель трансформирующейся системы /Е. З. Зиндер //Директор ИС. – 2000. – № 4. – С. 12-15.

13. Куликов, Г. Г. Информационно-технологическая модель прикладной цифровой платформы базовой кафедры в наукоемких отраслях промышленности / Г. Г. Куликов, А. Ю. Сапожников, А. А. Кузнецов // Управление экономикой: методы, модели, технологии: материалы XIXМежду-нар. науч. конф. – Уфа: РИК УГАТУ, 2019. – С. 282-285.

14. Подход к применению концепции цифровых двойников для трансформации корпоративной информационной системы под требования INDUSTRY 4.0 (на примере создания единого информационного пространства «вуз – предприятие») /Г. Г. Куликов, А. Ю. Сапожников, А. А. Кузнецов и др. //Вестник УГАТУ. – 2019. – Т. 23, № 4 (86). – С. 154-160.

15. Радионов, А. А. Условия эффективности деятельности базовых кафедр вузов / А. А. Ра-дионов, А. Д. Рулевский //Вестник ЮУрГУ. Серия «Образование. Педагогические науки». – 2016. – Т. 8, № 1. – С. 87-93. D OI: 10.14529/ped160112

17. Темненко, В. Быть или не быть TOGAF: распространение архитектуры предприятия за границы RUP / В. Темненко. – http://ibm.com/developerworks/ru/library/r-temnenco (дата обращения: 20.01.2021).

18. Рыбаков, М. Ю. Бизнес-процессы: как их описать, отладить и внедрить. Практикум / М. Ю. Рыбаков. – М.: Изд-во Михаила Рыбакова, 2016. – 392 с.

19. Разработка алгоритма экспертной системы для контроля КД в ЕИП предприятий машиностроения / А. Г. Лютов, В. А. Огородов, А. Ю. Сапожников, А. С. Маврина // Всероссийская научно-практическая конференция «Станкостроение и инновационное машиностроение. Проблемы и точки роста»: материалы. – Уфа: РИК УГАТУ, 2019. – С. 152-159.

20. Разработка технологии автоматизированного контроля КД с использованием PLM-системы /А. С. Маврина, Д. И. Загидуллин, В. А. Огородов, А. Ю. Сапожников //XIIIВсероссийская молодёжная научная конференция «Мавлютовские чтения». – Уфа, 2019. – Т. 4, ч. 1. – С. 29-35.

21. Franclin, M. From databases to datespaces: a new abstraction or information monedement / M. Franclin, A. Halevy, D. Maier. – http: //www.citforum.ru//databe/articles/from_ab_to_ds/ (дата обращения: 20.01.2021).

22. Бармин, А. А. Структурирование контента информационного пространства под решаемые в предметной области задачи / А. А. Бармин // Труды второй международной конференции «Информационные технологии интеллектуальной поддержки принятия решений», 18-21 мая 2014, Уфа, Россия. – Уфа, 2014. – С. 148-154.

23. Структурирование контента информационного пространства технического университета с использованием процессного подхода и семантической идентификации / С. Ф. Бабак, Г. Г. Куликов, А. А. Бармин, Г. В. Старцев //Вестник УГАТУ. – 2014. – Т. 18, № 4 (65). – С. 105-114.

Поступила в редакцию 1 февраля 2021 г.

1 Ufa State Aviation Technical University, Ufa, Russian Federation,

2 JSC “Ufa Scientific and Production Enterprise “Molniya”, Ufa, Russian Federation

Currently, the methodology of system engineering is being formed, the product of which is, as usual, the creation of real objects information models, supplemented by virtual components, and on the contrary, virtual objects, supplemented by real components. Например, информационная модель технологического объекта представляет собой спецификацию реального оборудования, дополненную спецификацией

закупаемое оборудование технологического процесса и наоборот. По аналогии с общей инженерией в сфере технической деятельности метаструктуры таких информационных моделей должны соответствовать V-образной структуре процессов валидации и верификации. Поэтому модели должны регулярно проверяться в течение их жизненного цикла на предмет соответствия их структуры и параметров реальным и виртуальным объектам. В настоящее время существуют условия для согласованного решения системного информационного моделирования технологических объектов с учетом их внутренней (физической) структуры и внешней структуры цифровой среды. В общетеоретическом плане построение моделей систем основано на задаче формального непротиворечивого описания (грамматического исчисления) структуры и функциональных закономерностей множества объектов и их связей в изучаемой предметной области. Представленный подход к моделированию системы предметной области основан на классической модели образовательной и производственной деятельности машиностроительного предприятия (МП) и вуза. Цель. Применить принципы проектного подхода к формированию метаструктуры цифрового двойника корпоративной информационной системы (КИС) инжиниринговой компании, изучить перспективы ее применения, показать ключевые информационные компоненты в управлении предметно-ориентированными знаниями и данными, а также возможность масштабирования технологий при формировании цифровой среды архитектуры и современных МП, повышение эффективности взаимодействия участников бизнес-процессов. Материалы и методы. Принципы методологии системного проектирования (процессный подход, жизненный цикл и т. д.), комплексный подход и структурный анализ процесса проектирования по методологии SADT (Structured Analysis and Design Technology) и TOGAF (The Open Group Architecture Framework). ) используются методологии. Полученные результаты. Предложенный подход к системному моделированию предметной области является развитием работ авторов, демонстрирует возможность масштабирования на примере взаимодействия участников НОЦ с использованием части университетских цифровых двойников КИС предприятий реального сектора экономики. Показана необходимость разработки модели управления знаниями и возрастающая роль поисковых систем информации. Заключение. Предложенный подход расширяет возможности применения метаструктуры цифрового двойника, позволяет корректировать архитектуру предприятия для повышения эффективности бизнес-процессов.

Ключевые слова: каркас архитектуры, TOGAF, системное моделирование бизнес-процессов, информационная платформа, PLM-система, базовая кафедра, информационно-поисковая система.

Представленное исследование выполнено на средства РФФИ, ​​проект № 20-37-90061.

10. Сова Дж. Ф., Захман Дж. А. Расширение и формализация структуры архитектуры информационных систем. I BM Systems Journal, 1992, вып. 31, нет. 3, стр. 17-25.

11. Хармон П. Программное обеспечение: System Architect 9.0. Тенденции бизнес-процессов, 2002, стр. 1–8.

15. Радионов А. А., Рулевский А. Д. Условия эффективности базовых кафедр университета. Вестник Южно-Уральского государственного университета. Сер. Образование. Педагогические науки. 2016, том. 8, нет. 1, стр. 87-93. (на русск.) DOI: 10.14529/ped160112

21. Франклин М., Халеви А., Майер Д. От баз данных к пространствам данных: новая абстракция для информационного обмена. Доступно по адресу: http://www.citforum.ru/databe/articles/from_ab_to_ds/ (дата обращения: 20.01.2021).

Поступила 1 февраля 2021 г.

Подход к формированию стабильности метаструктуры международного проектного двойника корпоративной информационной системы машиностроительного предприятия / А. Ю. Сапожников, А. А. Кузнецов, А. С. Маврина, Г. Г. Куликов // Вестник ЮУрГУ. Серия «Компьютерные технологии, управление, радиоэлектроника». – 2021. – Т. 21, № 2. – С. 5-15. Д ОИ: 10.14529/йсг210201

Сапожников А. Ю., Кузнецов А. А., Маврина А. С., Куликов Г. Г. Подход к преобразованию виртуальной метаструктуры цифрового проектного двойника корпоративной информационной системы машиностроительного предприятия. Вестник Южно-Уральского государственного университета. Сер. Компьютерные технологии, Автоматическое управление, Радиоэлектроника, 2021, вып. 21, нет. 2, стр. 5–15. (на русск.) DOI: 10.14529/ctcr210201

Библиографический указатель “Политика. Государство и право. Юридические науки”

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *