Цель работы

Целью данной работы является разработка программной системы логического вывода в комплекс к универсальной инструментальной системы построения баз знаний с использованием онтологий как второй части инструментальной оболочки, обеспечивающей анализ функционирования сложных экономических процессов.

Для этого необходимо создать онтологическую базу знаний, содержащую методы построения и функционирования некоторого типа предприятий.

Актуальность темы

Тенденции развития инструментальных средств анализа моделей экономических процессов, например моделей бизнес-плана предприятия, ведут к тому, что актуально стало решать не только задачи анализа (оценка эффективности предприятия), но и синтеза (синтез требуемого бизнес-плана). Иначе говоря, не строить отдельные модели предприятий и их анализировать, а выполнить синтез требуемой модели предприятия с последующим анализом готовой модели. При этом в процессе синтеза должна анализироваться совокупность требований к процессу на предмет возможности и эффективности их реализации. Модели пространств и времени [1], которые могут иметь место в рамках моделей процессов, выступают как средства или механизм оценки или анализа данных требований.

Научная новизна

1. Метод создание правил вывода на основе продукционной модели, которая будет корректно отображать связи между вариантами объектов в базе знаний.

2. Метод организации интерфейса системы вывода с конечным пользователем.

3. Алгоритм организации прохода по модулям знаний, составляющих базу знаний, способный отразить требуемый алгоритм анализа сложных экономических процессов.

Обзор программных систем в финансовой и экономической деятельности

В данном обзоре, в качестве иллюстрации использования технологии экспертных систем (ЭС) в финансовой деятельности предприятия, приводятся примеры некоторых наиболее типичных конкретных разработок ЭС [2]. О масштабах исследований и предложений на рынке ЭС в области финансов можно судить по международным научным конференциям и коммерческим каталогам, в которых стоимости конкретных приложений колеблются от тысяч до десятков тысяч долларов [3].

Интегрированная среда G2

Основное предназначение программных продуктов семейства G2 - помочь предприятиям сохранять и использовать знания и опыт их наиболее талантливых и квалифицированных сотрудников в интеллектуальных системах реального времени, повышающих качество продукции, надежность и безопасность производства и снижающих производственные издержки. Инструментальные средства G2 [4] являются эволюционным шагом в развитии традиционных экспертных систем от статических предметных областей к динамическим.

Большим достоинством оболочки экспертных систем G2 является возможность применять ее как интегрирующий компонент, позволяющий за счет открытости интерфейсов и поддержки широкого спектра вычислительных платформ легко объединить уже существующие, разрозненные средства автоматизации в единую комплексную систему управления, охватывающую все аспекты производственной деятельности - от формирования портфеля заказов до управления технологическим процессом и отгрузки готовой продукции. Это особенно важно для отечественных предприятий, парк технических и программных средств которых формировался по большей части бессистемно, под влиянием резких колебаний в экономике. G2 — кроссплатформенное приложение, её базы знаний сохраняются в обычном ASCII-файле, что позволяет безболезненно переносить её из одной операционной системы в другую.

Финансовый анализ: ПРОФ

Одним из основных достоинств программы для финансового анализа "Финансовый анализ: Проф" [5] является возможность создания на основании данных бухгалтерской отчетности (баланса и отчета о прибылях и убытках) аналитического текстового отчета о финансовом состоянии организации за короткий промежуток времени после начала работы с программой, с возможностью редакции шаблона отчета.

Программный продукт "Финансовый анализ: Проф" рассчитывает точку безубыточности, эффект финансового рычага, производит анализ кредитоспособности предприятия. В программе применяется множество различных методик, на основании которых производится расчет. Все методики сгруппированы и разнесены по соответствующим разделам программного продукта.

Проект SUPER

В рамках проекта [6] планируется разработка инструмента, поддерживающего анализ, изменение и создание бизнес-процессов, направленного на повышение уровня гибкости и адаптивности организаций. Планируемый инструмент будет основан на семантической аннотации артефактов, относящихся к управлению бизнес-процессами (операции процессов, сервисы и т.п.). Такая аннотация позволит создавать более эффективные запросы и осуществлять автоматизированный вывод, что, в свою очередь, позволит пользователям осуществлять «семантический» поиск компонент бизнес-процессов, «семантическое» составление бизнес-процессов и «семантическое» взаимодействие бизнес-процессов.

В настоящий момент проектируемая система онтологий («SUPER Set of Ontologies for Business Process Management») состоит из 8-ми разделов, функционирование которых представлено на рисунке 1.

Планируемые исследования и разработки

Задача анализа функционирования сложных экономических процессов на основе многоуровневых моделей пространства и времени на практике означает следующее:

1. Инвестор, решивший вложить средства в построение предприятия по производству некоторой продукции, например, хлебозавод, желает исследовать возможные пути создание данного предприятия.

2. Он может обратиться к эксперту по созданию подобного предприятия и, пользуясь его опытом, в диалоге с ним получить ответы на конкретные вопросы, например:

— на каком этапе времени можно строить подъездную дорогу;

— можно ли устанавливать оборудование параллельно со строительством склада готовой продукции;

— необходимо ли на первом году уже иметь готовый производственный корпус и т. д.

Подобные вопросы означают анализ возможностей осуществимости строительства предприятия способами, привлекательными для инвестора.

Недостатком пути привлечения эксперта является дороговизна, непрозрачность и непроверенный уровень достоверности полученной информации.

Ответы на подобные вопросы можно получить, построив в среде некоторого программного пакета, способного анализировать эффективность функционирования предприятия, модель предприятия, построенного тем или иным способом. Например, это может быть пакет Project Expert.

При таком подходе формируется набор решений, фактически соответствующих накопленному опыту эксперта в создании предприятия. Однако в этом случае как процесс анализа требований к предприятию, так и процесс анализа экономической модели предприятия становится дорогостоящим и длительным по времени.

При таком подходе формируется набор решений, фактически, соответствующих накопленному опыту эксперта в создании предприятия. Однако, в этом случае как процесс анализа требований к предприятию, так и процесс анализа экономической модели предприятия становится дорогостоящим и длительным по времени.

Однако подобную задачу можно было бы решить с помощью соответствующего программного пакета, в случае, если он имел такие возможности:

— накапливать опыт о проверенных решениях, полученных из любого источника и фактически строить базу знаний;

— опыт данных решений представляет собой описание структуры объектов с учетом пространства и времени;

— обеспечивать анализ сложных экономических процессов на базе многоуровневых моделей пространства и времени, используя средства организации логического вывода в такой базе знаний.

Данная задача не решается практически ни в одном из известных пакетов. Однако для этих целей можно использовать универсальную инструментальную систему построения баз знаний с использованием онтологий, разработанную магистром В. А. Болотовой [7] на основе модели мира, предложенную доцентом кафедры ПМИ ДонНТУ А. В. Григорьевым. Спецификой данной модели есть учет физической семантики предметной области, включая многоуровневую модель пространства и времени, а также ориентация на поддержку создания инструментальной оболочки для генерации интеллектуальных САПР.

В соответствии с данной моделью, для решения этой задачи необходимо выполнение таких этапов:

1. Разработка программной системы логического вывода в комплекс к универсальной инструментальной системы построения баз знаний с использованием онтологий как второй части инструментальной оболочки;

2. . Создание в среде инструментальной системы построения онтологий базы знаний о методах построения и функционирования некоторого типа предприятий;

3. Организация диалога с пользователем для ввода желаемых для него особенностей процесса построения и функционирования предприятий с возможностью отслеживания данных требований во времени в рамках процесса логического вывода.

Собственно анализ в данном случае заключается в многочисленных проверках результатов тех или иных особенностей процесса построения и функционирования предприятия, заданных пользователем в предшествующие моменты времени, на особенности развития предприятия в последующие моменты времени.

Фактически в работе главной проблемой является построение системы логического вывода [1]. Это означает, что должны быть выполнены такие этапы:

1. Создание правил вывода на основе продукционной модели, которая будет корректно отображать связи между вариантами объектов в базе знаний.

2. Организация интерфейса с пользователем, который будет преобразовывать входные сообщения и директивы пользователя в вид, понятный и приемлемый системе, а выходные сообщения ЭС - в вид, привычный и понятный для пользователя.

3. Алгоритм организации прохода по всем модулям знаний, составляющих базу знаний, способный отразить требуемый алгоритм анализа сложных экономических процессов.

Результатом практической работы системы вывода должен быть конкретный жизненный цикл (ЖЦ) процесса построения и функционирования предприятия, соответствующий требуемым структурным особенностям.

Методы решения поставленных задач можно описать следующим образом:

1. Модель предприятия представляется альтернативным набором жизненных циклов различных размеров, например 2 года, 3 года, 4 года. Выбор соответствующего варианта есть этап задания числа лет реализации предприятия.

2. Жизненный цикл представляет собой иерархию модулей знаний предметной области [8], учитывающую конкретное временные рамки, например, жизненный цикл размерностью 2 представляет собой объединение 2-х моделей пространств: 1-го года, 2-го года. Соответственно ЖЦ из 4-х этапов представляет 4 модели пространства.

3. Выбор некоторого ЖЦ например размерностью 3, предполагает ввод связей между моделями пространств. Например, 1-й год связан со вторым, 2-й только с 3-м.

4. Модель пространства каждого года представляет собой модуль знаний. Он имеет иерархическую структуру множества классов и их экземпляров (объектов).

5. После окончания синтеза в некотором модуле знаний будет получена внутренняя структура блока, где будут иметь место подблоки и связи между ними. Совокупность связей определяет вариант внешних границ для нижележащих модулей знаний, который задан данным именем подблока. [8]

Приведем пример обобщения связей на уровне простых свойств. Пусть имеется множество прототипов, входящих в некоторый тип блоков А: А’=(P1 ^ P2 ^ P3). Каждая связь, имеющая место хотя бы в одном прототипе, получает свой оригинальный сквозной номер в пределах типа.

Характеристика отдельных прототипов, входящих в тип А, как совокупностей связей показана в рисунке 2.

6. В имеющемся списке подмодулей знаний выбирается 1-й подмодуль и обеспечивается синтез его внутренней структуры. Далее переходим на нижележащий уровень и так вплоть до базовых блоков, не являющихся модулями. Затем возвращаемся на один шаг выше и снова двигаемся вниз и далее действуем подобным же образом, обходя дерево модулей сверху вниз слева направо. Дойдя до последнего крайне правого подмодуля, заканчивается вывод по факту просмотра всех модулей.

7. Диалог выбора пользователем конкретной альтернативы в модуле знаний строится по таким принципам:

— сообщение пользователю об этапе, на котором он находится;

— рассматриваются только те варианты наборов подблоков, которые возможны при данном сценарии;

— каждый такой вариант подблоков может идентифицироваться номером и список собственно подблоков;

8. Собственно синтез состоит в выборе соответствующего модуля знаний из базы знаний [9] используемого в некотором контексте, например, "сооружение", которое имеет место в 1-м году, а затем его сужения до конкретного решения. Совокупность таких конкретных решений во всех возможных контекстах и будет являться требуемым решением. В нашем случае это описание жизненного цикла развития предприятия с требуемыми особенностями. Данное решение выдается пользователю в качестве результатов вывода. Если результатов много, то выдаются все.

Работа программной системы предполагает обобщенное представление состояний многочисленных ЖЦ одного и того же экономического объекта, при этом каждый ЖЦ привязан к различным условиям функционирования объекта. Фактически на выходе процесса обобщенного описания формируется ряд особенностей структур, отнесенных к различным ЖЦ в различные моменты времени (рис. 3).

Выводы

Существующие системы для анализа функционирования сложных экономических процессов, в частности моделирования деятельности предприятия, обладают самыми различными недостатками. Планируемая программная система частично их устранит, позволив пользователю планировать желаемые для него особенностей процесса построения и функционирования предприятий с возможностью отслеживания данных требований во времени в рамках процесса логического вывода.

Список ссылок

1. Григорьев А. В. Организация временного и пространственного логического вывода в концептуальной модели интеллектуальных САПР // Науковi працi Донецького державного технiчного унiверситету. Серiя: Інформатика, кібернетика та обчислювальна техніка. — Донецьк: ДонДТУ, 2008. Вип. 9. — С.296-311.

2. Кудрявцев Д. В. Обзор применения онтологий в моделировании и управлении. Бизнес Инжиниринг Групп [Электронный ресурс]/Интернет-ресурс. — Режим доступа: http://bigc.ru/publications/bigspb/metodology/ontologies_for_modelling.php

3. Экспертные системы в финансовой и экономической деятельности. Статьи экспертов и сотрудников фирмы ТОРА-Центр. [Электронный ресурс] / Интернет-ресурс. — Режим доступа: http://www.tora-centre.ru/library/razn/finan.htm

4. Создание экспертных систем реального времени с помощью G2. [Электронный ресурс] / Сайт учебных материалов для студентов факультета физики электроники и компьютерных систем днепропетровского национального университета им. Олеся Гончара. — Режим доступа: http://lib.dnu.dp.ua:8001/l/1561.htm

5. Программа для финансового анализа "Финансовый анализ: ПРОФ". [Электронный ресурс] / Интернет-ресурс. — Режим доступа: http://www.finanalis.ru/index.php?leaf=progs.htm&ELEMENT_ID=2249

6. Semantic Business Process Management. Integrated Project SUPER [Электронный ресурс]. / Интернет-ресурс — Режим доступа: http://ip-super.org/

7. Болотова В. А. Инструментальные средства создания баз знаний на основе системы онтологий Режим доступа: http://www.masters.donntu.ru/2010/fknt/bolotova/diss/index.htm

8. Григорьев А.В. Комплекс моделей САПР как система взаимосвязанных уровней о действительности. Научные труды Донецкого государственного университета. Серия «Информатика, кибернетика и вычислительная техника», (ИКВТ–2000) выпуск 10. — Донецк, ДонГТУ, 2000. — С. 155-167.

9. Григорьев А. В., Каспаров А. А. Особенности реализации метаэвристической оболочки для построения САПР // Науковi працi Донецького державного технiчного унiверситету. Серiя: Проблеми моделювання та автоматизацiї проектування динамiчних систем. — Донецьк: ДонДТУ, 1999. Вип.10.—С.217-222.