ЛеонидОтоцкий
кафедра СИММФТИ
О новыхпоколенияхкорпоративных информационных системв XXI веке
Введение
Ранее я уже отмечалнесовершенства современных ERP (Систем планирования ресурсов предприятия ) [1],особенно модулей “Производство” (Manufacturing) и “Запасы” (Inventory). В данной статье детализируетсяотмеченные недостатки, а также вводятся некоторые еще неиспользуемые в ERP фундаментальныеидеи, в частности, Теория Классификации (ТК) и Теория Измерений (ТИ). Краткоони упоминались в [3].
Проблема “жесткости”базы данных запасов (Inventory) ERP
Исторически основойнынешних ERP был тот фундамент MRP70х годов XX века, которые появились как необходимостьрешения сложной задачи “разузлования” для машиностроительного производства ипланирования потребности в материалах на ее основе. Если управление такими ресурсами,как персонал, финансы, оборудование, а так же управление процессами снабжения исбыта были мало связаны с типом производства, то для производственных модулейэто не так. Поэтому не случайно, если остальные модули коммерческих ERP былипригодны для любых типов производств, то ориентированные на машиностроительныепредприятия производственные модули были неудобны для других типов производств [1].Например, для металлургического производства используются специализированныеразработки третьих фирм. Так на одной из крупнейших металлургических мировыхкомпаний POSCO (Корея) для модуля “Производство” используются и OEBS, и i2, и собственныесредства. Аналогичное сочетание использует и United States Steel (http://www.uectech.com/customers/steel.htm), крупнейшаяметаллургическая компания США.
В [1] говорилось, чтотакое “неудобство” для металлургов имеет фундаментальные причины,сформулированные еще в биологии: при линейном росте числа признаков объектаколичество их запрещенных сочетаний растет экспоненциально, и поэтому свободныесочетания признаков очень скоро заменяются жесткими иерархиями. Объектымашиностроительного производства, с которого начинались системы MRP, есть именнотакие жесткие иерархии, в которых запрещены произвольные сочетания признаков(узлов и деталей). На производствах же металлургического типа допускается заказшироких диапазонов размеров, марок вещества, технических характеристик. Например,для плоского проката, имеющего два измерения (толщина и ширина) количествовозможных заказываемых сочетаний размеров очень большое, а если еще учестьпрактически независимые комбинации заказываемых в данном случае марок стали, токоличество допустимых сочетаний существенно увеличится. В то же время для гнутогопрофиля, имеющего четыре и более измерений, допустимо весьма ограниченноеколичество сочетаний размеров.
Используемый всуществующих ERP подход к организации базы данных основного каталогаматериалов, деталей. узлов, агрегатов (Inventory) ориентирован на сложныеизделия и поэтому организован жестко. Для производств с “простой” продукцией(типа металлургической) это ведет к неоправданному росту количества хранимых инвентарныхпозиций, когда имеющиеся программные средства требуют хранения всех разрешенныхсочетаний параметров заказываемой продукции. Особенно такая жесткость неудобнадля электронного взаимодействия между предприятиями при организации поставокпродукции (Supply Change Management и Customer Relationship Management), когда требуется хранить описанияпродукции на электронных торговых площадках и организовывать электронноевзаимодействие между прикладными системами разных предприятий с минимальнымучастием медленного и склонного к ошибкам человеческого звена. Именно здесьфундамент Теории Классификации (ТК) (см. ниже) может принципиальноусовершенствовать новые поколения ERP-систем. Именно использование ТК позволяетопределять любые классы продукции и их иерархии через гибкие возможности логическихвыражений от заказываемых базовых характеристик продукции. В OEBS элементытакой гибкости используются только в разделе ценообразования модуля OrderManagement, в то время как требуется гораздо большая гибкость, универсальностьи ориентация на специалистов предприятия, а не только на ИТ- специалистов.
Основные идеи ТеорииКлассификации (ТК)
Основополагающей работой ТКбыла статья С.Мейена и Ю.Шрейдера “Методологические аспекты теорииклассификации “ [4], где они сформулировали Принцип Двойственности ТК вразвитие идеи Заварзина – Старка о “вырождении” свободных комбинаций в жесткиеиерархии [5]. В [6,7] были детально проанализированы знаковая природаклассификаций и Принцип Двойственности (ПД). Прежде, чем говорить обиспользовании ПД в КИС полезно явно перечислить его основные положения.
— Согласно ПД любая КлассификационнаяСистема (КС) имеет две стороны: Таксономию и Мерономию, которые двойственны по отношениюдруг к другу.
· Таксономия – учение о любых классификациях с точкизрения структуры выделяемых подмножеств [4]. Таксономия является “внешней стороной” классификации,которая описывается стандартными теоретико-множественными отношениями (объединение,пересечение, класс-подкласс итп). Согласно [7] выделение подмножеств иустановление между ними теоретико-множественных отношений относится к“экстенсиональному” описанию классификации .
· Мерономия — учение о рациональном единнообразном мысленном расчленении объектовсоответственно их структуре на основе их рассечения на мероны/признаки(гомологизация)[4]. Мерономия описывет “внутреннюю сторону” классификации (архетип). Согласно [7] архетип – это структура частей и внешних связей (меронов),присущая всем объектам данного таксона.То есть, таксону можно поставить всоответствие некоторый архетип – структуру обнауруживаемую во всех объектахтаксона и только в них. Весь круг вопросов, связанный с описанием структурыархетипа и составляющих его (морфологических и экологических) частей – меронови относится к мерономии и связывается с “содержанием” (интенсионалом) класификации.
Согласно[7] увеличение “содержания” понятия (переход к архетипу с увеличениемколичества меронов) соответствует уменьшению “объема” понятия. В необходимостиучитывать обе стороны классификации и заключается основной смысл ПринципаДвойственности, который устанавливает основные черты “хорошей классификации”,например, периодической системы элементов Менделеева. В практике же КИС этодалеко не так. Сейчас в ERP используется только таксономия, как “внешнее”задание всевозможных классификаций, в то время как мерономия, задающая“внутренне содержание классификаций”, скрыта в головах специалистов. В явномвиде мерономия используется, например, в биологии в так называемыхопределителях, например, “определитель птичьих гнезд”, однако для перспективныхинформационных технологий требуется гораздо большая формализация взаимодействиятаксономии и мерономии.
Именно элементымерономического универсального описания “затратных классов продукции”, “классовпланирования” и “ценовых классов” через логические выражения от “базовыхпризнаков” (заказываемых характеристик продукции) мы использовали еще в сетевойСУБД на EC- ЭВМ, однако детальное описаниетакого гибкого определения различных классов требует специальной статьи.
Дальнейшее развитие этогонаправления на ММК было приостановлено, так как во-первых, переход на Oracle совпал по времени с переходом отпакетной обработки к диалоговым технологиям [8], которые требовали значительнойпеределки всей работы службы АСУ и Управления комбината, а во-вторых, при переходена OEBS прежде всего нужно было осваивать новые возможности, которые давалисредства Oracle.
Это касалось кактехнологических возможностей (например, использование метамодели всех приложений Oracle — Applications Object Library (Technical Reference Manual- TRM), которая являетсядальнейшим развитием средств CASE Oracle и используется для удобства“настройки” прикладных систем собственными силами), так и новойфункциональности. Например, возможности “навешивания” любого количества видовхарактеристик к таким сущностям, как “личность” или “штатная позиция” принеобходимости, возможности работы с “объектами во времени” (http://www.oracle.com/global/ru/oramag/april2003/mpeople_april.html), возможности “навешивания” любых классификаций на инвентарные позиции (inventory items) и многих других (http:// www. oracle.com/ global/ru/oramag/ april2003/ mpeople_april.html).
Однако, перспективыразвития КИС требуют дальнейшего освоения использования возможностей ТеорииКлассификации и не только.
Инеграция Теории Классификациис Теорией Измерения
Важным дополнением к ТКявляется Теория Измерения (ТИ) — дисциплина, изучающая проблемы измерения в тех случаях, когдарезультаты последнего не являются действительными числами (http://www.ecsocman.edu.ru/db/msg/54934).Причем, поскольку ТИ создавалась для психологических измерений, то количественныеи неколичественные измерения были представлены с единой позиции разных типовшкал измерения и их допустимых преобразований. При этом выделялись такиебазовые типы шкал, как “шкала наименований” (классификационная шкала),“порядковые шкалы” и “количественные шкалы”.
В этой статье подробно рассмотриваетсятолько шкала наименований, где значениями являются названия других типовобъектов. Это соответствует очень активно обсуждаемому сейчас фундаменту новогопоколения Web (Semantic Web), так называемых “Triples” (http://triple.semanticweb.org/), включающихиерархию Subject-Property-Object, где под Subject имеется в виду прежде всегокакой-то объект, под Property – какое-то Свойство (Признак), а под Object –значение этого признака (Value),измеренное по шкале наименований. С точки зрения ТК и ТИ [10] этому значениюсоответствует какой-то другой Subject, что позволяет создавать семантическиесети. Сейчас Семантическая Паутина (Semantic Web — ru.wikipedia.org/wiki/Semantic_Web) и ее Triplesявляются очень горячей точкой обсуждения общемировым ИТ сообществом и уженачинают “браться на вооружение” ведущими IT вендорами (прежде всего Oracle — www.oracle.com/technology/tech/semantic_technologies/index.html). Однакосама идеология RDF-Triples требует совершенствования с учетом ТК и ТИ. В своей системе“Штатные расписания” еще до перехода на OEBS (http://www.oracle.com/global/ru/oramag/january2002/russia_mmkplan.html)мы использовали элементы такого подхода в метамодели (SPV), реализованнойсредствами Oracle CASE, использующей иерархию Subjects-Properties-Values и много дополнительных связей. В отличие от RDF систему triples можно назвать SPV-triples.Хотя это была только прототипная модель, но многие еечерты выходили за рамки существующего подхода RDF.
Прототипная метамодельSPV
В отличие от RDF (ResourceDescriptionFramework- модель для представления данных) SPV (special purpose entit -компанииспециального назначения) “декларативно ориентирована” с максимально стандартными процедурами и гораздоболее сложной надстройкой над базой данных. В фотоальбоме [14] приведено более20 экранных форм системы, характеризующих некоторые черты базы данных SPV.
Система поддерживает логикупервого и более высоких порядков, однако в любом случае структуры соответствуютSPV-triples. Хотя они имеют совсем разный смысл, но процедуры работы будутоднотипными. Например, для такой сущности (Subject) первого порядка, какличность, могут быть указаны такие Properties, как, например, “пол”, “имя”,“дата рождения” и т.п. [14, кадр 1] с соответствующими Values [14, кадр 5]. Для сущности же второго порядка,например, “ассоциация/ отношение” [14, кадр 15] указываются такие Properties,как, например, “тип связи”, “наследуемость”, “направленность” [14, кадр 16] ссоответствующими Values [14, кадр ы17-19].
Если сущности первогопорядка могут быть разных типов [14, кадр 13], то сущности более высокихпорядков могут быть только “логического типа” [14, кадр 15].
В системе могут бытьзаданы разные виды отношений между Subjects, Properties и Values [14, кадр 17]. Например, для личности, может быть задано свойство(Property) “полное имя”, через указание отношения “часть-целое” со свойствами“имя”, “отчество”, “фамилия”[14, кадр 4]. Пример отношений между Subjects [14,кадр 10], где “материал” задается как подкласс сущности “физичекий объект”.
Если дляотношения/ассоциации задается свойство “наследуемости” (например, для отношения“класс-подкласс”), то все свойства класса “наследуются” его подклассами, длякоторых добавляются еще дополнительные специфические свойства. Такая обратнаязависимость между “объемом и содержанием” подробно описна в Теории Классификации,где объясняется как более “мелким” подклассам (таксонам) соответствуют большееколичество “меронов” (признаков).
В системе могут явнозадаваться “комплексные свойства”, которые состоят из более простых. Так, например,марка стали ВСт3Гпс в системах SCM и CRM задается как “одно свойство” по классификационнойшкале Теории Измерений. В системах же Manufacturing — это комплекс таких “болеемелких” свойств, как “вид испытаний” (В – по классификационной шкале), “Содержаниеуглерода” (Ст3 – по шкале порядка), “Легирующие добавки” (Г – поклассификационной и порядковой шкалам), “признак раскисления” (пс – поклассификационной шкале).
Поскольку в системе могутбыть заданы отношения типа “часть-целое”, то объекты машиностроения типа “сборка”так же описываются в SPV.
Еще можно сказать, что SPV была сделана как надстройка надбазой Oracle. Она имела гораздо более гибкуюструктуру, чем стандартная реляционная база. SPV позволяла эволюционно развивать систему по мере освоенияновых классов, новых свойств и новых измерений с соответствующими Values.Элементы такой гибкости в рамках жесткой структуры таблиц и атрибутовреляционной модели уже были в модуле HR OEBS, когда можно было по меренеобходимости “наращивать” разные виды характеристик “личности” и “штатных позиций”.Однако это были специфичные возможности только для этих двух сущностей, в товремя, как в SPV обеспечивался гораздо более гибкий и универсальный подход. Неслучайно подход SPV заинтересовал разработчиков Национальной ИнновационнойСистемы из ИПМ им. Келдыша ( razvitie-plan.ru/ ), так как тампринципиально требуется гибкое эволюционное развитие.
Еще основания дляперспективных КИС
Одним из направленийразвития SPV является учет не только Семантики, но и Прагматики. Если сейчасосвоение Semantic Web идет очень активно, то направление Pragmatic Webтолько появилось в 2006 году — www.pragmaticweb.info/index.php.
Фактически это еще один шаг в сторону “инженерии знаний”, важность которойсформулировал Юлий Шрейдер еще в 1986 году [11]. Он, в частности, писал о необходимости появления новойпрофессии – “инженер по знаниям” (когнитолог). Шрейдер обосновываетнеобходимость такого “посредника” для “отчуждения” профессиональных знанийэкспертов и представления их “в базе знаний”. В своей прототипной системе мыфактически выполняли функцию таких когнитологов, когда учили экспертов отделовсбыта, планирования и ценообразования формально определять свои классыпродукции (для планирования, для учета затрат, для определения цен) черезхорошо понятные им “свойства” (характеристики) продукции. Фактически мыиспользовали базовые положения Принципа Двойственности Теории Классификации.
Сейчас имеетсявозможность существенно упростить эту работу, передав многие функции инженерапо знаниям соответствующим программным средствам, обеспечивающим диалоговыйрежим специалиста-эксперта с метамоделью так называемой “Онтологии ВерхнегоУровня” (Standard Upper Ontology — suo.ieee.org/). Именно в рамкахразвития Инженерии Знаний Шрейдер ввел понятие семиотической теории информации,где, кроме синтаксиса и семантики, используется еще и прагматика, в которойучитываются элементы субъективной оценки лиц, принимающих решение, которые, всвою очередь основываются на том опыте, который явно не формализуется, но служитважной составляющей взаимодействия человека с компьютером. В статье [3] яупоминал об использования семиотики в нашей прототипной системе, однако этобыли только первые опыты, которые требуют развития и использования в КИС.
Именно сочетание ТеорииКлассификации c Семиотикой и Теорией Измерений, атакже их развитие должны стать фундаментом для обеспечения новой технологиинаучных коммуникаций через “интеллектуальные порталы”, поддержки общих базданных для инженеров и конструкторов, поддержки “извлечения”, накопления ииспользования знаний экспертов, поддержки общих стандартных описаний бизнес-объектов и бизнес-процессов и т.п. Выше приведены тенаправления, указанные Шрейдером, которые уже активно нужно внедрять в практикуКИС. Про необходимость учета Модели Жизнеспособных Систем Стэффорда Бира (VSM –http://www.ototsky.mgn.ru/it/beer_vsm.html) в перспективных КИС я уже писал в Oracle Magzine [12, 13].
Учет вышеописанныхфундаментальных идей в новых поколениях ERP может существенно повыситьэффективность их использования и уменьшить трудоемкость их сопровождения.
Литература
1. Л. Отоцкий, “Эволюция КИС — запределами пятого поколения”, Oracle
MagazineRE, июнь2008 —
www. oracle. com/ global/ ru/ oramag /june2008/russia_otot_kis.html
2. Л. Отоцкий, “Чтобы не отстать в XXI веке”, Директор ИС, 2001, #3.- www.osp.ru/cio/2001/03/171686/.
3. Л. Отоцкий, “Стратегия ИТ в XXIвеке”, Открытые системы, 2000, #3
— ototsky.mgn.ru/it/osj3.htm.
4. С. В. Мейен, Ю.А. Шрейдер,“Методические аспекты теории классификации”, Вопросы философии. 1976. № 12 — http:// www.kudrinbi.ru /public/453/index.htm.
5. С.В. Мейен, Ю.В. Чайковский, “Оработах А.А. Любищева по общим проблемам биологии” — lub.molbiol.ru/02_02.html.
6. Н.С. Панова, Ю.А. Шрейдер,,“Ознаковой природе классификаций”,
// Научно-техническая информация,Серия 2, 1974, №12.
7. Н.С. Панова, Ю.А. Шрейдер,“Принцип двойственности в теории классификации”, Научно-техническая информация,Серия 2, 1975, №10.
8. Л. Отоцкий, Ю. Ипатов, “Информационные технологии в металлургии”, ОткрытыеСистемы, 1998, #3 — www.ototsky.mgn.ru/it/metalIT.pdf
9. Л. Отоцкий, “Стратегия выбора ERP системы для Магнитогорского Металлургического Комбината”, Oracle Magazine RE, 2002, январь — www.ototsky.mgn.ru/it/erp_mmk.htm
10. В.Ш. Рубашкин, “Признак изначение”, Научно-техническая информация, cер. 2, 1976, № 3
11. Ю. Шрейдер, ЭВМ как средствопредставления знаний, Природа 1986, №10 www.ototsky.mgn.ru/it/papers/knowlegeengineering.pdf
12. Л. Отоцкий, “КонференцияMetaphorum-2007 и наследие Стэффорда Бира в XXI веке”, OracleMagazineRE, 2007, декабрь -http:// www.oracle.com /global/ ru/oramag/dec2007/total_stafford_heritage.html
13. Л. Отоцкий, “Стэффорд Бир и новые аналитичекие средства КИС”, Oracle Magazine RE, 2008, февраль —
www.oracle.com/global/ru/oramag/feb2008/feb-08_otocky_mmk-52-56.pdf
14.picasaweb.google.com/Leonid.Ototsky/DB_Metamodel#