Рис. 1. Типовая архитектура информационно-аналитической системы
Роль ситуационных центров в компании
Аналитические ситуационные центры
Построение информационной системы
Средства отображения информации
Тема создания ситуационных центров (СЦ) в России в последнее время приобрела актуальное значение. Свидетельство тому – увеличившееся количество реализаций СЦ в различных отраслях экономики, регулярные научно-практические конференции и масса публикаций в прессе. Причина подобного явления, с одной стороны, заключается в том, что общество осознало потребность в системах поддержки принятия управленческих решений, а с другой – в зрелости и доступности информационных технологий, предоставляющих необходимые средства для реализации СЦ.
За несколько последних лет сделан большой шаг к осознанию самого понятия СЦ и уточнению его роли и места в сфере управления организациями, выявлены характерные особенности создания подобных систем и накоплен ценный опыт их практического использования. Создание аналитического СЦ, предназначенного для решения стратегических задач как уровня министерства, так и крупной корпорации, стало типичной задачей системной интеграции.
В самом общем случае СЦ можно определить как интегрированный программно-аппаратный комплекс, реализующий функции подготовки и поддержки принятия решений. Дальнейшее уточнение определения возможно на основе классификации СЦ по ряду признаков-измерений, среди которых можно выделить:
Более подробно виды ситуационных центров и проблема их классификации рассмотрены в статье А. Филипповича "Ситуационная система – что это такое?" (PCWeek/RE №26, 2003).
Очевидно, что ситуационный центр, предназначенный для мониторинга состояния некоторого физического объекта (например, АЭС), существенно отличается по составу используемых средств и функций от СЦ для выработки стратегических решений в коммерческой компании. Если для СЦ первого типа существенно отображение данных в реальном времени (порядка секунд, минут), то для второго типа СЦ необходим глубокий анализ бизнес-данных (в ходе подготовки к принятию решений), а также поддержка различных сценариев работы, направленных на выработку коллективного решения и согласования различных точек зрения, например, при принятии целевых программ.
Процессы моделирования предметной области, накопления, аналитического исследования, визуализации информации, составляющие основу всех СЦ, реализуются специалистами разных областей знаний, причем зачастую практически независимо. Так, для разработки математических моделей совершенно неважно, каким образом и откуда реальные исходные данные получены и в каком виде результаты моделирования отображены, главное – создание правильного алгоритма анализа. Однако все это играет решающую роль с точки зрения функционирования СЦ как единой системы, обеспечивающей получение и представление непротиворечивой информации в наиболее удобном виде.
Таким образом, для создания ситуационного центра необходима технологическая основа, обеспечивающая сопоставимость информационных ресурсов, накопление выверенных данных, а также инструментальные средства для интеграции различных компонентов. В этом и заключается главная особенность подобных систем, создание которых основывается на принципах системной интеграции существующих и разрабатываемых решений в единый программно-аппаратный комплекс. Иными словами, создание СЦ следует рассматривать как системообразующий процесс, в ходе которого осуществляется эволюционное развитие и интеграция существующих в компании информационных подсистем и источников данных.
При создании аналитических ситуационных центров для поддержки решения стратегических задач уровня министерства или крупной корпорации в первую очередь следует обращать внимание на следующие проблемы и особенности:
Качество таких систем зависит от качества данных, их общей согласованности, объяснимости, глубины и всесторонности предварительной проработки, а также от качества моделей и визуализации данных.
Основная задача аналитического СЦ – предоставление возможности анализа информации, в том числе и оперативного анализа в процессе проведения совещания. Для этого СЦ должен включать целый ряд компонентов. Среди них математические модели, описывающие деятельность организации или предприятия; набор исторических данных, достаточно репрезентативный, чтобы предоставить возможность не только анализа текущей ситуации, но и выявления закономерностей и прогнозирования; программное обеспечение, позволяющее выполнять аналитическую обработку данных; программно-аппаратные средства, которые отображают информацию и обеспечивают связь между всеми участниками. Каждый из этих компонентов весьма важен в работе аналитического СЦ, поэтому рассмотрим их подробнее.
Математические модели анализа данных Модели, которые используются при создании СЦ, во многом определяют то знание, которое вложено в систему и ее возможности по поддержке принятия решений. Назначение моделей, их виды, исходные данные и получаемые результаты диктуются конкретными функциональными требованиями. Интерфейсы взаимодействия с остальными компонентами определяются выбранной технологией создания СЦ. Для СЦ отраслей или коммерческих компаний модели, как правило, носят экономический смысл и так или иначе связаны с оценкой и прогнозированием основных показателей развития организации.
Не вдаваясь в детали, отметим, что модели различаются друг от друга по отношению ко времени (статические/динамические), в зависимости от выходных и входных параметров (детерминированные/стохастические), характера временного моделирования (непрерывные/дискретные). С точки зрения задач системной интеграции более важно различие моделей по методам моделирования: аналитическое, имитационное моделирование, а также их комбинация в сложных моделях.
При аналитическом моделировании каждый объект функционально зависит от входных, выходных параметров и внутреннего состояния системы. Функциональные зависимости описываются в виде математических и логических функций, а сами модели могут иметь вид алгебраических, дифференциальных, интегро-дифференциальных уравнений и т.п. Данный метод моделирования используется в тех случаях, когда объект уже хорошо изучен и существует возможность описания его поведения на основе формального математического аппарата с приемлемым уровнем адекватности. Аналитическое моделирование в СЦ основано на использовании соответствующих пакетов прикладных программ, настраиваемых на отдельные источники данных, на хранилища интегрированной информации, а также на формируемые на их основе витрины данных.
В настоящее время наиболее востребованы два вида аналитического моделирования – недаром они поддерживаются ведущими мировыми вендорами:
При имитационном моделировании процесс функционирования объекта воспроизводится во времени. При этом имитируются элементарные события с сохранением их логической структуры и последовательности. Каждую такую модель можно "проигрывать" с различными входными параметрами и получать статистику происходящих процессов так, как это было бы в реальности, то есть прогнозировать поведение исследуемой системы.
Обычно имитационные модели строятся для поиска оптимального решения в условиях ограниченных ресурсов, когда другие математические модели оказываются слишком сложными или попросту отсутствуют. Имитационные модели гораздо сложнее интегрировать в состав СЦ, чем аналитические. Чаще они являются независимыми инструментами и имеют вероятностную природу, требующую, как известно, предварительной подготовки исходных данных.
Доступным и вполне удобным инструментом для математического моделирования является Microsoft Excel. Этот пакет полезен на начальном этапе создания СЦ, когда нужно согласовывать с заказчиком разрабатываемые модели, демонстрировать результаты их работы и проводить локальные эксперименты. По мере развития СЦ и уточнения требований к моделям можно переходить к более технологичным инструментам на основе многомерных баз данных, таким, как Oracle Express, DB2 OLAP Server и т.д.
В основе аналитического ситуационного центра лежит информационно-аналитическая система (ИАС), которая регулярно получает информацию об оперативной деятельности компании из систем обработки транзакций и обеспечивает ее долговременное хранение (как правило, от трех до десяти лет). На ИАС возложены четыре основные функции: сбор, очистка, хранение и аналитическая обработка данных. Содержащаяся в ИАС историческая информация используется при построении и наполнении математических моделей СЦ и при создании отчетов.
Общепринятой практикой построения ИАС является использование технологии хранилищ данных. Типовые хранилища данных и аналитические системы поддержки принятия решений часто описываются в терминах цепочки доставки информации (ISP – Information Supply Chain), например, см. книгу Ральфа Кимбала "The Data Warehouse Lifecycle Toolkit. Expert Methods for Designing, Developing, and Deploying Data Warehouses". Эта метафора основана на том факте, что данные в таких системах движутся от источников к приемникам (информационным системам) через ряд преобразований (рис. 1).
Рис. 1. Типовая архитектура информационно-аналитической системы
Источниками данных для ИАС являются оперативные системы обработки записей данных, основная функция которых состоит в том, чтобы сохранять транзакции, выполняемые в процессе жизнедеятельности организации. В качестве источников данных могут выступать файлы Excel, новостные ленты или интернет-ресурсы.
"Сырые" данные порциями переносятся из источников в буферную область – оперативный склад данных (ОСД). ОСД – это область хранения, в которой проходят процессы очистки, преобразования, комбинирования, консолидации, исключения дубликатов, архивации и подготовки данных для центрального хранилища данных (ЦХД). Оперативным складом считается все, что находится между источником и центральным хранилищем данных.
Очищенные в ОСД данные попадают в ЦХД – специализированную БД по всем предметным областям организации. Основное предназначение ЦХД – долговременное хранение всех исторических данных ИАС. Его также можно использовать для выполнения аналитических запросов или в качестве источника данных для моделирующих приложений.
К сожалению, невозможно разработать реляционную БД, одинаково эффективную и для хранения огромных объемов данных (10–1000 Гбайт), и для выполнения оперативных аналитических запросов. Ускорить работу приложений позволяют специализированные аналитические витрины данных (ВД), которые содержат лишь часть информации, связанной с решением одной или нескольких задач.
Следует заметить, что на витрины данных, которые построены на основе денормализованных реляционных или многомерных СУБД, накладывается ряд ограничений. Во-первых, каждая такая витрина должна описываться только в терминах многомерной модели данных, а, во-вторых, в одном хранилище данных все ВД должны строиться на основе одного общего набора измерений и показателей. Поэтому для эффективной интеграции компонентов ИАС и моделирующих приложений на уровне данных, необходимо осуществить их интеграцию на уровне метаданных.
Инструменты, управляющие метаданными, называются репозиториями. Они решают задачи семантической интеграции программных продуктов при создании СЦ (см. www.bi.lanit.ru). При такой интеграции большого количества программных продуктов естественным образом возникает проблема обеспечения информационной безопасности, которая разрешается за счет централизованных средств управления, основанных на использовании корпоративного LDAP-каталога. Единая система авторизации (single sign-on) делает интеграцию различных модулей СЦ совершенно прозрачной и безопасной для конечного пользователя.
Еще один немаловажный аспект функционирования ИАС связан с управлением системой непосредственно в процессе ее работы и получением полной и прозрачной картины обо всех выполняемых задачах и процессах. Для управления системой и для эффективного использования вычислительных ресурсов, необходимо иметь централизованную систему управления процессами, которая позволяет описывать сложную логику регламентов выполнения задач по обработке данных на основе Workflow-технологий.
В итоге применение промышленных средств централизованного управления метаданными, процессами и безопасностью снижает затраты на создание, администрирование и развитие ситуационного центра.
Средства визуализации и поддержки проведения коллегиальных встреч являются наиболее характерными отличительными особенностями СЦ. После того как "сырые" данные становятся пригодными для принятия решений, возникают задачи их адекватного отображения и поддержки необходимых сценариев проведения совещаний, обеспечивающих выработку согласованного коллективного решения. Средства визуализации – это своего рода вершина всего "айсберга" ситуационного центра со множеством коммуникативных возможностей.
Главная задача программно-аппаратных средств визуализации заключается в отображении разнородной информации и обеспечении удобного и оперативного управления. Типовой комплекс СЦ состоит из зала совещаний и помещений аналитической и технической групп, обеспечивающих экспертную и технологическую поддержку проведения встреч и собраний (рис. 2).
Рис. 2. Вариант комплекса средств визуализации аналитического СЦ
Средства отображения обычно включают в себя экран коллективного пользования, реализующий единое информационное поле для лиц, принимающих решение и обеспечивающих его подготовку; специальные интерактивные экраны, сочетающие возможности отображения информации и ее ввода специальным маркером, а также плазменные или LCD-мониторы, объединенные в единый блок для предварительной эмуляции отображаемой информации. Экран коллективного пользования может представлять собой наращиваемую видеостену, имеющую большую информационную емкость и позволяющую отображать информацию от множества источников, проекционную установку или светодиодный дисплей.
В СЦ обычно предусматривается оборудование для членов коллегии, которые включают интерактивный дисплей для управления информацией с рабочего места, средства аудио- и видеоконференцсвязи, передающие изображение и звук по каналам телекоммуникационной связи (в том числе и для связи с группой аналитиков), различные устройства звукоусиления, микширования и пр.
Трибуна докладчика оборудуется средствами, позволяющими наиболее удобно и наглядно представить необходимую информацию. Она включает документ-камеру для ввода и последующего отображения графических и прочих документов, интерфейс со встроенным коммутатором для подключения мобильных компьютеров и интерактивный дисплей. Для проведения коллегиальных встреч, поддержки оперативных запросов к группе аналитиков, выдачи информации "по требованию" большое значения имеет интегрированная система управления комплексом, обеспечивающая оперативное переключение множества устройств (коммутаторов, микшеров, источников и пр.) с одного рабочего места – оператора системы управления. Все это оборудование подключается к локальной вычислительной сети СЦ с использованием специальных контроллеров системы управления, графических контроллеров видеостен, блоков конферецсвязи и прочих коммуникационных устройств.
Для проведения коллегиальной встречи (исходя из ее регламента) должен обеспечиваться требуемый режим обновления информации, необходимые средства ее экспресс-анализа (из имеющихся в составе СЦ), а также подготовленные типовые проекты решений, позволяющие повысить эффективность и сократить время принятия решения. На первом этапе создания СЦ, когда конкретные требования по виду представления информации зачастую отсутствуют, можно использовать относительно недорогое решение, позволяющее тем не менее постепенно наращивать мощность и масштабировать функции СЦ. Оно включает интерактивную доску обратной проекции, позволяющую оперативно вносить коррективы в презентационный материал, средства поддержки трибуны докладчика, к которым относится и интерактивный дисплей, а также портативную документ-камеру для отображения текстовых документов.
В ходе подготовки и проведения коллегиальных встреч, когда необходима поддержка экспертов-аналитиков, можно оборудовать отдельную комнату, оснащенную интерактивной доской (прямой проекции) и несколькими компьютерами, на которых можно в оперативном режиме подготовить аналитические материалы или отчет в ходе заседания коллегии. Для связи всех участников коллегии между собой и с группой аналитиков-экспертов на первом этапе часто достаточно средств аудиоконференции. Для проведения встречи должно быть выделено специальное место оператора технической поддержки, реализующего определенный сценарий визуализации подготовленных материалов.
Проблемы, которые могут возникнуть при создании современного ситуационного центра, во многом зависят от вида СЦ. Напомним, что СЦ для мониторинга предназначены для отслеживания оперативной ситуации, а аналитические СЦ позволяют проводить совещания по выработке стратегических управленческих решений. Поскольку создание ситуационного центра является типичной задачей системной интеграции, можно выделить следующие основные виды интеграции:
Разработать и внедрить ситуационный центр силами организации-заказчика на сегодняшний день практически нереально. Помимо опыта в реализации сложных интегрированных решений требуется и высокая компетенция в очень разных и специализированных областях знаний. Более того, не всякий системный интегратор сможет самостоятельно решить задачи, связанные с созданием СЦ, и осуществить горизонтальную и вертикальную интеграцию. Необходим опыт в реализации сложных информационно-аналитических систем уровня корпораций, методика и специальный инструментарий для интеграции столь разных компонент системы и, конечно же, наличие квалифицированного персонала. Большое значение при создании СЦ имеет организация работ и управление проектами, в которых, как правило, задействованы несколько сторон – заказчик, генподрядчик, субподрядчики.