Теоретико-методологические основы качества информационных систем

Москва
ИНФРА-М
2018

ТеореТико- 

меТодологические 
основы качесТва 
информационных 

сисТем

МОНОГРАФИЯ

Г.Н. Исаев

УДК 004.05
ББК 32.973.202
 
И85

Исаев Г.Н.
Теоретико-методологические основы качества информационных 
систем : монография / Г.Н. Исаев. — М. : ИНФРА-М, 2018. — 293 с.  — 
(Научная мысль). — www.dx.doi.org/10.12737/monography_59a413ec0b
8a59.07746295.

ISBN 978-5-16-013101-6 (print)
ISBN 978-5-16-105883-1 (online)
В монографии рассматривается комплекс вопросов, составляющих парадигму 
качества информационных систем. Парадигма раскрыта посредством решения 
основных вопросов теории и методологии качества информационных систем. 
Дано решение задач по созданию моделей, алгоритмов,  методов и средств по 
развитию  качества информационных систем.  Одним из средств улучшения качества предложена Комплексная система управления качеством информационных систем. Освещены вопросы целей, задач, функций, структуры, технологии 
построения и функционирования, обработки данных этого класса систем.
Издание предназначено для разработчиков информационных систем, специалистов, научных работников, аспирантов, которые в той или иной мере 
решают вопросы обеспечения качества информационных систем, а также для 
студентов, обучающихся по специальностям «Прикладная информатика», 
«Бизнес-информатика», «Информационные технологии и системы», «Автоматизированные информационные системы», «Информационный менеджмент»  
и другим смежным специальностям.

УДК 004.05
ББК 32.973.202

И85

Р е ц е н з е н т ы:
Князев В.В., доктор технических наук, доцент;
Роганов А.А., кандидат технических наук, доцент

А в т о р:
Исаев Георгий Николаевич, кандидат технических наук, доцент кафедры информационных технологий и систем Российского государственного гуманитарного университета

ISBN 978-5-16-013101-6 (print)
ISBN 978-5-16-105883-1 (online)
© Исаев Г.Н., 2017

Введение

В современном мире происходит интенсивное внедрение информационных систем (ИС). На проектирование, построение и функционирование ИС направляются значительные ресурсы. Вместе 
с тем, направляемые на ИС капиталовложения иногда не обеспечивают ожидаемого эффекта. С особой остротой этот вопрос относится 
к функционированию ИС организационной сферы. Часто спроектированные и принятые в эксплуатацию ИС на стадии функционирования снижают технико-экономические показатели, не отвечают 
проектным требованиям. Наиболее критичной стороной проблемы 
качества ИС (КИС) является то, что выдаваемая пользователю результатная информация бывает недостоверной, неполной, несвоевременной и др. Применение информации неудовлетворительного 
качества ведет к ухудшению качества решений, к снижению эффективности управления соответствующим хозяйственным комплексом. 
Проблема качества ИС имеет и социальный аспект. Плохое качество ИС сдерживает развитие информационной индустрии, снижает конкурентоспособность информационной продукции, престиж 
фирмы-разработчика и государства. По мере истощения природных 
ресурсов все более отчетливо будет проявляться необходимость перехода от экстенсивных способов решения проблем к интенсивным, 
качественным методам решения проблем, и не в последнюю очередь 
к качеству ИС различного класса и назначения. В контексте проблем 
развития общества проблема КИС приобретает системный характер. 
Лучшие умы всегда придавали большое значение качеству в развитии общества. Русский философ Ильин И.А. писал: «Русскому 
народу есть только один исход и одно спасение — возвращение к качеству и его культуре, ибо количественные пути исхожены, выстраданы и разоблачены, а количественные иллюзии на наших глазах 
изнашиваются до конца. Верим и знаем: придет час и Россия восстанет из распада и унижения и начнет эпоху нового расцвета лишь 
после того, как русские люди поймут, что спасение надо искать в качестве» [цит. по 4].
Мировое сообщество принимает определенные меры по решению 
проблем качества. Общие требования сообщества к качеству определены международными стандартами Международной организации 
по стандартизации (ИСО). Версия стандарта ИСО 9001:2015 определяет требования к нормативным документам на системы управления качеством [126]. Эта версия устанавливает новые, единые требования по совершенствованию систем качества различных отраслей. Следует отметить, что первая редакция стандартов ИСО серии 
9000 вышла в конце 80-х годов [41, 42, 130–132]. Эти стандарты уста

новили требования к системам обеспечения качества. Возникло самостоятельное направление менеджмента — менеджмент качества. 
Управление качеством стало одним из эффективных направлений 
совершенствования качества ИС. За рубежом современные методы 
менеджмента качества связывают с методологией TQM (total quality 
management) — всеобщим (тотальным) менеджментом качества [1, 
4, 125]. 
Более конкретное рассмотрение вопросов качества относительно 
ИС и их компонентов содержится в соответствующих сериях международных и национальных стандартов. Современные стандарты 
(ИСО/МЭК 15288. Системная инженерия. Процессы жизненного 
цикла систем, ГОСТ Р ИСО 9001–2001.Системы менеджмента качества. Требования, ИСО 9003. Системная и программная инженерия и др.) отражают общие требования к построению рациональных процессов управления качеством компонентов в рамках 
жизненного цикла систем. Стандарты способствуют улучшению 
качества ИС и инвариантны типу ИС и организаций. 
В настоящее время более четко обозначилось то, что передовые 
рубежи социального прогресса будут занимать те страны, которые 
решат проблему эффективной генерации и применения информации 
необходимого качества. Значимый вклад в этом направлении внесли 
отечественные ученые: Белоногов Г.Г., Гиляревский Р.C., Данчул А.Н., 
Дружинин Г.В., Колин К.К., Костогрызов А.И., Курбаков К.И., Липаев В.В., Мальцева С.В., Надеждин Е.Н., Сергеева И.В., Серов В.Р., 
Синавина В.С., Тельнов Ю.Ф., Тихонов А.Н., Харкевич А.Н., Черешкин Д.С.,Черный А.И. и др., и зарубежные — Edmans A., Eppler 
M., Herget J., Kahn B.K., Marchand D., Schutz T., Skalski D., Freytag J. 
и др.
Следует отметить, что в настоящее время усиливается общая тенденция непрерывного роста объемов и усложнения современного 
производства. Эти и другие факторы обусловливают в перспективе 
постоянное возрастание требований к качеству ИС на всех стадиях 
их жизненного цикла — исследования, проектирования, построения, функционирования (эксплуатации). Исторически сложилось так, что для совершенствования качества ИС используются 
отдельные, часто хорошие разработки, но они слабо связаны между 
собой, качество их построения и применения часто ухудшается 
по причине отсутствия системного представления, концепции качества ИС. Усиливаются противоречия между необходимостью системного улучшения качества принимаемых решений, с одной стороны, и неадекватным качеством современных ИС, обеспечивающих эти решения, — с другой. Для снятия противоречия 
необходимо разнообразные, подчас хорошие, но слабо связанные 
процессы, методы и средства интегрировать посредством логики 

определенной системы. Эта система должна обладать комплексом 
креативных свойств, в частности, способностью системного и активного воздействия на качество ИС в целом и на качество ее компонентов. Сложную проблему КИС можно решать разными путями. 
Наиболее рациональным представляется путь создания и реализации теории и методологии совершенствования качества информационных систем (СКИС). В контексте СКИС решаются многие 
проблемы улучшения качества, в том числе и управление качеством 
информационных систем (УКИС) с учетом стадий их создания 
и функционирования.
Достаточно определенно обозначилось противоречие между 
парадигмой развития качества ИС на базе отдельных разработок 
и парадигмой, базирующейся на новой научной концепции с соответствующими атрибутами. Пришло время перехода от лоскутноотрывочных разработок к совершенствованию качества ИС на теоретико-методологической основе, составляющей новую парадигму качества ИС. Настала пора смены парадигм.
Поэтому общей целью настоящей монографии является изложение результатов исследования и разработки теоретических и методологических основ качества ИС в рамках семантики совершенствования качества информационных систем. Результаты работ как 
реализация цели представляются в виде соответствующего комплекса моделей, методов и средств совершенствования качества ИС.
Для достижения указанной цели в работе поставлены и решены 
следующие основные задачи, имеющие теоретико-методологический 
и технологический аспекты.
Теоретико-методологический аспект.
1. Анализ состояния проблемы качества информационных систем 
и определение перспективных направлений в развитии теории и методологии КИС.
2. Разработка многоуровневой структуры парадигмы как модели 
теории совершенствования качества информационных систем, составляющей основу теории КИС в виде понятийного аппарата, 
свойств, структуры и процессов, определяющие последовательность 
и способы решения задач, а также содержание и границы предметной области рассматриваемой проблемы.
3. Разработка структуры и порядка реализации методологии качества информационных систем в виде базовых компонентов методологии: принципы, логика организации, модели, методы, средства.
4. Разработка комплекса концептуальных, математических 
и компьютерных моделей как базовых компонентов теории и методологии комплексного развития качества информационных 
систем в составе:
 
• модели структурно-параметрического синтеза автоматизированной системы управления качеством ИС и ее компонентов;

• обобщенной модели автоматизированного управления качеством 
ИС как основы для построения и развития частных моделей 
управления КИС;
 
• модель автоматизированного измерения качества ИС;
 
• модели автоматизированной оценки качества ИС, в составе которой частные модели: модель автоматизированного определения 
состава первичных показателей качества ИС на основе кластерного анализа статистической структуры дефектов работы ИС, 
модель автоматизированного определения обобщенных показателей качества ИС на основе регрессионного анализа функциональной зависимости между показателями и дефектами ИС.
5. Разработка метода синтеза Комплексной системы управления 
качеством ИС (КС УКИС) как автоматизированной информационно-управляющей системы нового типа, реализующей систематический анализ и непрерывное совершенствование КИС на информационно-технологическом уровне в реальном времени и на организационно-техническом уровне в регламентном времени.
6. Разработка метода анализа многомерной статистической структуры дефектов ИС на основе разработки комплекса моделей, классификаторов по ряду категорий КИС, форматов документов, инструкций по обработке данных на ЭВМ.
7. Разработка методики синтеза определений (дефиниций) понятий предметной области КИС посредством набора принятых 
правил, иерархического соподчинения и отображения лексем каждого понятия в табличной форме, распознавания свойств по каждой 
лексеме и синтеза определения понятия.
8. Проведение экспериментальных исследований разработанных 
моделей, методов и средств автоматизированного управления качеством информационных систем с целью выявления адекватности 
и работоспособности созданных моделей, методов и средств.
9. Разработка рекомендаций по комплексному автоматизированному управлению качеством ИС.
Технологический аспект.
1. Разработка метода контроля автоматизированной обработки 
данных, который, в отличие от имеющихся методов, автоматически 
определяет и восстанавливает достоверные значения показателей 
табличных документов в реальном времени без участия оператора 
ЭВМ и др.
2. Разработка модели взаимодействия технологических процессов 
автоматизированной обработки данных КС УКИС и управляемых 
ИС в соответствии с моделью структурно-параметрического синтеза 
УКИС. 
Комплексный характер рассматриваемой проблемы обусловливает соответствующий арсенал необходимых инструментов — ме

тодов, методик, вычислительных средств и др. Решение задач теоретического и экспериментального характера базируется на создании 
и применении моделей рассматриваемой методологии. Для построения моделей применены средства системного анализа, теории 
систем, теории информационных систем, теории управления, теории 
вероятностей и математической статистики, теории квалиметрии 
и др. В рамках экспериментов проводится построение и исследование компьютерных моделей. 
В решении любого класса задач присутствует вектор, указывающий объект исследования. Таким объектом в нашей работе является определенный состав категорий. Эти категории в целом составляют процессы создания и эксплуатации информационных систем, 
технологических процессов обработки данных, систем управления. 
Категории и классы объектов в работе рассматриваются в различном 
объеме. Этот объем определяется прежде всего характером решаемых 
задач, уровнем имеющегося знания об объекте и др.
В рамках объекта исследования выделяется и предмет исследования. Если объект исследования может предполагать довольно значительный класс категорий реального мира, вплоть до природы, 
общества и мышления в целом, то предмет исследования — это гораздо более узкая категория. Обычно в научном исследовании 
предмет исследования выделяется в рамках объекта исследования. 
Предмет исследования предполагает определенную часть, аспект 
объекта. 
В работе предметом исследования определены свойства, структура и закономерности информационных процессов и систем в границах предметной области качества ИС. Каждая из указанных категорий в работе рассматривается с различными глубиной и масштабом. Последние определяются той мерой, которая диктуется, 
прежде всего, необходимым уровнем адекватности создаваемых моделей, погрешности решения задач работы. Так, например, информационные системы как главный объект исследования рассматриваются по широкому классу ИС с глубиной анализа на уровне семантических, синтаксических и прагматических свойств. 

Глава 1 
 ТеореТико-меТодолоГические услоВия 
соВершенсТВоВания качесТВа 
информационных сисТем

С позиций системного подхода управление качеством целесообразно рассматривать в контексте совершенствования КИС. 
Проблему качества ИС невозможно решить без определения теоретических и методологических условий, обозначающих необходимость и достаточность гносеологической базы СКИС, особенно 
на первых этапах рассмотрения проблемы. Условие необходимости 
и достаточности можно задать посредством определения структуры 
парадигмы и методологических положений СКИС [98, 101, 185].
Адекватность решения задач СКИС во многом будет определяться 
наличием соответствующей системы категорий, составляющих 
структуру и содержание проблемы КИС. В этом плане формирование 
парадигмы должно быть направлено на обеспечение целостности 
теоретико-методологической базы КИС, что обусловливает взаимосвязь этих категорий. Первоначальным этапом является определение 
структуры парадигмы СКИС, которое в общем случае целесообразно 
выполнять после анализа состояния проблемы, выполненного 
в [124]. Здесь с целью лучшего анализа проблемы и определения 
задач рассмотрена, в соответствии с принципом историзма, эволюция процессов, методов и средств совершенствования качества 
ИС по периодам с лагом в 10 лет с 1960-х годов по 2008 год.
Обзор литературных источников по проблеме позволяет констатировать следующее.
1. Выполненные работы в той или иной мере отражают отдельные 
вопросы улучшения качества ИС. Имеются единичные работы, содержащие системное отображение предметной области СКИС, отражающие взаимосвязь теории и методологии СКИС.
2. Рассматриваются, в основном, отдельные стороны по решению 
задач СКИС, не отражая проблему разработки концепции СКИС 
на системном уровне. 
3. Относительно проблемы СКИС в имеющейся литературе отсутствует комплекс моделей, методов и средств, которые могли бы 
обеспечить решение задач СКИС на единой теоретико-методологической платформе, например, многомерного измерения и оценки 
качества ИС, определения состава показателей качества посредством 
кластер-анализа многомерной статистической структуры дефектов ИС.

4. Не определен метод синтеза в решении задач СКИС, в частности, синтеза Комплексных систем управления качеством ИС, 
а также синтеза других компонентов СКИС как инструментов креативного управления качеством ИС. 
5. С учетом вышеизложенного определены актуальность, цель, 
задачи и другие характеристики настоящей работы, указанные во 
введении.

1.1. определение сТрукТуры парадиГмы 
соВершенсТВоВания качесТВа информационных сисТем

Решение проблемы СКИС возможно при условии создания и реализации соответствующей методологии как способа познания [101, 
124, 185]. Вместе с тем, создание адекватной методологии возможно 
при условии определения содержания проблемы как результата познания, часто представляемого в виде теории. При отсутствии теории 
применяют парадигму. В нашем случае слово «парадигма» применяется в значении «парадигма научная» — теория (или модель постановки проблемы), принятая в качестве образца решения исследовательских задач1. Поскольку в настоящее время не создана теория 
СКИС, то на начальном этапе целесообразно определить парадигму, 
точнее, ее структуру, как дескриптивную модель СКИС. В общенауч ном понимании структура парадигмы формируется без жестких требований, особенно на начальных этапах [197]. Вместе с тем, в нашем 
случае эта структура должна предусматривать, прежде всего, возможность реализации трех непременных условий [100].
1. Определение и решение первоочередного комплекса научных 
и практических задач проблемы КИС.
2. Обеспечение проверки на достоверность и работоспособность 
определенных результатов исследований по задачам СКИС, например, созданных моделей СКИС.
3. Осуществление перманентного процесса формирования состава и взаимосвязи категорий СКИС, обеспечивающего целостность и развитие теории и методологии СКИС. 
С позиций системного подхода СКИС можно идентифицировать 
как систему. Парадигма СКИС может быть определена в виде развернутого набора понятий, отображающих содержание СКИС. В эту 
парадигму прежде всего входят следующие категории, определяющие 
условия формирования понятий.
1. Свойства СКИС. Отображают сущность, содержание, значение 
СКИС. Свойство является одной из центральных категорий СКИС 
и представляется здесь как форма проявления сущности, качества 

1 
Новая философская энциклопедия: в 4-х т. / Ин-т философии РАН. М.: 
Мысль, 2001. Т. 3. С. 193.

ИС — понятия, признаки, параметры, взятые в их взаимосвязи 
и взаимодействии.
2. Структура СКИС. Представляется как необходимый состав 
и способ взаимосвязи и взаимодействия компонентов в соответствии 
с логикой их организации. Компоненты отображаются набором категорий — теорий, методов, средств, предметов и процессов информационного пространства. 
3. Закономерности процессов, связанных с созданием и функционированием систем СКИС и отображающих трансформацию их качества через понятия. Процессы происходят во временном и пространственном измерениях. Формой временного отображения закономерностей может быть принята историческая шкала, а также 
частные шкалы эволюции. Формой пространственного проявления 
закономерностей может быть принята шкала взаимосвязи ИС с реальными объектами, отображающими как внешнюю, так и внутреннюю среды. 
4. Методы и средства, обеспечивающие реализацию процессов 
СКИС. Они являются своеобразными инструментами СКИС в виде 
состава категорий организационного, информационного, технологического, технического, программного характера, отображаемых 
соответствующими понятиями. 
С учетом вышеизложенных условий можно отобразить элементы 
верхнего уровня иерархии структуры парадигмы СКИС в следующем 
виде (рис. 1.1).

рис. 1.1. Верхний уровень структуры парадигмы СКИС

Решение задач СКИС будет постоянно сопровождаться возникновением новых элементов, понятий и необходимостью формирования их дефиниций. Отсюда актуализация парадигмы СКИС представляется перманентным процессом. Более развернутую структуру 
парадигмы СКИС целесообразно представить в виде таблицы, отображающей содержание СКИС трехуровневой системой элементов