Інтерактивні моделі та методи планування типових проєктів

Abstract

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 122 Комп’ютерні науки (12 Інформаційні технології). Черкаський державний технологічний університет, Міністерство освіти і науки України, Черкаси, 2025. У дисертаційному дослідженні вирішено актуальну науково-прикладну задачу розвитку науково-методологічного базису управління проєктами за рахунок створення інтерактивних моделей і методів планування типових проєктів. Для визначення завдання дослідження проведено аналіз інтелектуальних систем управління проєктами та існуючих інформаційних технологій, які можуть бути використані для розв’язання задач планування проєктів. Встановлено обмеження існуючих інтелектуальних систем в задачах планування проєктів, поставлені завдання дослідження, сформульовані вимоги та визначено напрям подальшого дослідження. Підготовлено концепцію доповнення інструментальних засобів планування проєктів інтелектуальними надбудовами, які здатні реалізовувати алгоритми машинного навчання та інтелектуального аналізу експертних, історичних, та нормативних даних для планування проєктів. На відміну від існуючих інструментів, ця концепція не вимагає значних витрат на розробку функціонально повних засобів планування проєктів і забезпечує автоматичне наповнення інструментальних програмних засобів планування проєктів інформацією, необхідною для розрахунку PSND. У роботі запропоновано створювати інтелектуальні надбудови над інструментальними програмними засобами управління проєктами, які беруть на себе функції інтерактивного інтелектуального інтерфейсу для автоматичного розпізнавання мовлення та підготовки інформації для розрахунку планів проєктів в інструментальних програмних засобах. На основі аналізу особливостей задачі інтелектуалізації інструментів планування проєктів показано, що найбільш ефективним в динамічних умовах розвитку середовища проєкту є реактивний підхід. Він не вимагає виконання дій щодо аналізу природномовного тексту, що дозволяє створювати засоби, здатні сприймати інформацію в інтерактивному режимі від різних учасників проєкту одночасно та довільною мовою. Цей підхід отримав подальший розвиток у частині створення багатомовних систем та інтелектуалізації процесів планування проєктів. Показано, що створення нейромережі, у якій величини впливів нейронів на вихідні реакції визначатимуться статистичними характеристиками фрагментів природномовних текстів, дозволить усунути необхідність постійного перенавчання системи в динамічному середовищі проєктного менеджменту, зменшить витрати й час підготовки такої системи до реального використання в проєктах. Сформовано науково-методологічний базис дослідження, який базується на оцінці моделей, методів і засобів штучного інтелекту та проєктного менеджменту стосовно задачі цифрової трансформації проєктного менеджменту за рахунок інтелектуалізації планування проєктів. Розроблено інформаційну модель взаємодії менеджерів і спеціалістів, зайнятих в процесах планування проєктів, яка вимагає на порядок менше витрат праці на створення систем, здатних формувати стратегічні, робочі та оперативні плани проєктів. Для автоматичного розпізнавання мовлення виконано аналіз структури природномовних висловлювань та розроблено багатомовну рефлекторну інтелектуальну модель ідентифікації змісту тексту. В основі запропонованої моделі лежать виділення із змісту природномовного тексту інформації, що визначає дії планувальника проєкту за допомогою декомпозиції вхідних природномовних текстів на класи, згідно сформульованих правил для розподілу елементів тексту по цим класам. Показано, що ґрунтуючись на запропонованій моделі, можна визначити структуру природномовних висловлювань, які відображають взаємодію команди з планувальником проєктів і які повинні оброблятися інтелектуальною системою. Джерелом запропонованих моделей дій по плануванню проєктів у формі контент-сценаріїв та сценаріїв дій є природномовне представлення інформації від експертів, документації та історичних джерел. Запропоновано створити інтерактивну інтелектуальну систему, здатну сприймати та обробляти інформацію звичайною природною мовою та приймати рішення щодо плану проєкту, з урахуванням попереднього досвіду планової роботи конкретних керівників і спеціалістів та величини відхилень від плану. Вироблено підхід до застосування методів машинного навчання для вироблення адекватних реакцій на природномовну інформацію від членів команд проєктів, документації та з історичних даних. Це дозволяє провести інтелектуальний аналіз даних з вказаних джерел та прийняти раціональні рішення по плану проєкту. Виділено місце інтерактивних моделей і методів планування типових проєктів в інформаційній технології управління проєктами, як основного інструменту інтелектуалізації процесів з підготовки планування. Виділено функції планування проєктів, які розширюють гнучкі методології управління проєктами взагалі, і методологію Scrum зокрема, і можуть бути реалізовані в інтерактивній інтелектуальній надбудові планування типових проєктів (ІІНПТП). Запропоновано комплексний метод інтерактивного планування типових проєктів, який включає метод вироблення адекватних реакцій на потоки вхідних даних та рефлекторний метод врахування історичних даних. В основі методу вироблення адекватних реакцій на потоки вхідних даних в ІІНПТП лежить, створена на основі реактивного підходу, багатомовна рефлекторна інтелектуальна модель ідентифікації змісту тексту. Цей метод дозволяє мінімізувати невизначеність параметрів проєктів та автоматично сформувати інформаційне середовище інструментальних засобів планування проєктів. Наведено основні переваги цього методу, які дозволяють використовувати його для створення ІІНПТП. Удосконалено рефлекторний метод врахування історичних даних в PSND проєкту. Отримана, за допомогою цих методів, інформація, є основою створення цифрових двійників об’єктів і процесів проєктів, взаємодія яких, у відповідності з логікою виконання проєктів, дозволяє створювати реалістичні стратегічні, робочі і оперативні плани проєктів. Запропонована макроструктура інтерактивної інтелектуальної технології планування типових проєктів. Основна частина якої, виділена як інтерактивна інтелектуальна надбудова над інструментальними програмними засобами управління проєктами. Розроблено структуру інформаційної бази та алгоритми навчання (вироблення рефлексів) та вироблення реакцій ІІНПТП у вигляді контент-сценаріїв та сценаріїв дій по плануванню проєктів. Розроблено методику експериментальних досліджень по оцінці ефективності ІІНПТП щодо обробки мовно-незалежної природномовної інформації для планування проєктів, яка налаштована на експериментальну перевірку, саме, багатомовної системи та на визначення відмінностей між ефективністю планування на різних мовах. В рамках методики відібрано три проєкти для експериментальних досліджень, проведення яких показало високу ефективність розпізнавання змісту природномовних звертань до інтерактивної інтелектуальної надбудови планування типових проєктів. Це дозволяє перейти до створення промислової інтерактивної інтелектуальної надбудови планування типових проєктів. Таким чином, у ході дослідження було досягнуто мети дослідження - автором представлено розроблені модель та метод багатомовної інтерактивної інтелектуальної системи планування проєктів та проведено її експериментальну апробацію. Створення ІІНПТП дозволяє вирішити науково-практичну задачу цифрової трансформації проєктного менеджменту за рахунок інтелектуалізації процесів планування проєктів, що підвищує реалістичність планів та зменшує ризики їх невиконання. Запропоновані моделі, методи і засоби можуть бути використані для удосконалення існуючих систем управління проєктами на базі сучасних цифрових технологій. Практичне значення одержаних результатів підтверджується використанням результатів дисертаційної роботи в процесі виконання проєктів в ТОВ «Вапняковий папір України» в 2024-2025 роках, а саме: − використання концепції доповнення інструментальних засобів планування проєктів інтелектуальними надбудовами, дозволило не розробляти нові інтелектуальні засоби планування проєктів, а використовувати програмно-інформаційні надбудови над існуючими програмами, зокрема над MS Project; − реактивний підхід, модель та метод створення інтелектуальних програмних засобів, метод вироблення адекватних реакцій на природномовну інформацію команд проєктів та метод врахування історичних даних в плані проєкту, дозволили створити інтерактивну інтелектуальну надбудову планування типових проєктів (ІІНПТП) над інструментальними засобами управління проєктами (MS Project), здатну сприймати інформацію в інтерактивному режимі від різних учасників проєкту одночасно і на довільній мові; Як показали результати проєктної діяльності компанії впровадження багатомовної інтерактивної інтелектуальної надбудови планування типових проєктів, яка розроблена на основі інтерактивних моделей і методів планування типових проєктів та реактивного підходу до створення інтелектуальних систем, дозволяє з меншими витратами і більш точно використовувати інформаційний ресурс компаній задля розробки реалістичних планів проєктів. Було успішно апробовано ІІНПТП і встановлено, що вона здатна за мінімальної участі людини формувати плани проєктів на основі накопиченої в попередніх проєктах інформації, експертних знань та документації й вибирати адекватні дії по формуванню плану проєкту. Це дослідження дає нові інструменти для методологій управління проєктами і є стратегічно важливим для майбутнього розвитку проєктно-орієнтованих компаній, бо наблизило їх до трансформації проєктного менеджменту за рахунок інтелектуалізації процесів планування проєктів. Отриманий результат дозволяє і в подальшому, інтелектуалізувати процес планування проєктів, що зменшить витрати на управління проєктами, підвищить точність та реалістичність планів проєктів, що в свою чергу підвищить ймовірність своєчасного виконання наступних проєктів. В цілому, принципи, підхід, структури і технології, запропоновані в концепції, дозволяють використовувати це не тільки в компаніях України, а й інших країн світу, які використовують інструментальні програмні засоби управління проєктами. ABSTRACT Dissertation for obtaining the scientific degree of Doctor of Philosophy in the specialty 122 Computer Sciences (12 Information Technologies). Cherkasy State Technological University, Ministry of Education and Science of Ukraine, Cherkasy, 2025. The dissertation research solves the topical scientific and applied problem of developing a scientific and methodological framework for project management by creating interactive models and methods for planning typical projects. To define the research task, an analysis of intelligent project management systems and existing information technologies that can be used to solve project planning problems was carried out. The limitations of existing intelligent systems in project planning tasks are identified, research objectives are set, requirements are formulated, and the direction of further research is determined. The concept of supplementing project planning tools with intelligent add-ons that can implement machine learning and intelligent analysis algorithms for expert, historical, and regulatory data for project planning has been prepared. Unlike existing tools, this concept does not require significant costs for the development of functionally complete project planning tools and ensures that project planning software tools automatically fill in the information required to calculate PSND. The paper proposes to create intelligent add-ons over project management software tools that take on the functions of an interactive intelligent interface for automatic speech recognition and preparation of information for calculating project plans in the software tools. Based on the analysis of the peculiarities of the task of intellectualising project planning tools, it is shown that the most effective approach in the dynamic conditions of the project environment is a reactive approach. It does not require any actions to analyse natural language text, which allows creating tools that can receive information interactively from different project participants simultaneously and in any language. This approach has been further developed in terms of creating multilingual systems and intellectualising project planning processes. It has been shown that the creation of a neural network in which the magnitude of neuronal influences on output reactions is determined by the statistical characteristics of fragments of natural language texts will eliminate the need for constant retraining of the system in a dynamic project management environment, reduce the cost and time of preparing such a system for real use in projects. It is shown that the creation of a neural network in which the magnitude of neuronal influences on the output reactions will be determined by the statistical characteristics of fragments of natural language texts will eliminate the need for constant retraining of the system in the dynamic environment of project management, reduce the cost and time of preparing such a system for real use in projects. The scientific and methodological basis of the study has been formed, which is based on the evaluation of models, methods and tools of artificial intelligence and project management in relation to the task of digital transformation of project management through the intellectualisation of project planning. An information model for the interaction of managers and specialists involved in project planning processes was developed, which requires an order of magnitude less labour to create systems capable of generating strategic, work and operational project plans. For automatic speech recognition, we analysed the structure of natural language utterances and developed a multilingual reflexive intelligent model for identifying text content. The proposed model is based on the extraction of information from the content of natural language text that determines the actions of the project planner by decomposing the input natural language texts into classes, according to the formulated rules for distributing text elements into these classes. It is shown that, based on the proposed model, it is possible to determine the structure of natural language statements that reflect the interaction of the team with the project planner and which should be processed by an intelligent system. The source of the proposed models of project planning actions in the form of content scenarios and action scenarios is the natural language representation of information from experts, documentation, and historical sources. It is proposed to create an interactive intelligent system capable of perceiving and processing information in ordinary natural language and making decisions on the project plan, taking into account the previous experience of the planned work of specific managers and specialists and the magnitude of deviations from the plan. An approach to applying machine learning methods to develop adequate responses to natural language information from project team members, documentation, and historical data has been developed. This allows for intelligent analysis of data from these sources and rational decision-making on the project plan. The place of interactive models and methods for planning typical projects in project management information technology as the main tool for intellectualising planning processes is highlighted. The project planning functions that extend flexible project management methodologies in general, and the Scrum methodology in particular, and can be implemented in the interactive intellectual project planning add-on (IIPATP) are highlighted. A comprehensive method for interactive planning of typical projects is proposed, which includes a method for developing adequate responses to input data streams and a reflexive method for taking into account historical data. The method of developing adequate responses to input data streams in IIPATP is based on a reactive approach, a multilingual reflexive intelligent model of text content identification. This method allows minimising the uncertainty of project parameters and automatically forming the information environment of project planning tools. The main advantages of this method are presented, which allow it to be used to create IIPATP. The reflexive method of taking into account historical data in the project PSND has been improved. The information obtained using these methods is the basis for creating digital twins of project objects and processes, the interaction of which, in accordance with the logic of project implementation, allows creating realistic strategic, work and operational project plans. The macro structure of an interactive intelligent technology for planning typical projects is proposed. The main part of which is allocated as an interactive intellectual add-on over project management software tools. The structure of the information base and algorithms for learning (developing reflexes) and developing IIPATP reactions in the form of content scenarios and action scenarios for project planning have been developed. A methodology for experimental research to evaluate the effectiveness of IIPATP in processing language-independent natural language information for project planning has been developed, which is aimed at experimental testing, in particular, a multilingual system and at determining the differences between planning efficiency in different languages. As part of the methodology, three projects were selected for experimental research, which showed the high efficiency of recognising the content of natural language appeals to the interactive intellectual superstructure for planning typical projects. This allows us to move on to the creation of an industrial interactive intellectual superstructure for planning typical projects. Thus, the study achieved the aim of the research - the author presented the developed model and method of a multilingual interactive intelligent project planning system and conducted its experimental testing. The creation of the IIPATP allows solving the scientific and practical task of digital transformation of project management by intellectualising project planning processes, which increases the feasibility of plans and reduces the risks of their failure. The proposed models, methods and tools can be used to improve existing project management systems based on modern digital technologies. The practical significance of the results obtained is confirmed by the use of the results of the dissertation in the process of implementing projects at LLC ‘Limestone Paper of Ukraine’ in 2024-2025, namely - the use of the concept of supplementing project planning tools with intelligent add-ons, allowed not to develop new intelligent project planning tools, but to use software and information add-ons over existing programs, in particular, MS Project; - a reactive approach, model and method for creating intelligent software tools, a method for developing adequate responses to natural language information from project teams, and a method for taking into account historical data in the project plan, allowed the creation of an interactive intelligent project planning add-on (IIPATP) over project management tools (MS Project), capable of receiving information interactively from different project participants simultaneously and in an arbitrary language; As the results of the company's project activities have shown, the introduction of a multilingual interactive intellectual project planning add-on, developed on the basis of interactive models and methods for planning typical projects and a reactive approach to creating intelligent systems, allows companies to use their information resources more cost-effectively and accurately to develop realistic project plans. The IIPATP has been successfully tested and found to be able to generate project plans with minimal human intervention based on information, expertise, and documentation accumulated in previous projects and to select adequate actions to formulate a project plan. This study provides new tools for project management methodologies and is strategically important for the future development of project-oriented companies, as it brings them closer to the transformation of project management by intellectualising project planning processes. The result obtained allows us to further intellectualise the project planning process, which will reduce project management costs, increase the accuracy and realism of project plans, which in turn will increase the likelihood of timely implementation of subsequent projects. In general, the principles, approach, structures, and technologies proposed in the concept allow it to be used not only in companies in Ukraine but also in other countries that use project management software tools.