Распределенные системы определения работоспособности информационных комплексов управления Говорский Александр Эдуардович

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1. Распределешше корпоративные информационные системы территориального уровня ; 15

1:1. Анализ распределенных корпоративных систем ...15

1.2. Корпоративная вычислительная. сеть построения по технологии .VLAN-. 27

1.3. Анализ распределенных систем, на основе, аппарата стохастических сетей. 37

1.4. Обеспечение качества сервиса а информационных распределенных системах 51

Основные результаты;. , 73

Глава 2. Проектирование информационных систем контроля и.управления-распределенными организационно - производственшми комплексами , 75

2.1; Предпроекгаое обследование предметной области при построении корпоративных ИСКУ . 75

2.2. Структуризация распределенной системы управления базами данных на стадии проектирования по критерию работоспособности...; :. 85

2.3. Корпоративные информационные системы управления производством.. .; 103

2.4. Пространственно - распределенные динамические системы 116

Основные результаты. ; :.. 130

Глава 3 Моделирование распределенных систем 132

3.1. Технология распределенного моделирования 132

3.2. Анализ состояния геотехнических объектов на основе геоинформационного моделирования 145

3.3. Дискретное моделирование информационных сетей. 163

3.4. Геоинформационное моделирование распределенных коммуникаций. 189

Основные результаты 200

Глава 4. Техническое обеспечение эксплуатации распределенных систем 202

4.1. Управление эксплуатацией территориалыш-распределенных систем 202

4.2. Оценка состояния распределенных месторождений 219

4.3. Построение информационно-управляющих комплексов для распределенных энергообъектов и производств 232

4.4. Извлечение распределенной информации для корпоративных вычислительных сетей. 256

4.5. Перераспределение информации в распределенной информационно-вычислительной системе 271

4.6. Обеспечение процессов маршрутизации в распределенных сетях 282

Основные результаты 296

Глава 5. Обеспечение работоспособности информационно-вычислительных систем контроля и управления в распределенных комплексах ; 299

5.1. Многофункциональные распределенные системы контроля работоспособности и управления. 300

5.2. Повышение надежности функционирования информационно-управляющих систем на основе моделирования 310

5.3. Функционирование распределенных вычислительных систем в режиме синхронизации и контроля 324

5.4. Модели надежности программных средств 343

5:5. Алгоритмы практической реализации моделей 365

Основные результаты. 382

Заключение 385

Литература 390

• Корпоративная вычислительная. сеть построения по технологии .VLAN-.
• Предпроекгаое обследование предметной области при построении корпоративных ИСКУ
• Анализ состояния геотехнических объектов на основе геоинформационного моделирования
• Управление эксплуатацией территориалыш-распределенных систем

Введение к работе

Корпоративная, деятельность в распределенных производственно-технологических, организационно-административных и технико-экономических комплексах уже не в состоянии осуществляться без поддержки информационных систем. Очевидно, что корпоративные распределенные информационные системы (КРИС) должны быть, прежде всего, сетевого типа. При этом: необходимо решать в: проблемно-ориентированной области комплекс задач системного характера, охватывающие стадии проектирования (предпроектное исследование предметной области, структуризация и многофункциональность распределенной системы, адаптируемость и динамичность корпоративных сетей); технологического создания (анализ принципов построения, информационная технологичность и формализуемость методологии создания КРИС, учет стохастичности при обеспечении качества создаваемых систем) и эксплуатации (техническое обеспечение использования сетей, оценивание состояния отдельных звеньев сетей, извлечение и перераспределение информации).

Основными вопросами при применении КРИС являются контроль качества функционирования и управление по тому или иному критерию оптимальности состояния сети. Причем создание алгоритмических основ контроля и управления корректируется и модифицируется на основе моделирования КРИС с использованием распределенного моделирования, геоинформационного моделирования, дискретного моделирования и моделирования коммуникационных структур. Для чего необходимо создание основных предпосылок - математического описания предметной области, алгоритмического обеспечения всех моделирующих процедур и программного продукта. Поскольку КРИС представляет собой сложную систему с ответственными функциями, то особую важность приобретают вопросы ее функциональной надежности с обеспечением надеашости вычислительного процесса и программного обеспечения в том числе.

При этом следует отметить, что необходимость системных исследований наиболее ярко проявляется на начальном этапе создания информационных систем контроля и управления (ИСКУ) этапе предпроектного обследования. Технологические приемы предпроектного обследования в настоящее время остаются настолько уникальными, что их до сих пор можно отнести скорее к области искусства, нежели рассматривать как результат научного или инженерного исследования.

Вместе с тем, предпроектное обследование различных предметных областей (ПрО) обладает рядом общих черт, которые при соответствующей математической, информационной, алгоритмической и программной г проработке также МОГУТ быть автоматезированны, что позволяет значительно повысить качество предпроектного обследования (ГШО) при создании ИСКУ распределенных организационно - производственных комплектов

В настоящее время на всех этапах создания ИСКУ используется CASE-средства, охватывающие обширную область поддержки многочисленных технологий разработки ИСКУ: от простых средств анализа и документирования до полномасштабных средств автоматизации, покрывающих весь жизненный цикл ИСКУ. CASE-средства снимают часть технологических проблем, возникающих при-построении ИСКУ и представляют собой инструмент облегчения взаимодействия разработчиков различных квалификаций.

До последнего времени уровень понимания того, как должна функционировать будущая ИСКУ, чтобы удовлетворять предъявляемым к ней требованиям, полностью зависел от индивидуальных способностей руководителей разработки проектов. Нечеткость и неполнота системных требова ний, нерешенные вопросы и ошибки, допущенные при анализе и проектировании, порождают на последующих этапах трудные, часто неразрешимые проблемы. И в итоге приводят как к значительным затратам на создание и эксплуатацию, так и к неэффективному функционированию всей системы в дальнейшем.

Как известно, в настоящее время все большую значимость приобретают задачи разработки систем связи, контроля работоспособности и управления для распределенных на большой площади технических и технологических объектов. К таким объектам молено отнести магистральные и распределительные электрические и тепловые сети, комплексы насосных и компрессорных подстанций нефти- и газопроводов, автоматизированные комплексы экологического мониторинга параметров окружающей среды, многостадийные пространственно распределенные перерабатывающие производства и т.п.

Пространственная распределенность технических и технологических объектов накладывает дополнительные требования к структуре системы управления. Дополнительные требования к системе управления обусловлены возрастающими затратами на передачу сигналов контроля и управления в зависимости от расстояния. Молшо утверждать, что при увеличении расстоянии между объектами автоматизации, затраты на систему связи, а значит и на всю систему управления, возрастают.

Другим фактором, требующим рассмотрения пространственно распределенной системы управления и связи как единого комплекса, является вид сигналов контроля и управления и требования к временным и качественным параметрам сигналов при прохождении в системе связи. Так, например, задержка сигнала или его искажение может привести к вычислению ошибочных или вовсе недопустимых управляющих воздействий и, как следствие, к экономическим потерям.

Современные распределенные системы управления, реализованные на принципах иерархической подчиненности, должны надежно и своевременно обмениваться информацией между уровнями иерархии. Поэтому от способа технической реализации каналов обмена данными между управляющими центрами зависят качественные и количественные характеристики всей системы управления.

Информационная емкость систем управления растет с каждым годом и при проектировании системы управления необходимо предусматривать перспективы развития. Для решения этих задач структура системы управления должна удовлетворять модульному принципу построения, а-.также иметь необходимый запас по вычислительной емкости управляющих центров и информационной емкости каналов связи для обеспечения функций резервирования и быстродействия всего комплекса в целом.

Как правило, создавая распределенные системы управления и диагностирования, одновременно решают задачи создания корпоративной производственной системы связи. Это оказывается экономически эффективным решением, позволяющим уменьшить суммарные затраты на создание и эксплуатацию систем управления и корпоративной связи. Для формализации пространственно -распределенных динамических систем и, соответственно, улучшения эффективности их функционирования, как правило, требуется вывод достаточно общих закономерностей, которые при математической формулировке задачи должны быть сведены к известным зависимостям. Для большинства систем, например, социально-экономических и производственных, в силу их специфики, многофакторности и чувствительности к изменению внешних условий, вывод постоянно действующих закономерностей весьма затруднителен. Более того, такие системы взаимосвязаны с другими системами того же, более низкого или более высокого уровня. Поэтому важна разработка и создание достаточно общих методик применения современных информационных технологий и математического обеспечения, и разработка программных средств моделирования, анализа и прогнозирования для проектирования подобных пространственно-распределенных динамических многофакторных систем. Методы и средства моделирования, анализа, прогнозирования и проектирования, как правило, подразделяются на классические и имитационные. Из классических чаще используются методы статистического и регрессионного анализа, методы линейного программирования, а имитационные модели традиционно на базе современных подходов структурного проектирования. Весьма эффективно их совместное использование в рамках существующих процедур.

Таким образом автоматизированные информационные системы распределенного типа являются неотъемлемой и часто основной частью различных систем управления и диагностирования, хранимая в них информация необходима для принятия решений о состоянии контролируемых объектов, наведения справок, формирования отчетов и для решения многих других прикладных задач.

Построение информационной системы требует решения ряда специфических задач,, связанных с особенностями ее функционирования, размерностью системы и объемом обрабатываемых данных, требованиями к качеству и скорости обработки, к защите хранимой информации и т.д.

Отличительными особенностями крупных современных информационных систем являются;

- интеграция в рамках одной системы разнородных подсистем;

- применение сетевых технологии Internet, Intranet для построения сети передачи данных;

- применение распределенной обработки данных;

- применение различных технологий передачи данных;

- необходимость обработки разнородной информации;

- необходимость обслуживания большого количества разнородных пользователей. Следует констатировать, что актуальность темы диссертационного исследования очевидна и она требует разработки крупной научной проблемы. При этом целью диссертационной работы является, разработка комплекса методологически единых методов и моделей проектирования, анализа, моделирования в рамках информационных систем контроля и управления территориально - распределенными пространственными структурами корпоративного типа.

Для достижения сформулированной цели решаются следующие задачи:

- методологическое обоснование процедуры,предпроектного обследования предметной области распределенных корпоративных информационных систем контроля и управления с использованием приемов структурной оптимизации с учетом изменения их состояния во времени;

- осуществить анализ корпоративных информационных систем территориального уровня концептуально с использованием вероятностных моделей стохастической сети и обеспечением требуемого уровня сервиса;

- организовать технологию распределенного моделирования с основным перечнем задач и схемой информационного обмена между пользователями моделирования с формулировкой основных этапов создания событийно-ориентированных систем имитационного моделирования;

- на основе математических моделей и методов решить задачи определения оптимального количества мобильных средств обслуживания, оптимального их размещения и наилучших маршрутов перемещения, что с применением многопараметрических моделей прогнозирования обеспечивает оптимальные параметры распределенных мероприятий по эксплуатации объектов; 

- осуществить декомпозицию информационных систем контроля и управления территориально-распределенных энергообъектов на несколько подсистем с целью определения работоспособности системы на основе диагностической вероятностной математической модели;

- разработать систему поиска распределенной информации в корпоративных вычислительных системах и алгоритмы ее перераспределения с выделением классов маршрутизации;

- создать математическое обеспечение описания функционирования многомашинного вычислительного комплекса, работающего в режиме синхронизации и контроля с разработкой математической модели, статистического метода и методического обеспечения;

- разработка метода получения оценок неизвестных параметров моделей надежности программных средств распределенных комплексов на основе моделирования функционирования технических средств комплексов.

Методы исследования диссертационной работы включает в себя основные положения теории построения моделей сложных систем, принципы системного анализа, теории массового обслуживания, теории вероятности и математической статистики, теории множеств, комбинаторские теории графов, теории распределенных и корпоративных систем, теории информационных систем поддержки принятия решения, теории технической диагностики: и теории надежности.

Научная новизна; работы. В диссертации предложен комплекс методов и моделей решающих множество задач контроля работоспособности и управления в выбранной предметной области, связанно с созданием и эксплуатацией распределенных информационных систем производственного типа,

1. На основе анализа корпоративных информационных систем для производственного уровня выбраны с использованием вероятностных моделей необходимые структурные типы территориально распределенных комплексов с обеспечением необходимого уровня сервиса.

2. Предложена процедура предпроектного обследования предметной области распределенных корпоративных информационных систем контроля и управления с учетом изменения их работоспособности во времени.

3. Организованна технология распределенного моделирования с основной схемой информационного обмена между пользователями с идентификацией основных этапов создания событийно - ориентированных систем имитационного моделирования.

4; Решены задачи оптимизации количества мобильных средств обслуживания и их размещения, а также рациональных маршрутов перемещения, что обеспечивает на основе; многопараметрических моделей прогнозирования оптимальные параметры распределенные мероприятия по эксплуатации производственных объектов,

5. Разработана диагностическая вероятностная математическая модель для определения работоспособности территориально.- распределенных производственных энергообъектов на основе декомпозиции информационной системы контроля и управления.

6. Предложена система поиска распределенной информации в корпоративных вычислительных системах и алгоритмы ее перераспределения, с выделением классов маршрутизации.

7. Создано математическое обеспечение, описывающее функционирование многомасштабного вычислительного комплекса в транспортной системе, работающего в режиме синхронизации и контроля с разработкой математической модели, статистических приемов и методического обеспечения.

8. Реализован метод определения параметров моделей надежности программных средств распределенных комплексов на основе моделирования функционирования технических средств комплексов.

Предмет исследования. Методы и модели исследования предметной области с целью построения корпоративных информационных систем контроля и управления в транспортной отрасли путем структурного и функционального анализа ИСКУ, предпроектного обследования, моделирования распределенных систем, исследования принципов технического обеспечения территориально-рассредоточенных комплексов и оценивания их работоспособности.

Объект исследования. Распределенные системы контроля и управления в транспортной отрасли, позволяющие решать задачи обеспечения и поддержки работоспособности и функциональных способностей объектов контроля и управления широкого профиля.  

Корпоративная вычислительная. сеть построения по технологии .VLAN-.

Как уже отмечалось, корпоративные вычислительные сети являются важной: составной частью систем управления различными предприятиями и учреждениями, от эффективности их работы существенно зависит эффективность деятельности предприятия.

Особенностями крупных современных корпоративных сетей являются: интеграция в рамках одной сети отдельных групп пользователей, обме-нивающихся информацией только в пределах группы: применение локальных и корпоративных серверов баз данных, обработка разнородной информации и обслуживание большого количества разнородных пользователей. Поэтому, как правило, корпоративные сети строятся с учетом организационной структуры предприятия, возможностей прокладки линий связи и использования общих (корпоративных) ресурсов.

Все эти особенности обуславливают необходимость разработки сетей, с использованием технологии виртуальных сетей (VLAN), позволяющей сочетать требования различных групп пользователей к предоставляемым сервисам системы с требованиями к обработке данных. Однако, для ее эффективного применения требуется решение специальных задач, связанных с выбором структуры сети, организацией работы пользователей, обеспечением требу ем ого. уровня защиты данных и требуемых временных характеристик передачи и обработки информации.

Кроме того, особенностями корпоративных кампусных сетей являются: соответствие структуры сети организационной и функциональной структуре предприятия; использование структурообразующей аппаратуры ЛВС для создания сети; использование типовых каналов связи ЛВС; обслуживание пользователей, являющихся сотрудниками различных подразделений одной организации; использование локальных и корпоративных серверов; работа пользователей с фиксированным числом приложений; регламентированный доступ пользователей к приложениям и другим ресурсам сети; локализация трафиков в пределах подсетей.

Перечисленные особенности накладывают определенные ограничения на возможности сети, средства и методы ее построения.

Среди известных подходов к построению корпоративной сети как уже было отмечено наиболее универсальным и перспективным является использование технологии виртуальных сетей. Этот подход объединяет достоинства всех других (сегментирование ЛВС, создание IP- подсетей, разделение, трафика с использованием мостов и коммутаторов), добавляя к ним удобство реконфигурации сети, независимость логической структуры от физического размещения станций, возможность управления логической структурой и удобство администрирования.

К дополнительным достоинством технологии виртуальных сетей можно отнести также контроль за широковещательным трафиком вне зависимости от физического размещения рабочих станций и их закрепления за коммутаторами (создание логических доменов), возможность формирования функциональных рабочих групп и их изменение без изменения физических соединений, повышенную безопасность распространение и доступность данных в только в пределах каждой виртуальной сети.

Основные задачи, которые необходимо решить при создании сети с применением VLAN; и прежде чем приступать к выбору оборудования и построению сети, являются: определение состава виртуальных сетей; разработка структуры сети и связей между VLAN; оценка загрузки коммуникационного оборудования сети (коммутаторы, маршрутизаторы); оценка загрузки каналов связи сети; оценка характеристик сети при заданной структуре.

Определение состава виртуальных сетей предусматривает распределение рабочих станций и серверов по виртуальным сетям. При этом необходимо учитывать информационные потоки между пользователями (рабочими станциями), наличие серверов, функциональное назначение создаваемой виртуальной; сети (решаемые коллективом, входящим в состав VLAN задачи, связи с другими задачами и т.д.), требования по защите информации.

Разработка .структуры сети необходима для привязки VLAN и отдельных станций к коммутаторам, установления связей (транков) между коммутаторами.

Оценка загрузки коммуникационного оборудования проводится для определения интенсивности потоков данных, проходящих через порты коммутаторов. Эта величина зависит, очевидно, от структуры сети (количество станций, присоединенных к коммутатору, количество портов коммутатора, обслуживающих различные виртуальные сети, количество коммутаторов и связи между ними). Проведение оценки позволяет сформулировать требования к составу и характеристикам коммутаторов для построения сети.

Предпроекгаое обследование предметной области при построении корпоративных ИСКУ

Масштабы разработки, а также необходимость поддержки коллективной разработки ИСКУ, привело к созданию множества CASE-средств. GASE-средства предназначены для снятия части технологических проблем за счет упрощения рутинных процедур, что позволяет освободить людские и временные ресурсы для углубленной проработки предметной области.

Необходимость системных исследований наиболее ярко проявляется на начальном этапе создания ИСКУ этапе предпроектного обследования. Технологические приемы предпроектного обследования в настоящее время остаются настолько уникальными, что их до сих пор можно отнести скорее к области искусства, нежели рассматривать как результат научного или инженерного исследования.

Вместе с тем, предпроектное обследование различных предметных областей (ПрО) обладает рядом общих черт, которые при соответствующей математической, информационной, алгоритмической и программной проработке также могут быть автоматизированы, что позволяет значительно повысить качество предпроектного обследования (ППО) при создании ИСКУ РОПК.

В настоящее время на всех этапах создания ИСКУ используется CASE-средства, охватывающие обширную область поддержки многочисленных, технологий разработки ИСКУ: от простых средств анализа и документирования до полномасштабных средств автоматизации, покрывающих: весь жизненный цикл ИСКУ. CASE-средства снимают часть технологических проблем, возникающих при построении ИСКУ и представляют собой инструмент облегчения взаимодействия разработчиков различных квалификаций.

До последнего времени уровень понимания того, как должна функционировать будущая ИСКУ, чтобы удовлетворять предъявляемым к ней требованиям, полностью зависел от индивидуальных способностей руководителей разработки проектов. Нечеткость и неполнота системных требований, нерешенные вопросы и ошибки, допущенные при анализе и проектировании, порождают на последующих этапах трудные, часто неразрешимые проблемы И в итоге приводят как к значительным затратам на создание и эксплуатацию, так и к неэффективному функционированию всей системы в дальнейшем;

Основной фактор, порождающий такие ошибки, связан с тем, что предметная область представляет перед разработчиками в виде носителей знания - документов и/или специалистов, использующих языки которые далеки от языковых средств ИСКУ. Именно поэтому необходимо создание средств преобразования реального мира в некоторую форму, желательно воспринимаемую существующими или перспективными CASE-средствами. Задача НПО представляет собой задачу перевода мира предметной области в мир ИСКУ (рис. 2.1 ) ;

Из рис, 2.1. видно, что существуют стандартные решения для описания ПрО, которые напрямую преобразуются в ИСКУ: С другой стороны, нетривиальные ситуаіщи требуют разрешения путем создания промежуточного слоя; на который удобно проецировать информационные образы, поступающие в CASE-средства.

Рассматриваемая техническая постановка задачи ППО, включает последовательное автоматизированное решение следующих задач: а) определение состава источников информации о состоянии объектов ПрО; б) определение порядка проведения контроля и опросов; в) оптимизация выбора и распределения ресурсов для создания автома тизированных рабочих мест (АРМ) решающих, в том числе задачи диагно стирования; г) сбор первичной информации и описание ПрО; д) подготовка описания ПрО для использования в CASE-средствах проектирования ИСКУ.

Для решения задач определения источников информации, порядка проведения опросов и размещения АРМ, используется следующее представление структуры распределенной организации:

Анализ состояния геотехнических объектов на основе геоинформационного моделирования

Геотехнические объекты (ГТО) представляют собой типичный пример геораспределенных или территориально-распре деленных систем. Анализ подобных систем вызывает интерес с точки зрения их экологического устойчивого развития. При этом информационное обеспечение систем анализа состояния геотехнических объектов (ГТО), под которыми понимается совокупность природных и технических объектов, находящихся в тесной взаимосвязи и формирующих средужизни человека, является необходимым условием обеспечение экологической безопасности в промышленно развитых регионах.

Для решения проблемы информационного обеспечения систем анализа состоянием ГТО отечественными и зарубежными учеными предпринимаются значительные усилия в следующих направлениях: - разработка концептуальных и теоретических вопросов, связанных с формированием системы показателей и критериев состояния ГТО; - разработка теоретических основ и методов построения и обеспечения функционирования систем экологического мониторинга как- аппаратно-программных комплексов, предназначенных для сбора, передачи, хранения, систематизации, обработки, представления и отображения территориально-распределенных данных, характеризующих техногенное воздействие и состояние природных компонентов; - разработка математических, математико-картографических и матема 4 тико-геоинформационных моделей, предназначенных для исследования территориальной и временной изменчивости параметров техногенного воздействия и природной среды, а таюке выявления и исследования особенностей стохастических взаимосвязей между параметрами; - разработка теоретических основ и методов построения сложных ин формационных систем, предназначенных для гибкого обслуживания разно родных информационных запросов на основе комплексной обработки разно-аспектной информации; - разработка прикладного программного обеспечения, реализующего математические, математико-картографические и математико геоинформационные модели, предназначенные для исследования ГТО.

Значительное: место в информационном обеспечении систем анализа состояния ГТО занимает решение разноплановых задач моделирования Однако сложившаяся к настоящему времени практика исследования ГТО методами математического, математико-картографического и математико-геоинформационного моделирования направлена на решение частных задач исследовательского характера, осуществляется вне рамок существующих схем информационного обеспечения государственных органов и организаций, занятых управлением состоянием геотехнических объектов, что снижает как эффективность функционирования системы информационного обеспечения в целом, так и значимость самих методов моделирования. Это связано с тем, что к настоящему времени слабо разработаны методологические основы и теоретические методы построения системы математико-геоинформационного моделирования как составной части автоматизированной системы информационного обеспечения анализа распределенных геотехнических объектов.

В связи с этим необходим системный подход исследования состояния геотехнических, объектов методами математико-геоинформационного моделирования, включающий в себя аспекты: построение математико-геоинформационных моделей, предназначенных для исследования геотехнических объектов; построение системы математико-геоинформационного моделирования как составной.части автоматизированной системы информационного обеспечения анализа состояния геотехнических объектов.

Особенностями ГТО как объекта моделирования являются: уникальность, что связано с неповторимыми особенностями сочетания природных условий и особенностей техногенного воздействия на различных участках исследуемой территории; малые объемы однородных данных, низкая точность данных официальной госстатотчетности; многомерность, многоуров-невость, многосвязность ГТО, ограниченные возможности проведения активных экспериментов; слабая теоретическая изученность процессов, протекающих в различных компонентах ГТО, сложный характер взаимодействия различных процессов; территориальная и временная изменчивость параметров ГТО, большое число критериев состояния, практические использование которых ограничено из-за недостатка исходных данных.

Анализ предметной области позволяет выявить основные классы задач в составе информационного обеспечения анализа состояния ГТО, решаемых методами математико-геоинформационного моделирования: клас сификации территорий по значениям параметр ов техногенной нагрузки,, окружающей среды, здоровья населения; исследования территориально-временной изменчивости состояния ГТО; исследования территориальных взаимосвязей между параметрами состояния ГТО.

Необходимость комплексного подхода к анализу состояния ГТО, с одной стороны, объективная сложность ГТО как объекта моделирования, с другой, делает необходимым использование широкого спектра математико-геоинформационных моделей, построенных на основе различных математических методов, использующих различные исходные данные, в составе единой моделирующей системы. При анализе состояния ГТО методами математико-геоинформационного моделирования особое место занимают модели, постр оенные на основ е статистических методов. Использ ование статистических методов позволяет осуществлять анализ состояния ГТО на основе фактических данных, что повышает объективность результатов. Вместе с тем традиционные методы математической статистики ориентированы на обработку больших массивов однородных данных.

Управление эксплуатацией территориалыш-распределенных систем

Анализ существующих работ позволил выделить такие их основные недостатки, как использование моделей, слабо отражающих специфику распределенных систем, а также ориентация на решение достаточно узкого круга задач. Особо следует отметить отсутствие современных методик разработки автоматизированных мобильных комплексов, используемых в территориально распределенных системах обслуживания. Применение их в дальнейшем, очевидно, увеличится за счет дальнейшего развития территориально распределенных систем различного назначения.

Таким образом, весьма важной является задача разработки математических моделей, методов и информационных технологий оптимального синтеза и эффективной эксплуатации мобильных средств автоматизированного обслуживания территориально распределенных систем.

Будем рассматривать понятие распределенной системы как отдельного класса сложных организационно-технических систем, функционирование которых опре деляется конфигурацией области существования системы. На основе анализ распределенных систем различного назначения молено осуществить их классификацию, включающую в себя территориально распределенные и пространственно распределенные системы, системы с конечным и бесконечным числом точек функционирования компонентов, статические и динамические системы. К сожалению, достаточно адекватные методы описания рассматриваемого класса систем отсутствуют. Для эффективного решения задач анализа и синтеза системы предлагается использовать общую модель территориально распределенной системы вида [29]; Фа= Т,ЕЖЕ;П,ОМ,ЩЛ2ЛіЛА,ЩЛ Щ,Ч , (4.1), где Т- хронология системы, то есть множество моментов времени, на котором рассматривается ее функционирование; F - множество функций системы; А- множество ее компонентов; возможные состояния которых образуют множество Е; D - множество системных: ресурсов; G - область существования системы (системное пространство), М - карта пространства G. Взаимодействие компонентов распределенной системы описывается отношениями вида: RycAxG; #2cGxM; R3 AxF\ R+c.DxA;: R5QEXF; R6 DXE; R7 TXAXE; R TxAxG, На основе модели (4.1) может быть построена частная модель для описания информационных процессов в территориально-распределенных системах (ТРС): 0v= T,F,A7E,D,GM\R R2 Ru \ 2 ,n С4-2) Эта модель включает в себя дополнительные бинарные отношения над множеством объектов системы А, задачами обработки системной информации Fo F, а также множествами исходных (Лсх = Лх Лн) и результирующих (Jpea = Jv& u 4лх) данных: R9 с A x F0; й10 с JKCX x FQ, RnQ FQ x Урез Здесь Лх, Лн и Лых - соответственно множества входных, внутренних и выходных данных ТРС. Кроме того, в модель (4.2) включены «переходные функции», описывающие процессы сбора, обработки и передачи информации в ТРС:

Задачи анализа ТРС можно разбить на три взаимосвязанные группы: 1) морфологический анализ системы, 2) анализ функциональных характеристик ТРС; 3) анализ информационных процессов, протекающих в ТРС.

Анализ морфологических свойств системы может быть проведен путем построения описывающих интересующие исследователя свойства системы производных отношений 2ь Qi, 2з ...,.которые строятся на основе выявленных в процессе моделирования ТРС первичных отношений R\, Ri,,.. Например, лицо, принимающее решение (ЛПР) центра управления обслуживанием ТРС может получить данные о текущем размещении ресурсов D на карте систем- -ного пространства А/, построив следующее отношение: Q = R/ioRlQR2 DxMl.

Компьютерное решение задач морфологического анализа ТРС подразумевает построение алгоритмов и практическое применение программ, формирующих в памяти ЭВМ модель вида (4.1) и реализующих теоретико-множественные операции над массивами, описывающими соответствующие множества, и специальные операции над матричными представлениями первичных и производных отношений.

Для анализа функциональных свойств ТРС и протекающих в ней информационных процессов следует решать задачи оптимизации значимых характеристик системы, например, «задачу о максимальном потоке» и другие задачи класса «сетевых задач» исследования операций. В процессе синтеза ТРС на основе модели (4Л) необходимо решать задачу оптимизации состава компонентов системы и задачу синтеза оптимальных отношений, которые формализуются в виде двухкритериальных задач булевского программирования по таким общепринятым системным критериям как «эффективность» и «стоимость».

В настоящее время существует проблема разработки средств компьютерного представления моделей сложных систем, которые обеспечивали бы простоту описания системы с возможностью решения задач ее анализа и син теза. Можно использовать один из возможных подходов к решению этой проблемы, состоящий в использовании реляционных СУБД, как средств, наиболее полно учитывающих специфику моделей вида.(41) и наиболее приспособленных к решению представленных выше задач анализа и синтеза ТРС.

С точки зрения повышения достоверности оценки состояний ТРС и повышения эффективности управления распределенной систе-1мои обслуживания (РСО) применение мобильных средств обслуживания (МСО) предпочтительнее, чем стационарных средств. Следует создать типовую структуру автоматизированного МСО.

Анализ различных типов РСО позволил обобщить существующие виды обслуживания и ввести понятия активного и пассивного мониторинга компонентов ТРС.

В связи с этим, одним из основных этапов является разработка математических моделей, методов и прикладной информационной технологии автоматизации формирования основных проектных решений по синтезу мобильных средств автоматизированного обслуживания.