Содержание к диссертации
Введение
Глава I. СИСТЕМЫ ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ КОЛЛЕКТИВНОГО ПОЛЬЗОВАНИЯ И ПРОБЛЕМЫ ИХ ОРГАНИЗАЦИИ 11
I. Особенности современного состояния организации систем обработки информации 11
2. Анализ существущей теории и практики эффективных форм использования вычислительной техники 19
3. Основные направления решения проблемы организации вычислительных систем коллективного пользования 33
Глава II. ОРГАНИЗАЦИЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫМИ И ТРУДОВЫМИ РЕСУРСАМИ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ КОЛЛЕКТИВНОГО ПОЛЬЗОВАНИЯ 46
1. Особенности параметрической модели информационной структуры объекта управления 46
2. Планирование потребности вычислительной системы коллективного пользования в вычислительных средствах 60
3. Обеспечение вычислительной системы коллективного пользования трудовыми ресурсами 80
Глава III. ФУНКЦИОНАЛЬНО-СТРУКТУРНАЯ РЕ/ШИЗУЕМОСТЬ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ КОЛЛЕКТИВНОГО ПОЛЬЗОВАНИЯ 96
I. Функционально-структурное представление обеспечивающих подсистем вычислительных систем коллективного пользования 96
2. Организационно-функциональная модель вычислительной системы коллективного пользования 107
3. Оценка эффективности организации вычислительныхсистем коллективного пользования 124
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 131
ЛИТЕРАТУРА 135
ПРИЛОЖЕНИЯ 144
- Особенности современного состояния организации систем обработки информации
- Особенности параметрической модели информационной структуры объекта управления
- Функционально-структурное представление обеспечивающих подсистем вычислительных систем коллективного пользования
Введение к работе
Одним из важных направлений научно-технического прогресса на современном этапе является создание автоматизированных систем управления разных уровней и назначений, интенсификация внедрения электронной вычислительной техники (ЭВТ) и переход к новым перспективным формам ее использования.
В "Основных направлениях экономического и социального развития СССР на І98І-І985 годы и на период до 1990 года", принятых ХХУІ съездом КПСС, определяется, что в одиннадцатой пятилетке развитие науки и техники должно быть еще в большей степени подчинено решению экономических и социальных задач советского общества, ускорению перевода экономики на путь интенсивного развития, повышению эффективности общественного производства. К числу мероприятий, направленных на решение данных задач, относится дальнейшее развитие и повышение эффективности сети автоматизированных систем управления, вычислительных центров коллективного пользования (ВЦКП) и других перспективных направлений 5,6j .
В этих условиях актуальной является проблема совершенствования организационных форм применения вычислительной техники - коллективное использование ЭВМ, создание ВЦКП; объединение действующих и вновь создаваемых ВЦ в Государственную сеть вычислительных центров (ГСЩ). Наименее охваченным звеном в этой структуре являются мелкие и средние предприятия, составляющие низовой уровень ГСВЦ, где образуется значительный объем общего информационного потока. Решение данной проблемы просматривается в организации вычислительных систем коллективного пользования (ВСКП), ориентированных на обеспечение вычислительными ресурсами ряда АСУ предприятиями и объединениями. фактическая реализация ВСКП подразумевает необходимость решения ряда вопросов: организационно-правовые принципы создания, включающие общую задачу, структуру и функции системы, а также комплекс вопросов, регламентирующих взаимоотношения пользователей; обеспечение системы вычислительными ресурсами; обеспечение системы трудовыми ресурсами; общая структуризация технического обеспечения системы; организация технологического процесса обработки информации; обеспечение структурной надежности и связи; организация эксплуатации и обслуживания системы в целом и др. Каждый из вьшеприведенных вопросов является в общесистемном плане предметом самостоятельного исследования. В этой связи в работе уделено основное внимание ключевым вопросам: обеспечению вычислительными и трудовыми ресурсами и функционально-структурной реализации ВСКП.
Рассмотрение вопросов организации ВСКП в части обеспечения потребности пользователей в вычислительных и трудовых ресурсах и функционально-структурной реализации системы на ранних стадиях разработки, к которым отнесены предпроектный этап создания автоматизированной системы управления и этап проектирования самого объекта управления, составляют предметную область совершенствования. Решение вопросов в рамках данного направления создает реальные предпосылки сокращения капитальных затрат на создание технической базы систем обработки информации, позволяет существенно сократить сроки разработки и уменьшить их трудоемкость, а также открывает определенные перспективы типизации решений и автоматизации проектирования.
Рациональная организация использования ЭВТ в низовых звеньях должна явиться хорошей базой для осуществления наметившейся широкой программы создания ГСВЦ,в рамках которой планируется к 1990г. охватить 22,5 тыс.индивидуальных ВЦ, 2,5 тыс.кустовых вычислитель- ных центров (КВЦ), 200 крупных ВЦКП и более 200 тыс.абонентских пунктов (АЩ с терминальным оборудованием 27 . Кроме того, в наметившейся тенденции создания в народном хозяйстве интегрированных и комплексных АСУ (ИАСУ, КАСУ) одной из основных и актуальных проблем является обеспечение вычислительными ресурсами определенного множества рассредоточенных пользователей - представителей составляющих функциональных систем (АСУП, САПР, АСУТП, АСНИ, АСАД) [во].
Анализ зарубежных и отечественных систем обработки информации, ориентированных на коллективное использование вычислительных ресурсов, свидетельствует о преимуществах их организации и функционирования, в сравнении с индивидуальными (локальными) системами, и снижении общих расходов на создание таких систем почти в 2-3 раза 25, 48, 61, бб] .
Эффективность организации и функционирования ВСКП во многом зависит от технических решений, принимаемых на стадии как проектных, так и предпроектных разработок. Одной из главных причин замедленных темпов разработки таких систем является несовершенство методов как с точки зрения возможности автоматизации проектирования, так и проведения прогнозной оценки в условиях недостаточности исходных данных и в короткие сроки. Данное обстоятельство приводит к недопустимой длительности разработки систем, соизмеримой со сроками морального старения технических средств и решений, принимаемых в проектных решениях, что в целом отрицательно сказывается на конечных результатах разработок.
Решение этой проблемы возможно при наличии достаточно формализованных методов синтеза подобных систем, разработке которых уделяется большое внимание со стороны советских и зарубежных ученых І25, 31, 50, 66, 67, 77, 93 J . В настоящее время еще недоста- - б - точно решены задачи параметрической оптимизации систем в отдельных направлениях, требующих предварительного определения большого спектра параметров, что характерно и возможно только для поздних стадий создания систем. Недостаточно также рассмотрены во взаимосвязи вопросы обеспечения таких систем вычислительными и трудовыми ресурсами.
Актуальность проводимых исследований определяется основными задачами по внедрению ЭВТ и автоматизированных систем управления в практику социалистического строительства, настоятельной необходимостью разработки и внедрения методов и подходов, позволяющих сокращать сроки проектирования, трудовые и капитальные затраты, повышать производительность труда проектировщиков, улучшить использование ЭВТ в условиях массового создания АСУ и использования ВСШІ в качестве их технической базы.
Целью диссертационной работы является проведение исследований по совершенствованию теоретических положений, развитию подходов и экономико-математических методов, позволяющих осуществлять прогнозирование целесообразности создания индивидуального Щ или включения в состав абонентов ВСКП конкретного пользователя (предприятия), выбор требуемых трудовых и вычислительных ресурсов в условиях создания индивидуального ВЦ или организации ВСКП на ранних стадиях разработки.Проведение исследований основывается на накопленном теоретическом и практическом опыте разработки и проектирования автоматизированных систем управления, ВЦ коллективного пользования и применении отдельных положений современных методов анализа и синтеза сложных систем.
Исследования по теме диссертационной работы связаны с планом научно-исследовательских работ:
Всесоюзного объединения "Союзсистемпром" Министерства при- боростроения, средств автоматизации и систем управления по темам СГО-РТМ № ГР 78006685, СТО-ТПР № FP 79026916, выполняемых на основании постановлений ГКНТ СМ СССР № 227 от 18.06.70 г., № 311 от 18.11.77 г.;
Института кибернетики имени В.М.Глушкова Академии наук УССР по теме С.Г.М.700.08 № ГР 0I829000I5I, выполняемой на основании постановления ГКНТ и Госплана СССР № 272/248 от 12.12.1980 г.
Объектом исследования является рассмотрение взаимосвязей комплекса основных технико-экономических характеристик (показателей) предприятий и объединений приборостроения с информационно-временными параметрами функционирующих автоматизированных систем организационного управления. В качестве предмета исследования рассматриваются методы определения вычислительных и трудовых ресурсов и возможные альтернативные варианты их реализации в рамках организации ВСКП.
Основными задачами, рассматриваемыми в диссертационной работе, являются: исследование информационной структуры объекта управления с выделением его основных параметров и формализация задачи определения информационно-временных (отождествляемым в дальнейшем с объемно-временными) параметров системы управления; исследование и выбор метода решения задачи определения объемно-временных параметров системы управления по укрупненным параметрам объекта управления; исследование и разработка экономико-математических (параметрических) моделей определения трудовых и вычислительных ресурсов; выявление аналитических зависимостей определения потребности в вычислительных и трудовых ресурсах в условиях минимума исходных данных; разработка номограммной интерпретации выбора вычислительных ресурсов и комплексной увязки выбора основных компонент организуемой системы с использованием параметров, рассчиты- ваемых на предпроектной стадии создания системы управления или этапе проектирования объекта управления; исследование и разработка основных направлений функционально-структурной реализации ВСКП на предпроектной стадии создания систем управления.
Научная новизна состоит в разработке основных положений методологического подхода и совершенствования использования анали-тико-статистического метода определения основных параметров системы управления на основании базисных параметров объекта управления с последующим представлением результатов в виде экономико-математических (параметрических) моделей с синтезированной сущностью "средней* задачи в разрезе функциональных подсистем или системы в целом. На основании рассмотрения данных моделей в стати -ческом виде получены графо-аналитические зависимости (номограммы) взаимосвязи расчетных значений основных параметров системы управления и значений определенного вида ресурса, удовлетворяющих требованиям системы в достижении поставленной цели. Предложенный подход функционально-структурной реализации ВСКП позволяет произвести упрощенное рассмотрение целевой функции, выделить основные варианты организационно-функционального взаимодействия и использовать аналитический метод выбора режимов функционирования. Предложенные подходы позволяют определить стратегию принятия решений по рациональному и экономному использованию вычислительных и трудовых ресурсов применительно к организации ВСКП в условиях минимума исходных данных, способствует повышению эффективности создания системы в целом.
Методологической основой исследований являются труды классиков марксизма-ленинизма, решения съездов и пленумов ЦК КПСС, постановления ЦК КПСС и Совета Министров СССР по вопросам совершенствования управления народным хозяйством и его отраслями. Уделено внимание изучению и анализу работ советских и зарубежных ученых в области применения математических методов в экономических исследования, создания систем обработки информации, анализа и синтеза сложных систем. В работе использованы руководящие, методические, нормативно-технические материалы, аппарат математической статистики (корреляционно-регрессионный анализ) и ЭВМ, методы теории множеств, теории графов и элементы специальных функций.
Разработанные методы и подходы определения необходимых вычислительных, трудовых ресурсов и функционально-структурной реализации ВСКП нашли практическое применение в ряде методических руководящих материалов, в том числе: PTM25-2I2-5-76, дополнение - "Определение организационной структуры и расчет штатов вычислительных центров (отделов АСУ)"; "Выбор КТС на предпроектной стадии создания АСУП (тема "Разработка руководящих технических материалов по проектированию комплексов технических средств АСУ и исследование методов оптимизации проектирования", № ГР 78006685, инв.№ 045 Отраслевого фонда методических материалов Минприбора); "Методика проектирования технического обеспечения систем коллективного пользования с применением средств телеобработки (тема "Проведение исследований, разработка типовых проектных решений и методических материалов по проектированию КТС АСУ", № ГР 79026916, инв. № 059 Отраслевого фонда методических материалов Минприбора); внедрены в учебный процесс - изданы в виде учебного пособия для студентов старших курсов по специальности 0646; включены в программы курса лекций, практических и семинарских занятий, а также в учебном пособии "Методика выбора комплекса технических средств АСУП по параметрам объекта и системы управления" Киевского филиала Московского института повышения квалификации руководящих работников и специалистов.
Основные положения работы и результаты проведенных исследований одобрены научно-методическим советом Всесоюзного объедине- ния "Союзсистемпром" по направлению НИР "Совершенствование структур технических средств АСУ"; докладывались на пяти республиканских конференциях, семинарах; опубликованы в 8 работах; апробированы при разработке комплекса технического обеспечения ГО "Терно-польский комбайновый завод им.ХХУ съезда КПСС", а также ряда других объектов из числа разработок в Центральном научно-исследовательском и проектно-технологическом институте организации и техники управления (ЦШИТУ). Проведенная апробация дала положительные результаты и подтвердила достаточную точность и эффективность разработанных методов. - II -
Особенности современного состояния организации систем обработки информации
В настоящее время созданию прогрессивных форм использования средств вычислительной техники (СВТ) уделяется большое внимание. Данное обстоятельство вызвано, в первую очередь, тем, что расширение сферы применения вычислительной техники в области науки, техники управления и планирования производства и в других направлениях, где проявляется необходимость в обработке больших объемов информации и решении сложных задач, требует постоянного увеличения вычислительной мощности.
Создание вычислительных систем (ВС), ориентированных на коллективное пользование, является в настоящее время одним из наиболее реальных разрешений противоречия между растущими потребностями в быстродействующих и надежных средствах вычислений и пределом технических возможностей ЭВМ на данном этапе их развития 13, 27, 60, 7о] .
Внедрение в практику различных классов АСУ, широкое использование ЭВМ в системах управления универсального и специализированного характера обусловлены, в первую очередь, огромными потоками информации, циркулирующими как внутри различных объектов народного хозяйства, так и между ними. В свою очередь, связанные с ними объемы информационно-вычислительных работ, выполняемые при решении различного класса задач, во многом определяют основные параметры и структуру комплекса технических средств (КТС) для автоматизированного сбора, накопления и обработки информации, а также ориентируют на определенные организационные формы применения ЭВМ и ВС.
Характерной особенностью в этих условиях является неравномерность потребности в машинном времени: наряду с недозагрузкой ЭВМ, т.е. когда ВЦ несут потери от их простоев, имеют место периоды "пиковой" нагрузки, когда проявляется недостаточность вычислительных мощностей и в этом случае уже предприятия испытывают серьезные трудности.
Совершенствование организационных форм применения ЭВМ зависит от целого ряда факторов: конструктивно-технологических решений СВТ, организационных принципов построения систем переработки данных, уровня информационного и программного обеспечения, степени удовлетворения требований потребителей, экономичности переработки информации и т.д.
Особенности параметрической модели информационной структуры объекта управления
Практика организации систем обработки информации свидетельствует, что максимальной продолжительностью из всего комплекса проектирования отличаются работы по созданию коммуникаций связи, конечного числа пунктов сбора, передачи и центров обработки информации. В связи с этим данные работы должны начинаться на предпроектной стадии, т.е. когда еще не определена информационная производительность источников и потребителей информации. Вместе с тем необходимость минимизации приведенных затрат, в том числе и на средства теледоступа пользователей к ЭВМ, требует оптимального согласования источников информации с пропускной способностью каналов связи и мощностью вычислительного комплекса. Таким образом, уже на ранней стадии разработки возникает задача определения объемно-временных характеристик потоков информации. В известных работах, в этих целях, предполагается обследовать в целом документооборот [22, 36, 48, 66, 73] или рекомендуются косвенные методы обследования 37, 38, 44, 55, 69 J . Однако первая возможность реализуется только в условиях функционирующей АСУ либо на поздних стадиях ее разработки, а косвенные методы требуют ряда ограничений. Основываясь на выводах о необходимости совершенствования методов определения всего спектра технических средств ВСКП на предпроектной стадии создания АСУ и учитывая накопленный опыт функционирования систем управления, рассмотрим информационную сущность параметров объекта управления, представляющих информационную структуру системы. Под параметрами объекта подразумеваются экономические параметры предприятия, отражающие его производственную деятельность. К числу таких параметров относятся: общая численность работающих на предприятии, номенклатура деталей, сборочных единиц, изделий и т.д. 44, 45, 55, 79J . В основу анализа информационной сущности параметров объекта управления положено определение однородной совокупности объектов, рассмотрение структуры связей параметров, оценки информационной емкости по подсистемам АСУП, выявление информационной составляющей и выделение существенных параметров объекта.
При соблюдении основного требования, проявившегося в наличии однородной исследуемой совокупности объектов были собраны (методом анкетирования) и проанализированы параметры ряда объектов Минприбора [55, 75J . Исследованная совокупность предприятий представляет по виду выпускаемой продукции при серийном и мелкосерийном типе производства, в основном, однородную группу. ПРи этом объекты характеризуются разнообразным принципом организации производственного цикла, что объясняется наличием смешанного типа производства. Отмечено, что основными принципами организации производства являются предметно-замкнутый (специализация цехов на выпуск ряда изделий) и технологический цикл изготовления продукции (специализация цехов по определенной группе технологических операций). Для большинства рассмотренных объектов длительность выпуска единицы продукции составляет более 50 дней I 55, 79 J .
Функционально-структурное представление обеспечивающих подсистем вычислительных систем коллективного пользования
Сложность кибернетических систем в общем рассмотрении, где вычислительные системы, ориентированные на коллективное пользование являются частным случаем, предопределяет специфическую методологию их исследования. Так, наряду с интегральным принципом, подразумевающим изучение системы как целое (возможно, не всегда равное сумме составляющих частей), важной особенностью является функциональный подход к изучению систем. В общесистемном плане всегда можно выделить две составляющие рассматриваемой области: система и внешняя среда. Причем обнаруживается наличие следующей взаимосвязи: внешняя среда воздействует на систему через входы последней, а система проявляет воздействие на внешнюю среду через свои выходы и характеризуется множеством различных внутренних состояний I 83 J .
Рассматривая ВСКП как управляющую систему, можно представить ее следующей обобщенной моделью (рис.3.1). Для удобства представления рассмотрение производим в некоторый зафиксированный момент времени. Понятие множества моментов времени (єТ) включено в качестве индекса, свидетельствующего о рассмотрении во времени всех процессов, происходящих в системе при определенной стратегии управления (R). При этом функция системы, ее поведение характеризуются вектором ) состояний выходных воздействий, которые определяются состояниями входных воздействий системы yt и ее внутренними состояниями: - подмножество состояний обеспечивающих подсистем (технического (B)t информационного (и) и программного (Л) обеспечения); / - комплекс реализуемых функций; SLgrfi - функционально-структурное представление системы, удов-летворящее обеспечиващим составлящим, режимам функционирования, реализации функций и т.д.
