Введение к работе
Актуальность работы
Внедрение инфокоммуникационных технологий в обеспечение и развитие производственной, научно - технической и инновационной деятельности предприятий с использованием новейших мировых достижений науки и техники является необходимым условием повышения эффективности организации производства и управления деятельностью предприятия радиоэлектронной промышленности, приводит к сокращению производственных затрат. Для решения задач повышения эффективности на основе инфокоммуникационных технологий, проведения комплексной автоматизации предприятия необходимо внедрение информационно-технологического и программно-аппаратного комплексов.
Идеология внедрения инфокоммуникационных технологий предполагает использование многоуровневой программно-аппаратной организации на предприятиях на базе вычислительных центров (ВЦ) предприятий, построенных на основе локальных вычислительных сетей с возможным выходом во внешнюю среду по различным каналам связи (КС), в которых реализуются базовые технологии информационной поддержки деятельности предприятия.
В настоящее время в рамках реализации приоритетного направления современного этапа развития российской радиоэлектроники разрабатывается концепция создания национальной базы системного проектирования (НБСГГ), обеспечивающая непрерывную связь процессов проектирования, разработки, внедрения и эксплуатации изделий радиоэлектроники. При реализации НБСП необходима информационная поддержка инновационных процессов на всех этапах жизненного цикла изделий радиоэлектроники и инфокоммуникационных систем и технологий на их основе, в том числе проектирования и производства изделий.
На этапах проектирования и производства СБИС класса системы на кристалле (СнК или SoC) в рамках реализации федеральной целевой программы (ФЦП) «Развитие электронной компонентной базы и радиоэлектроники на 2008-2015 годы»1 планируется создать трехуровневую систему проектирования и производства СБИС типа СнК, включающую дизайн -центры предприятий системного и аппаратостроительного направлений, на которых производится разработка и создание высокоинтегрированной элементной базы. Предлагается создать 15-20 центров проектирования (дизайн - центров) системного уровня на ведущих предприятиях радиоэлектронной, атомной промышленности, РАН и Высшей школы и др. (1-ый
1 ФЦП "Развитие электронной компонентной базы и радиоэлектроники" на 2008—2015 годы была утвер-/
ждена постановлением № 809 Правительства РФ от 26 ноября 2007 года / \
уровень), около 10-15 дизайн - центров проектирования СБИС кристального уровня (2-ой уровень). Третий уровень составляют центры изготовления СБИС «кремниевые мастерские» - 4-5 отечественных центра и 3-4 зарубежных центра (рисунок і).
В результате реализации данной ФЦП планируется «...создание ры-ночно - ориентированной инфраструктуры радиоэлектронной промышленности с учетом реструктуризации системы проектирования и производства радиоэлектронных изделий (системоориентированные центры проектирования, дизайн-центры, «кремниевые фабрики», научно-технологический центр по микросистемотехнике, маркетинговые и торговые центры, дилерские сети и т.д.)...», что с необходимостью требует создания развитой инфраструктуры инфокоммунйкационного обмена.
Дшаю».
СЛУЖИМ
Рис.1. Трехуровневая структура проектирования и производства СБИС типа СнК
Следовательно, должно быть создано единое информационно-технологическое пространство, поставляющее научно-техническую, коммерческую и аналитическую информацию для проектирования, изготовления, организации производства и эксплуатации изделий СнК, базирующихся на использовании CALS-технологий в иерархической распределенной структуре дизайн - центров системного и кристального уровней и кремниевых мастерских.
Инфокоммуникационное взаимодействие дизайн - центров должно
базироваться на создании интегрированных алгоритмических, программных и информационных фондов, хранилищ с данными маркетинга, изучения спроса и предложений СБИС на рынке, данными проектирования, изготовления, организации производства, эксплуатации изделий радиоэлектроники, в том числе специализированных СБИС класса СнК. Информационно - аналитическая деятельность должна осуществляться на единой методологической основе с помощью универсальных средств сбора, обработки и представления данных, инфокоммуникаци-онных технологий, вычислительных задач по организации подготовки аналитических документов (АД).
Информационно-технологическое обеспечение дизайн - центров системного и кристального уровней реализуются на основе локальных вычислительных сетей с шинной архитектурой. Учитывая опыт проектирования, реализации и эксплуатации больших распределенных многоуровневых информационно-аналитических систем, предполагается для реализации CALS - технологий в дизайн - центрах системного и кристального уровней использовать типовые унифицированные проектные решения. Так предлагается к основному ядру дизайн - центров системного и кристального уровней (сегменту с серверами для общесистемного и схемотехнического уровней проектирования СБИС СнК)2 через маршрутизатор подключить гигабитный сегмент ЛВС типа Ethernet (информационно-аналитический центр - подсистема дизайн центра). В свою очередь к сегменту информационно-аналитический центр - подсистема дизайн центра подключаются: сервер сбора и хранения информации, поисковый сервер, сервер электронной почты и функциональный сервер, через который осуществляется телекоммуникационная связь сегмента ЛВС системного или кристального информационно-аналитических центров (ИАЦ) с глобальной сетью. CALS -серверы предназначены для реализации в клиент-серверном режиме основных операций, выполняемых на таких этапах жизненного цикла как маркетинг и изучение рынка СБИС, организация производства, эксплуатации изделий, а также для выбора базовой COTS - аппаратуры (Commercial Off The Shelf- готовая к использованию аппаратура коммерческого применения в военных целях).
Технологии информационного обмена между дизайн - центрами системного и кристального уровней различных предприятий и отечественных «кремниевых мастерских» осуществляются на первом этапе с помощью электронной почты глобальной сети с использованием функционального и почтового серверов и сервера сбора и хранения CALS - информации.
Предложенная схема инфокоммуникационной структуры и информа-
2 СБИС СнК (SoC or SOC -System-on-a-chip or system on chip) - сверхбольшие интегральные схемы «Система на кристалле»
ционного взаимодействия на всех уровнях проектирования и производства СБИС типа СнК (SoC), аппаратуры и систем на их основе (системного и кристального уровней) позволяет создать единый информационно - аналитический фонд.
В соответствии с CALS - технологиями, внедряемыми в дизайн - центрах системного и кристального уровней, актуальным становится ряд важнейших направлений информационно - аналитической деятельности предприятий, в том числе:
— инфокоммуникационное обеспечение межведомственной ин
формационно - справочной системы и баз данных по библиотекам стан
дартных элементов, правилам проектирования;
- создание методической и научно - технической документации
по проектированию, унификации, обеспечению надежности и качества
продукции.
При формировании межведомственной информационно-справочной системы и баз данных предъявляются новые требования к качеству поставляемого инфокоммуникационного обеспечения. Согласно определению ISO (International Organization for Standardization - Международная организация по стандартизации) — качество представляет собой «степень, с которой совокупность собственных характеристик выполняет требования» заказчика (потребителя). Если при проектировании или технической поддержке изделия в техническом задании или стандарте заданы значения некоторых параметров или ограничения на них, то тогда качество представляет собой интегральную оценку отклонения расчетных параметров от заданных. При этом оценка учитывает специфику задачи и не может быть единой для всех случаев. Применяемый научно -методический подход определения показателей качества информации (надежности, своевременности, достоверности, полноты, актуальности) основывается, как правило, на вероятностных моделях, ориентированных на оценку по каждому показателю качества независимо друг от друга. Научно - техническая проблема повышения качества информационно-технологического обеспечения ИАЦ при возрастании информационных потоков заключается как в повышении точности оценок показателей качества информации, так и эффективности организационно - управляющих решений на основе полученных показателей качества.
Для формирования информационных фондов дизайн - центров системного и кристального уровней, данные, поступающие от предприятий, передаются в CALS - серверы информационно - аналитических центров (ИАЦ), входящих в состав дизайн - центров системного и кристального уровней.
3 Стандарт ISO 9000:2000
Базовые показатели качества поступающей информации при дальнейшей передаче в межведомственную информационно - справочную систему, информационный фонд дизайн - центров или подготовке аналитических материалов для заказчиков требуют многокритериальной оценки качества предоставляемой информации и эффективности инфокоммуника-ционных технологий, реализуемых в ИАЦ предприятий радиоэлектроники. Своевременная оценка качества предоставляемой информации и эффективности инфокоммуникационных технологий позволят предусмотреть необходимые ресурсы при организации информационного фонда дизайн -центров системного и кристального уровней.
Диссертационная работа посвящена актуальной задаче обеспечения эффективности организационно - управляющих решений на основе повышения качества информационно-технологического обслуживания ИАЦ в комплексах дизайн - центров системного проектирования с применением вероятностно-аналитических моделей оценки качества информационных ресурсов и инфокоммуникационных технологий.
Цель работы
Целью данной работы является организация и повышение эффективности инфокоммуникационного обеспечения функционирования комплекса дизайн - центров сквозного проектирования на всех этапах жизненного цикла радиоэлектронной продукции на основе предварительной вероятностной оценки характеристик качества выполнения технологических операций (сбор, экспертный анализ, автоматизированная обработка и т.д.) и автоматизированного расчета показателей качества (своевременность, полнота, актуальность, достоверность) предоставляемой пользователям ИАЦ информации. Указанная цель достигается путем создания вероятностных моделей и программных средств оценки эффективности обработки информационных потоков в дизайн - центрах, возрастающих в процессе сбора, обработки и передаче информации при CALS - технологиях, на основе расчета вероятностных показателей качества информации.
Для достижения поставленной цели в диссертационной работе решались следующие основные задачи:
проведение анализа существующих подходов к оценке эффективности информационных потоков и качества предоставляемой информации;
исследование возможности применения вероятностных моделей и методов для разработки системы оценки показателей качества CALS - информации, предоставляемой пользователям дизайн - центров;
разработка моделей исследования вероятностно-временных характеристик процессов передачи и обработки CALS - данных в локальных вычислительных сетях и вычислительных комплексах;
разработка моделей и программных средств в реальных проектах для оценки эффективности качества предоставляемой информации;
обработка результатов натурных измерений практического применения разработанных моделей и программных средств в реальных проектах для оценки эффективности качества предоставляемой информации;
разработка рекомендаций по изменению организационной структуры и порядка предоставления инфокоммуникационных услуг на основе разработанных моделей и программных средств. Научная новизна Основная научная новизна работы состоит в следующем.
1. Разработана базовая методика формализованного описания и
расчета процесса обработки заявок на основе аналитико - имитационного
метода анализа временных характеристик в инфокоммуникационных вы
числительных системах, впервые позволяющая одновременно учесть воз
никающие конфликты при совместном использовании информационных
ресурсов, что качественно повышает показатели актуальности и оператив
ности;
Разработаны вероятностно - аналитические модели для исследования вероятностно - временных характеристик информационных потоков в локальных вычислительных сетях шинной топологии, являющиеся теоретической основой реализации программных средств исследования информационных потоков в дизайн - центрах системного и кристального уровней, позволяющие автоматизировать выбор ннфокоммуникационных компонентов при организации ИАЦ.
Разработан метод оценки эффективности информационного обслуживания на основе расчета вероятностно-временных показателей качества предоставляемой CALS - информации, впервые позволяющий комплексно определять качество информационных технологий, внедряемых в ИАЦ.
Разработана декомпозиция формализованной модели на совокупность базисных и параметрически настраиваемых подмоделей, каждая из которых реализуется в виде настраиваемого программного блока, обеспечивающего необходимый уровень качества предоставляемой информации.
Реализованы многоуровневые модели учета искажений во входной информации, используемые при выработке управленческих решений по организации промышленного проектирования и производства.
Разработаны формализованные соотношения для модели отображения в базе данных новых объектов учета, позволяющих рассчитывать показатели полноты информации в информационном фонде интегрированной БД системы дизайн - центров, необходимые в промышленной эксплуатации интегрированной БД.
Практическая значимость
Применение в комплексах дизайн - центров разработанных программных средств вероятностно-аналитического моделирования процессов обработки информационных потоков позволяют повысить эффективность распределения информационно-технических ресурсов при системном проектировании.
Внедрение в дизайн - центрах разработанного комплекса программных средств оценки вероятностно - временных характеристик позволит обеспечить своевременность поступления и обработки информации при формировании информационного фонда ИАЦ и последующей аналитической подготовки проектных решений.
Автоматизация определения вероятностно-временных показателей обработки CALS - информации предоставляет возможность ИАЦ определить наиболее эффективное размещении инфокоммуникационных ресурсов при различных конфигурациях аппаратно-программных средств.
Применение реализованной декомпозиции формализованной модели на совокупность базисных и параметрически настраиваемых подмоделей, каждая из которых реализуется в виде настраиваемого программного блока, реализующего определенную функцию, предоставляет возможность выбора и размещения программно-аппаратных средств информационно-технических ресурсов ИАЦ.
Положения, выносимые на защиту
1. Методика расчета вероятностных показателей качества информации,
предоставляемой пользователям дизайн - центров системного и кристального
уровней при сборе, передаче и обработке CALS - информации, позволяющая
обеспечить совершенствование технологических процессов сбора и обработ
ки информации при формировании информационного фонда ИАЦ и после
дующей аналитической подготовки проектных решений.
2. Вероятностно-аналитическая модель исследования информационных
потоков в ЛВС шинной топологии, позволяющая проводить расчеты для
оценки различных режимов обработки CALS - информации при использова
нии клиент-серверных технологий для различной нагрузки узлов сети дизайн
- центров с целью распределения инфокоммуникационных ресурсов ИАЦ.
Многоуровневые модели учета искажений во входной информации при оценке вероятностно-временных характеристик обработки информационных потоков с помощью семейства формализованных многоуровневых моделей, предоставляющих возможность выбора и информационно-технических ресурсов при эксплуатации информационного фонда ИАЦ.
Методический подход по организации информационно - технологического обеспечения функционирования комплексов дизайн - центров системного проектирования радиоэлектронной промышленности на основе вероятностно-аналитического моделирования.
Реализация и внедрение результатов работы
Результаты, полученные в диссертации, были использованы в практической деятельности ФГУП НИИ «Восход» в рамках разработки и конструирования ЛВС предприятия; в учебном процессе МИРЭА.
Апробация работы:
Основные положения и результаты работы были представлены на следующих научно-технических конференциях:
54 научно-техническая конференция МИРЭА, Москва, 2005 г.;
научно-практическая конференция «Современные информационные технологии в управлении и образовании», Москва, ФГУП НИИ «Восход», МИРЭА, 2005 г.;
б Международная научно-практическая конференция ЮНЕСКО «Участие молодых ученых, инженеров и педагогов в разработке и реализации инновационных технологий», Москва, 2006 г
56 научно-техническая конференция МИРЭА, Москва, 2007 г
- 57 научно-техническая конференция МИРЭА, Москва, 2008 г.
58 научно-техническая конференция МИРЭА, Москва, 2009 г.
По результатам диссертационного исследования опубликовано 12 печатных работ.
Структура и объем работы
