Введение к работе
Актуальность работы. Территориально распределённые производственные корпорации играют важную роль в народном хозяйстве страны, при этом предоставление своевременной, достоверной и полной отчётной информации является одной из основных задач систем обработки и выдачи информации.
Конвейерные системы обработки отчётной информации (КСООИ) относятся к организационно-техническим системам, производящим приём, обработку и выдачу информации по принципу конвейера. В качестве объектов исследования в настоящей работе выбраны КСООИ, используемые для формирования аналитических документов. Системы аналитического документооборота являются распространёнными в крупных производственных предприятиях и представляют собой сложный комплекс персонала, программных и технических средств. Сбор информации в исследуемых системах начинается на автоматизированных рабочих местах служащих низшего звена, обработка представляет собой арифметические, логические и другие операции с массивами данных, а выдача в виде отчётных документов производится руководству корпорации. Функциональная значимость КСООИ требует проведения их анализа и исследования как объектов диагностирования, поскольку интенсивное использование и сложность обусловливают возникновение дефектов различного характера. От надёжности, функциональной безопасности КСООИ и достоверности обрабатываемой информации зависит правильное принятие решений в стратегии управления предприятием. Решение этой задачи существенно усложняется при взаимодействии локальных вычислительных сетей. Обеспечить оперативность обнаружения дефектов и принятия решения по продолжению работы, перерасчёту вычислений на отдельных ступенях конвейера или рестарту системы в целом возможно только при проведении специальных мероприятий и использовании соответствующих программно-технических средств.
Большая часть зарубежных (R.N. Clark, R. Chen, P.M. Frank, R. Isermann, R. Patton) и отечественных (П.П. Пархоменко, А.С. Кулик, И.В. Шагаев, Е.С. Согомонян, В.В. Сапожников, Вл.В. Сапожников и др.) исследователей акцентируют внимание на диагностировании систем в рабочем режиме. Применительно к территориально распределённым производственным корпорациям актуальность своевременного получения информации о дефектах в КСООИ играет ключевую роль в предотвращении потерь информационных, временных и других ресурсов.
Современный этап развития вычислительной техники делает целесообразным рассмотрение автоматизированных систем управления и информационных систем на макроуровне, для КСООИ это обусловлено следующими причинами:
– территориальный разброс КСООИ;
– взаимосвязь технических и людских ресурсов;
– интеграция многих функций обработки информации в ступени конвейера и их соответствующая программно-техническая оснащенность;
– разнородность причин и проявлений дефектов;
– отсутствие теоретических и практических решений по применению теории конвейерных систем в задачах диагностики.
Вследствие этого исследования методов, моделей и алгоритмов функционального диагностирования КСООИ на макроуровне являются актуальными и своевременными для промышленности и других отраслей народного хозяйства страны.
Данный вывод подтверждается анализом существующих научно-технических публикаций, посвященных контролю и диагностике программно-технических комплексов. Теоретические исследования задач функциональной безопасности систем и достоверности информации выполнены в работах В.В. Липаева, В.В. Кульбы, С.С. Ковалевского и других, где авторы большое внимание уделяют диагностике систем обработки информации и автоматизированных систем управления. При этом под функциональной безопасностью информационных систем понимается их работоспособное состояние и функционирование в соответствии с предъявляемыми требованиями, при котором отсутствуют опасные отказы и недопустимый ущерб, связанный с причинением вреда жизни и здоровью граждан, государственному имуществу и окружающей среде, собственности физических и юридических лиц.
Большинство научных работ в области функционального диагностирования содержит описание методов и способов диагностирования применительно к аппаратному уровню технических систем. К разработке диагностического обеспечения на алгоритмическом и технологическом уровнях могут быть отнесены исследования Ю.Е. Усачёва, С.А. Никищенкова и других, где рассматриваются методы диагностирования по информационно-логическим схемам процессов, параллельным граф-схемам алгоритмов и т.п. Информационные конвейеры как объекты диагностирования в масштабах территориально распределённых производственных корпораций до настоящего времени практически не рассматривались. Для исследования таких объектов на макроуровне целесообразно использование системного анализа с решением задач построения диагностических моделей, формализации дефектов и разработки алгоритмов и средств диагностирования.
Проведённый анализ литературы позволяет сделать вывод о необходимости проработки методов и алгоритмов диагностирования, применение которых позволит повысить функциональную безопасность КСООИ в территориально распределённых производственных корпорациях.
Таким образом, целесообразна постановка и решение научной задачи по разработке методов и средств функционального диагностирования КСООИ.
Целью работы является системный анализ КСООИ и разработка диагностического обеспечения системы функционального диагностирования при ориентации на оперативное обнаружение дефектов на макроуровне для повышения функциональной безопасности КСООИ в территориально распределённых производственных корпорациях.
Основными задачами и направлениями исследования являются:
-
Исследование КСООИ, эксплуатируемых в территориально распределённых производственных корпорациях, как объектов функционального диагностирования.
-
Сравнительный анализ методов и средств функционального диагностирования, применяемых в системах обработки информации.
-
Разработка диагностических моделей КСООИ на основе применения системного анализа.
-
Создание алгоритмов и средств функционального диагностирования с учётом структурно-процессной организации КСООИ.
-
Разработка методики анализа и функционального диагностирования КСООИ.
Методы исследования. Исследование КСООИ как объекта функционального диагностирования проводилось с использованием методов системного анализа и технической диагностики, теории графов и теории параллельных вычислений. Разработанные диагностические модели уточнялись и корректировались по результатам экспериментальных исследований. Реализация средств диагностирования осуществлялась с использованием информационных технологий Microsoft.
Научная новизна диссертационной работы заключается в том, что:
-
Средствами методологии, включающей проведение экспертизы, разработку описания на макроуровне, применение многоаспектного анализа, использование структурно-процессного подхода, исследование жизненного цикла, анализ и систематизацию дефектов, выполнен системный анализ КСООИ, используемых в территориально распределённых производственных корпорациях, как объектов диагностирования.
-
Разработаны диагностические модели КСООИ, базирующиеся на описании типовых структур (последовательные и типа «дерево»), способов синхронизации процессов (синхронные и асинхронные) и построении информационно-логических схем конвейеров с перечнем дефектов на макроуровне.
-
Сформулированы обобщённые требования правильного функционирования КСООИ на макроуровне и математические выражения дефектов для видов структурно-процессной организации КСООИ, на основе которых разработаны эффективные алгоритмы обнаружения дефектов, ориентированные на реализацию в программных средствах диагностирования.
-
Разработаны основные положения методики анализа и функционального диагностирования КСООИ, заключающиеся в применении системного анализа и многоаспектного описания «стратегия – структура – информационный базис – алгоритм – процесс», формальном описании дефектов на макроуровне, разработке средства диагностирования и обеспечении контролепригодности КСООИ.
Практическая ценность работы. Прикладная значимость проведённых исследований определяется следующими результатами:
-
Базовый программный модуль реконфигурируемых конвейерных систем и модуль ячейки контролирующей счётчиковой сети, предназначенные для использования качестве основных элементов системы моделирования конвейерных систем.
-
Программный диагностический процессор для обнаружения дефектов в КСООИ, эксплуатируемых в территориально распределённых производственных корпорациях.
-
Паспортизация КСООИ для автоматизированного учёта основных параметров, особенностей работы, контролепригодности и применяемых средств диагностирования.
-
Комплекс методик для повышения эффективности корпоративного аналитического документооборота в территориально распределённых производственных корпорациях.
Основные научные положения, выносимые на защиту:
-
Системное описание КСООИ, используемых в территориально распределённых производственных корпорациях, как объектов диагностирования на основе методологии, включающей проведение экспертизы, разработку описания на макроуровне, применение многоаспектного анализа, использование структурно-процессного подхода, исследование жизненного цикла, анализ и систематизацию дефектов.
-
Диагностические модели конвейерных систем, разработанные на основе исследований типовых структур, способов синхронизации процессов и информационно-логических схем конвейеров.
-
Математические выражения дефектов, полученные на основе структурно-процессного описания видов КСООИ.
-
Алгоритмы обнаружения дефектов, разработанные на основе обобщённых требований правильного функционирования КСООИ и признаков дефектов, обеспечивающие эффективную реализацию программных средств диагностирования.
-
Методика организации системы функционального диагностирования, позволяющая повысить функциональную безопасность КСООИ и достоверность обрабатываемой информации.
Реализация результатов работы. Разработанные диагностические модели КСООИ были использованы в программном диагностическом процессоре на базе табличного процессора Microsoft Excel и макроса VBA для подключения к информационному пространству территориально распределённых производственных корпораций. Разработанные методики и программные модули защищены свидетельствами на интеллектуальную собственность, внедрены в системах контроля аналитического документооборота в финансовой службе Куйбышевской железной дороги – филиале ОАО «Российские железные дороги» и используются в учебном процессе кафедры «Информатика» ГОУ ВПО Самарская государственная академия путей сообщения.
Апробация результатов работы. Основные материалы диссертации докладывались, обсуждались и получили одобрение на:
– 2, 3 и 4-й Международных конференциях молодых учёных и студентов «Актуальные проблемы современной науки» (г. Самара, 2001, 2002 и 2003 гг.);
– XI Российской научной конференции профессорско-преподавательского состава, научных сотрудников и аспирантов (г. Самара, 2004 г.);
– международной научно-практической конференции «Безопасность и логистика транспортных систем» (г. Самара, 2004 г.);
– региональной научно-технической конференции «Новейшие достижения науки и техники на железнодорожном транспорте» (г. Челябинск, 2004 г.);
– региональной научно-практической конференции «Актуальные проблемы и перспективы развития железнодорожного транспорта» (г. Самара, 2004 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 18 работ, из них: статей – 7 (в том числе две в журналах, рекомендованных ВАК), тезисов докладов на конференциях – 7, получено 2 свидетельства на регистрацию интеллектуальных продуктов в ВНТИЦ и 2 свидетельства об официальной регистрации программ для ЭВМ.
Структура и объём работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырёх глав, заключения, списка использованных источников и приложений. Материалы диссертации содержат 116 страниц основного текста, 37 рисунков, 10 таблиц и трёх приложений на 22 страницах. Список использованных источников содержит 108 наименований. Общий объём работы – 138 страниц.
