Введение к работе
Актуальность. В настоящее время уделяется особое внимание развитию национального сектора информационно-коммуникационных технологий (ИКТ). Так, целями государственной политики развития ИКТ, обозначенными в «Концепции долгосрочного социально-экономического развития....Российской Федерации», являются: «создание и развитие информационного общества, повышение качества жизни граждан, развитие экономической, социально-политической, культурной и духовной сфер жизни общества, совершенствование системы государственного управления на основе использования информационных и телекоммуникационных технологий, обеспечение конкурентоспособности продукции и услуг отрасли информационных и телекоммуникационных технологий».
Высокая динамика развития рыночной экономики объективно детерминирует возрастание объема и усложнение задач, решаемых в области организации производства, процессов планирования и анализа, финансовой работы, связей с поставщиками и потребителями продукции, оперативное управление которыми невозможно без организации современных информационных систем управления (ИСУ). Тем не менее, Россия в настоящее время не является крупным участником глобального рынка ИКТ и не входит в число 15-20 крупнейших его субъектов. В России в 2011 году на долю рынка ИКТ приходится лишь 6,7 процента от ВВП. В 1999 году доля сектора составляла лишь 2,0 процента от ВВП (13 млрд. долларов), в 2006 году. - 3,5 процента от ВВП.
При распределенном характере производственного процесса информационные системы управления приобретают качество прикладных распределенных информационных систем (ПРИС). Доля ПРИС в общем числе информационных систем управления в среднем составляет примерно 45-55 процентов. Для различных субъектов промышленности и экономики она различна и колеблется от единиц
процентов до 90 процентов (см. табл.1).
Таблица 1
ПРИС являются сложными техническими системами со всеми присущими сложным системам свойствами: целостностью, эмерджентностью, иерархичностью построения, сложностью, динамичностью, функционированием в условиях существенной неопределенности. ПРИС, как и любая техническая система, рано или поздно устаревает, так как неизбежно отстает от постоянно изменяющихся информационных потребностей объекта управления. При этом меняется как состав задач, возложенных на ПРИС, так и требования к качеству их выполнения.
Специфическим свойством большинства ПРИС является их масштабность и жесткая встроенность в процесс управления, вследствие чего такие информационные системы невозможно изъять из эксплуатации, не остановив функциониро-
ванне объектов (в отдельных случаях отраслей), в интересах которых они были внедрены в процесс управления.
Это обусловливает неизбежность постепенной эволюционной адаптации ПРИС к изменяющимся требованиям и порождает целый класс научных и практических задач, связанных с изучением вопросов развития так называемых наследуемых ПРИС. Развитие наследуемых ПРИС требует системного исследования процессов возникновения и динамического изменения несоответствия их характеристик изменяющимся требованиям и способов устранения таких несоответствий.
В современной научно-технической литературе рассматриваются различные аспекты изучения проблем развития сложных систем: от обсуждения общих вопросов и постановок задач по управлению развитием до исследования конкретных математических моделей и алгоритмов. Так, вопросам исследования способов построения информационных систем обеспечения управления процессами производства посвящены работы В.Н. Афанасьева, И.В. Балахоновой, Д.А. Гаври-лова, И.П. Норенкова, А.И. Постникова и других. Методология выбора вариантов создания и развития информационных систем исследовалась в трудах Ю.П. Зай-ченко, Б.А. Резникова, О.В. Ронжина, Ю.Г. Ростовцева, Б.В. Соколова, О.Л. Шес-топаловой и др. Вопросам построения систем сбора и обработки информации в интересах управления объектами территориально распределенных комплексов посвящены исследования В.А. Зеленцова, А.Д. Цвиркуна, И.В. Чистова и др.
В последнее время наблюдается всплеск научного интереса к методам и технологиям так называемого «реинжиниринга» информационных систем, под которым в одних случаях понимается «глубокая революционная модернизация», в других «систематическая трансформация существующей системы». Вместе с тем следует иметь в виду, что, не смотря на наличие большого количества работ, охватывающих данную проблематику с различных точек зрения, следует признать, что понятие реинжиниринга информационных систем различными исследователями до сих пор трактуется по разному; существует множество близких понятий, наличие которых приводит к появлению внешне отличающихся, но по сути схожих подходов, методов и технологий; существующие методы и технологии не интегрированы на системном уровне; наблюдается разрыв между решениями концептуального характера и решениями, направленными на решение конкретных прикладных задач. Ввиду этого в работе будем пользоваться более устоявшимся термином «модернизация» информационных систем.
Под модернизацией ПРИС будем понимать один из путей улучшения функциональных свойств наследуемых составных частей (НСЧ) ПРИС, повышения их эксплуатационной надежности, состоящий как в изменении отдельных элементов ПРИС, совершенствовании их эксплуатации, так и в применении принципиально новых элементов.
В целом проведенный анализ показал, что, не смотря на большое количество работ в области исследования различных аспектов создания и развития систем информационного обеспечения процессов управления, в настоящее время отсутствуют работы, в которых в полной мере рассматривался бы вопрос обоснования предпочтительных вариантов модернизации наследуемых составных частей ПРИС на основе исследования структуры процесса их устаревания, в том числе с учетом аспектов физического и морального старения.
Учет физического старения технической компоненты ПРИС необходим для понимания степени влияния ухудшения технического состояния, надежности элементов НСЧ ПРИС на предельные сроки эксплуатации. Учет морального старения позволяет спрогнозировать наступление такого момента, когда ПРИС будет несоответствовать изменившимся требованиям по составу выполняемых функций и качеству их выполнения, т.е. морально устареет, даже оставаясь формально работоспособной. Таким образом, налицо противоречие между необходимостью обосновывать предпочтительные варианты модернизации наследуемых ПРИС и отсутствием соответствующего научно-методического обеспечения.
В связи с этим можно утверждать, что тема данной диссертации, посвященной решению научной задачи разработки научно-методического обеспечения обоснования вариантов модернизации наследуемых прикладных распределенных информационных систем с учетом их физического и морального старения, является актуальной и важной для практики.
Объектом исследования в данной диссертации являются системы и средства сбора и обработки информации для обеспечения управления объектами и процессами.
Предметом исследования выступают процессы управления развитием прикладных распределенных информационных систем.
Целью диссертационного исследования является разработка научно-методического обеспечения для обоснования предпочтительных вариантов модернизации наследуемых ПРИС с учетом физического и морального старения их составных частей.
Для достижения указанной цели в работе были решены следующие задачи исследования:
1. Разработка научно-методического обеспечения обоснования вариантов
модернизации составных частей наследуемых ПРИС с учетом их физического и
морального старения, включающего:
математическую модель прогнозирования остаточного физического ресурса НСЧ ПРИС;
математическую модель прогнозирования остаточного морального ресурса НСЧ ПРИС;
частную методику формирования состава модернизируемых НСЧ ПРИС;
- способ обоснования предпочтительного варианта модернизации НСЧ
ПРИС.
2. Проведение исследований по практической апробации научно-
методического обеспечения обоснования вариантов модернизации НСЧ ПРИС.
Методы исследований. При решении задач использовались методы теории принятия решений, теории множеств и отношений, теории вероятностей и математической статистики, теории надёжности, теории нечетких множеств.
Научная новизна диссертационного исследования состоит в том, что:
- разработана математическая модель прогнозирования остаточного физиче
ского ресурса НСЧ ПРИС, основанная на оценивании динамических соотношений
вкладов различных групп элементов ПРИС и элементов подсистемы восстановле
ния технического ресурса (ПВТР) в изменение вероятности недостижения пре
дельного состояния (ВНПС) системы в целом. Новизна модели заключается в
учете фактических возможностей восстановления технического ресурса ПРИС,
которая может снижаться в процессе эксплуатации из-за деградации элементов ПВТР;
обоснована математическая модель прогнозирования остаточного морального ресурса НСЧ ПРИС, отличающаяся тем, что при оценивании параметров регрессионной модели используются нечеткие экспертные оценки как временных интервалов, так и степени отставания характеристик НСЧ ПРИС от требуемого уровня;
предложена частная методика формирования состава модернизируемых НСЧ ПРИС, отличающаяся тем, что в структуру обобщенного показателя потребности НСЧ ПРИС в модернизации введены составляющие, отражающие как степень физического старения оборудования, так и степень морального старения (отставание реализуемых возможностей НСЧ ПРИС от требований потребителя по составу целевых задач и уровню технических характеристик);
разработан способ обоснования предпочтительного варианта модернизации НСЧ ПРИС, который отличается, во-первых, увязкой возможных направлений модернизации с фактическим состоянием объекта модернизации и подсистемы восстановления его ресурса, во-вторых, тем, что значения частных показателей предпочтительности вариантов модернизации и их критических значений могут оцениваться приближенно, что позволяет привлечь для решения задачи дополнительную экспертную информацию.
На защиту выносятся следующие результаты:
-
математическая модель прогнозирования остаточного физического ресурса НСЧ ПРИС;
-
математическая модель прогнозирования остаточного морального ресурса НСЧ ПРИС;
-
частная методика формирования состава модернизируемых НСЧ ПРИС;
-
способ обоснования предпочтительного варианта модернизации НСЧ ПРИС.
Практическая значимость исследования заключается в том, что полученные результаты разработаны с учетом фактических условий эксплуатации и целевого применения существующих ПРИС; доведены до уровня инженерных методик, алгоритмов и программ, позволяющих использовать их при совершенствовании процесса обоснования вариантов модернизации НСЧ ПРИС; апробированы при проведении практических работ по обоснованию рационального варианта модернизации НСЧ ПРИС сбора и обработки космической информации.
Реализация результатов исследований. Основные результаты исследований реализованы в деятельности ФГУП «ЦЭНКИ» ((Центре эксплуатации объектов наземной космической инфраструктуры) в ходе проведения исследований по обоснованию основных направлений и технических решений по модернизации сегмента информационной системы - «Комплекса средств контроля и управления техническим состоянием объектов космодромов», в учебном процессе ряда высших учебных заведений.
Апробация результатов исследований. Основные теоретические положения и выводы диссертации изложены в шести публикациях общим объёмом 3,8 п.л. (из них две - в соавторстве), из них две статьи в изданиях, рекомендованных ВАК РФ для опубликования основных результатов диссертационных исследований на соискание ученых степеней доктора и кандидата наук, а также представле-
ны в докладах и сообщениях на научных конференциях и семинарах по проблематике развития прикладных информационных систем в ряде вузов и научных организаций.
Структури и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех разделов, заключения, библиографического списка и трех приложений. Диссертация включает основную часть на 160 листах и приложения общим объемом 48 листов. Библиографический список содержит 102 наименования использованной литературы.
