автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.13, диссертация на тему:Алгоритмы оценки эффективности процессов функционирования корпоративных вычислительных сетей

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭКОНОМИКИ, СТАТИСТИКИ И ИНФОРМАТИКИ

Антонио Алешандре

АЛГОРИТМЫ ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОЦЕССОВ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ КОРПОРАТИВНЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ

СЕТЕЙ

05.13.13 - Вычислительные машины, комплексы, системы и сети

ДИССЕРТАЦИЯ

на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель: Д.Т.Н. тоосЬессоо

' 1 X А X

Пятибратов А. П.

МОСКВА, 1999 г.

СОДЕРЖАНИЕ

стр.

Введение...................................................................................4

Глава 1. Методика и алгоритмы оценки эффективности

процессов функционирования КВС...................................10

1.1. Особенности производственно-хозяйственной деятельности корпоративных объединений в условиях рыночных отношений и перехода к информационному обществу. Роль КВС в работе корпоративных объединений.....................................................10

1.2. Методологические основы оценки эффективности процессов функционирования КВС...........................................................22

1.3. Методика оценки эффективности функционирования КВС................38

1.4. Показатели и алгоритмы оценки целевой эффективности функционирования КВС и ее функциональных частей......................43

1.5. Интегральные показатели и алгоритмы оценки экономической эффективности функционирования КВС.......................................50

1.6. Частные показатели и алгоритмы оценки эффективности функционирования КВС..........................................................58

Выводы по первой главе.................................................................69

Глава 2. Математические модели и типовые функциональные модули оценки эффективности процессов

функционирования КВС.................................................71

2.1. Требования к математическим моделям оценки эффективности функционирования КВС и принципы их построения.......................71

2.2. Обобщенная структура математической модели оценки эффективности функционирования КВС......................................79

2.3. Типовые функциональные модули (формализованные

алгоритмы) оценки целевой эффективности функционирования

функционирования КВС ..........................................................87

2.4. Типовые функциональные модули (формализованные алгоритмы) оценки экономической эффективности функционирования КВС..........................................................98

Выводы по второй главе...............................................................108

Глава 3. Исследование эффективности функционирования

портовой вычислительной сети (ПВС)..............................110

3.1. Характеристика ПВС..............................................................110

3.2. Выбор оборудования ПВС.......................................................126

3.3. Адаптация алгоритмов к оценке эффективности функционирования ПВС..........................................................139

3.4. Адаптация типовых функциональных модулей к оценке эффективности функционирования ПВС.....................................145

3.5. Оценка эффективности функционирования ПВС...........................152

Выводы по третьей главе..............................................................163

Основные выводы и результаты....................................................164

Список литературы....................................................................166

ВВЕДЕНИЕ

Достижение высоких экономических и социальных результатов в любой стране в значительной степени зависит от масштабов и темпов информатизации общества, использования информационных технологий во всех сферах человеческой деятельности.

Инфраструктура информатизации включает: системы коммуникаций, вычислительных машин и сетей, программное обеспечение этих систем, информационные средства, систему подготовки кадров для эксплуатации аппаратного, программного и информационного обеспечения; экономические и правовые механизмы, обеспечивающие и способствующие эффективному развитию процессов информатизации. Ключевая роль в современной инфраструктуре информатизации принадлежит системам телекоммуникаций и вычислительным сетям, в которых сосредоточены новейшие средства вычислительной техники, информатики, связи, а также самые прогрессивные информационные технологии. Именно они обеспечивают пользователям широкий набор информационно-вычислительных услуг с доступом к локальным и удаленным машинным ресурсам, технологиям и базам данных.

Совершенствование территориально-распределенных сетей передачи и обработки информации - одно из основных направлений движения общества по пути прогресса, так как именно степень развития информационных технологий является важнейшим фактором, определяющим степень развития общества в целом. Основной функциональной частью телекоммуникационных вычислительных сетей (TBC) является территориальная сеть связи (ТСС), которая во многом определяет функциональные возможности TBC. На фоне общего стремительного развития компьютерных технологий ТСС развиваются наиболее динамично. На Западе многие сети, первоначально являющиеся сетями передачи данных, стали цифровыми сетями связи, по которым

передаются и голос, и данные, и видеоинформация. Эти сети вплотную приближаются к "идеальной" сети, называемой "информационной супермагистралью", которая в недалеком будущем будет передавать в едином потоке все виды информации и в нее будут включены как суперкомпьютеры корпораций, так и системы телевидения.

Эффективность производственно-хозяйственной деятельности (ПХД) любого крупного предприятия и в частности корпорации, имеющей разветвленную структуру своих отделений, удаленных друг от друга на большие расстояния, напрямую зависит от обеспечения своевременной пересылки больших объемов оперативной информации, согласования работы отделений, увязки ее в рамках единой информационной, коммуникационной и нормативной среды. Решающая роль в реализации' задач планирования, организации и осуществления ПХД корпорации принадлежит корпоративной вычислительной сети (КВС), являющейся технической базой для решения этих задач. КВС обеспечивает функционирование автоматизированной системы управления корпорацией | (АСУК) и ее системы информационного обслуживания (СИОК), совместно представляющих систему информационно-вычислительного обслуживания и управления (СИВОУ) корпорацией [43].

По мере развития КВС расширяется перечень предоставляемых ею услуг и повышается их интеллектуальный уровень. Совершенствование и развитие КВС является следствием внедрения новой техники и технологий (НТТ). Естественно, что результатом этого внедрения должно быть повышение целевой и экономической эффективности функционирования КВС. В связи с этим важной и актуальной является разработка механизма исследования эффективности процессов функционирования КВС в целом и отдельно основных функциональных частей, а также исследования целевой эффективности и экономической целесообразности внедрения в сетях НТТ.

Существует довольно обширная литература, посвященная проблемам информатизации общества и наиболее важных сфер человеческой

деятельности, проблемам развития основных средств информатизации -средств вычислительной техники, информатики и средств связи. В последние годы особенно широко публикуются материалы по определяющим средствам информатизации - локальным и территориальным распределенным сетям передачи и обработки информации.

Вопросы создания, организации и исследования процессов функционирования, совершенствования и развития TBC в той или иной степени нашли отражение в трудах ряда ученых, среди которых Семенихин B.C., Мизин И.А., Бусленко Н.П., Губинский А.И., Пятибратов А.П., Назаров C.B., Максимей И.В., Якубайтис Э.А., Блэк Ю., Бэрри Нанс, Стен Шатт и др. Однако до настоящего времени в полной мере не изучены и остаются дискуссионными методологические, методические и практические аспекты исследования целевой и экономической эффективности сложных человеко-машинных систем, какими являются TBC и в частности КВС. Важность этих проблем и нерешенность ряда вопросов, особенно касающихся создания практически приемлемого механизма для исследования эффективности процессов функционирования TBC, обусловливают актуальность диссертационной работы.

Цель диссертации: разработка математического аппарата для анализа и оценки эффективности процессов функционирования корпоративных вычислительных сетей и их основных функциональных частей, а также процессов совершенствования и развития КВС за счет внедрения новой техники и технологий.

В соответствии с целью исследований поставлены следующие задачи:

> Анализ особенностей производственно-хозяйственной деятельности корпоративных объединений в условиях рыночных отношений и перехода к информационному обществу, установление роли КВС в решении задач планирования, организации и управления ПХД корпорации;

> Разработка методологических и методических основ оценки эффективности функционирования КВС;

> Разработка системы интегральных и частных показателей для оценки целевой и экономической эффективности функционирования КВС и ее основных функциональных частей;

> Разработка алгоритмов определения значений интегральных и частных показателей оценки целевой и экономической эффективности процессов функционирования КВС, а также процессов совершенствования и развития КВС за счет внедрения НТТ;

> Анализ требований к математическим моделям оценки эффективности функционирования КВС как человеко-машинной системы и принципов построения таких моделей;

> Формирование обобщенной структуры математической модели оценки эффективности функционирования КВС;

> Разработка математических моделей (формализованных алгоритмов) оценки целевой и экономической эффективности функционирования КВС;

> Адаптация разработанных алгоритмов к оценке эффективности функционирования конкретного объекта и проведение такой оценки.

Предметом исследования является совокупность теоретических, методологических, методических и практических положений, связанных с оценкой эффективности функционирования КВС и внедрения НТТ.

Объектом исследования является корпоративная вычислительная сеть, а также новая техника и технологии, внедряемые с целью совершенствования и развития КВС.

Методы исследования, источники информации. В процессе исследований использованы работы отечественных и зарубежных ученых, научные обзоры, общегосударственные и отраслевые методические материалы, регламентирующие механизм проведения расчетов

эффективности использования в народном хозяйстве новой техники и технологий.

Исследование базировалось на принципах системного анализа, обобщения, статистической обработки данных и методах математического моделирования.

Научная новизна работы:

^ Разработаны методологические основы и методика оценки эффективности процессов функционирования КВС как человеко-машинной системы, а также процессов внедрения НТТ с целью совершенствования и развития сети;

> Предложена система интегральных и частных показателей для оценки целевой и экономической эффективности функционирования КВС и внедрения новой техники и технологий, разработаны алгоритмы определения значений этих показателей;

> На основании анализа требований к математическим моделям оценки эффективности функционирования КВС как человеко-машинной системы и принципов их построения предложена обобщенная структура математической модели оценки эффективности процессов функционирования КВС и внедрения НТТ;

> Разработаны математические модели (формализованные алгоритмы) оценки целевой и экономической эффективности функционирования КВС;

> Проведена адаптация полученных алгоритмов к оценке эффективности функционирования конкретного объекта - портовой вычислительной сети.

Практическая значимость работы заключается в том, что полученные результаты исследований позволяют предприятиям и организациям проводить анализ и оценку процессов и результатов функционирования своих вычислительных сетей, принимать обоснованные и экономически целесообразные решения по внедрению новой техники и

технологий с целью совершенствования и развития эксплуатируемой сети, повышения эффективности ее функционирования.

Апробация работы. Основные научные выводы и положения, полученные в ходе диссертационного исследования, прошли апробацию в виде публикаций в печати, а также в рамках плановой научно-исследовательской работы "Математическая теория оценки эффективности и оптимизации структур и процессов функционирования, телекоммуникационных вычислительных сетей" (код 1.3.96п). В отчете по этой НИР результаты исследований нашли отражение.

Основные результаты работы по мере их получения докладывались на постоянно действующем научном семинаре кафедры вычислительных систем и телекоммуникаций (ВСС и Т) в Московском государственном университете экономики, статистики и информатики (МЭСИ).

Публикации. Основные результаты диссертационной работы опубликованы в трех статьях и в итоговом отчете кафедры ВСС и Т по НИР 1.3.96П. в 1998 году.

Достоверность научных результатов и выводов подтверждается использованием научных методов исследования, современного математического аппарата и практикой применения при управлении крупной корпорацией.

ГЛАВА 1. МЕТОДИКА И АЛГОРИТМЫ ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОЦЕССОВ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ КВС.

§ 1.1. Особенности производственно-хозяйственной деятельности корпоративных объединений в. условиях рыночных отношений и

перехода к информационному обществу. Роль КВС в работе корпоративных объединений.

Производственно-хозяйственная деятельность (ПХД) корпоративных объединений осуществляется во всех развитых странах в условиях рыночных отношений и перехода от индустриального общества к информационному.

Материальной базой информационного общества является информационная экономика, главная двигательная сила которой - создание и потребление информационных ценностей различных категорий. В этом ее фундаментальное отличие от традиционной индустриальной экономики, для которой главным является производство и потребление материальных благ. В развитых странах, заметно преуспевших в построении информационного общества, время, затрачиваемое на производство и обмен информацией, значительно превышает время, расходуемое на производство собственно промышленной продукции.

По сравнению с индустриальной экономикой информационная экономика имеет принципиально иной характер, ее функционирование базируется на иных фундаментальных принципах, ей присущ ряд коренных особенностей, основные из которых следующие [16]:

1. Главной формой накопления становится накопление знаний и другой полезной информации, а не накопление вещественных элементов производства.

2. Кардинально меняется характер производственных процессов в основных областях общественной деятельности. Развитие информационной

экономики приводит к изменению соотношения между массой применяемого вещества и энергии и количеством информации, заключенной в производимых товарах и услугах и содержащейся в самом производственном процессе. Информационное наполнение производственного процесса, товаров и услуг снижает массу применяемого вещества. Наукоемкость производственного процесса существенно повышается, а материало- и энергоемкость - снижается.

3. Экономически оправданным становится мелкосерийное, индивидуализированное производство с относительно частой сменой конструкции изделий и обновлением применяемого оборудования (через его перепрограммирование и смену модулей), что обеспечивает быструю адаптацию производства к индивидуальным нуждам потребителей. В результате такое производство работает не на массового, анонимного потребителя, а на строго индивидуализированного потребителя.

4. Резко возрастает скорость протекания экономических процессов (вместо месяцев и недель - дни, а то и часы). Это связано и обусловлено применением новых информационных технологий (НИТ), прежде всего информационных систем различного типа. Развитая информационная инфраструктура ("информационное поле") становится важным компонентом новой экономики. Эффективность функционирования информационной экономики в значительной мере определяется точностью, своевременностью и обоснованностью решений, принимаемых на различных уровнях сложной экономической иерархии. Наличие разветвленной системы накопителей информации и средств ее доставки в нужные пункты и в нужное время способствует высокой "прицельности" и быстроте принимаемых экономических решений.

5. Значительно усиливаются интеграционные процессы в экономике и обществе в целом. Такое усиление является следствием объективно необходимого роста (ставшего возможным с появлением и распространением НИТ) горизонтальных связей во всех сферах

общественной деятельности, повышение взаимозависимости производства и потребителя, развитие безбумажной информационной технологии, представляющей собой своего рода метатехнологию новой информационной экономики.

Внешними признаками пере�