автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.01, диссертация на тему:Анализ и функциональное диагностирование конвейерных систем обработки отчётной информации

На правах рукописи

ПРИПУТНИКОВ АЛЕКСЕЙ ПЕТРОВИЧ

АНАЛИЗ И ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ ДИАГНОСТИРОВАНИЕ КОНВЕЙЕРНЫХ СИСТЕМ ОБРАБОТКИ ОТЧЁТНОЙ ИНФОРМАЦИИ

Специальность 05.13.01 - Системный анализ, управлением обработка информации (промышленность)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Самара 2006

Работа выполнена на кафедре «Информатика» Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования Самарская государственная академия путей сообщения

Научный руководитель:

кандидат технических наук, доцент НИКИЩЕНКОВ Сергей Алексеевич

Официальные оппоненты;

доктор технических наук, доцент БАТШЦЕВ Виталий Иванович, кандидат технических наук, доцент ВОСТОКИН Сергей Владимирович

Ведущая организация:

ЗАО НПЦ ИНФОТРАНС (г. Самара)

Защита состоится 14 декабря 2006 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д212.217.03 ГОУ ВПО Самарский государственный технический университет по адресу г. Самара, ул. Галактионовская, д. 141, корпус 6, ауд. 28

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО Самарский государственный технический университет ло адресу: г. Самара, ул. Первомайская, д. 18

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные гербовой печатью предприятия, просим высылать по адресу: 443100, г.Самара, ул. Молодогвардейская, д. 244, ГОУ ВПО Самарский государственный технический университет, главный корпус, на имя учёного секретаря диссертационного совета

Автореферат разослан 13 ноября 2006 г.

Учёный секретарь

диссертационного совета Д 212217.03 кандидат технических наук

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы« Территориально распределённые производственные корпорации играют важную роль в народной 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 дня 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. Ьетшапп, R. Patton) и отечественных (П.П, Пархоменко, A.C. Кулик, И.В.Шагаев, Е.С. Согомонян, В.В. Сапожников, Вл£. 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 н достоверности информации выполнены в работах В.В. Липаева, В.В. Кульбы, С.С. Ковалевского н 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.Никшценкова н 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 [фактически 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 диагноста рования.

Проведённый анализ литературы позволяет сделать вывод о необходимости проработки методов и алгоритмов диагностирования, применение которых позволит повысить функциональную безопасность КСООИ в территориально распределенных 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 нз макроуровне дня 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.

2. Сравнительный анализ методов и средств функционального диагностирования, применяемых в системах обработки информации,

3. Разработка диагностических моделей КСООИ на основе применения системного анализа.

4. Создание алгоритмов и средств функционального диагностирования с уч&гом структурно-процессной организации КСООИ.

5. 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:

1. 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.

2. Разработаны диагностические модели КСООИ, базирующиеся на описании тисовых структур (последовательные и типа «дерево»), способов синхронизации процессов (синхронные и асинхронные) и построении информационно-логических схем конвейеров с перечнем дефектов на макроуровне.

3. 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.

4. 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:

1. Базовый программный модуль рекояфигурируемых конвейерных систем и модуль ячейки контролирующей счётчиковой сети, предназначенные для использования качестве основных элементов системы моделирования конвейерных систем.

2. Программный диагностический процессор для обнаружения дефектов в КСООИ, эксплуатируемых в территориально распределённых производственных корпорациях.

3. Паспортизация КСООИ дня автоматизированного учёта основных параметров, особенностей работы, контролепригодности и применяемых средств диагностирования.

4. Комплекс методик для повышения эффективности корпоративного аналитического документооборота в территориально распределённых производственных корпорациях.

Основные научные положения, выносимые на защиту:

1. Системное описание КСООИ, используемых в территориально распределенных 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.

2. Диагностические модели конвейерных систем, разработанные на основе исследований типовых структур, способов синхронизации процессов и информационно-логических схем конвейеров.

3. Математические выражения дефектов, полученные на основе структурно-процессного описания видов КСООИ.

4. Алгоритмы обнаружения дефектов, разработанные на основе обобщённых требований правильного функционирования КСООИ и признаков дефектов, обеспечивающие эффективную реализацию программных средств диагностировав я.

5. 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 В ПО'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.);

- X! 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 10S наименований. Общий объём работы - 138 страниц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, сформулированы цель и основные задачи диссертационной работы, дано краткое содержание работы.

В первой главе рассмотрены КСООИ, эксплуатируемые в территориально распределённых производственных корпорациях, проведён сравнительный анализ методов и средств диагностирования и обоснована оценка их применимости для решения задачи повышения функциональной безопасности КСООИ и достоверности обрабатываемой информации.

Конвейерный принцип обработки информации широко применяется в современных системах, начиная от процессоров персональных компьютеров и заканчивая комплексами организационно-технических систем по сбору, обработке и выдаче информации в территориально распределенных производственных корпорациях. В качестве примеров следует привести автоматизированные системы по формированию финансово-экономических показателей работы таких предприятий как ОАО «Самаранефтегаз», ОАО «Билайн-Самара», ОАО «АвтоВАЗ», ГНПРКЦ «ЦСКБ-Прогресс», Куйбышевская железная дорога - филиал ОАО «РЖД» и др. Объектами исследования в диссертационной работе являются распределенные системы обработки информации, где автоматизированные рабочие места работников корпорации представляют собой ступени конвейера, который предназначен для регламентного сбора информации и формирования сводного отчёта и имеет, как правило, древовидную структуру. Анализ конвейерных процессов в таких системах определяет необходимость принятия специальных мер по обеспечению функциональной безопасности. Как отмечено в работе Коуги П.М. по конвейерным системам, даже незначительные отклонения в обработке данных на первых ступенях конвейера существенно влияют на выходной результат.

На рисунке 1 представлена КСООИ, используемая для заполнения информационно-аналитической системы экономического мониторинга и прогнозирования корпорации.

Повышение функциональной безопасности КСООИ и достоверности обрабатываемой информации обеспечивается контролем правильности данных и

s

обнаружением дефектов на различных ступенях конвейерной системы и в линиях связи между ступенями. Независимо от типа КСООИ, дефекты приводят к искажению данных, несвоевременной или неполной передаче информации от одной ступени к другой, к останову всего конвейера и т.п. Дефекты возникают в различных режимах функционирования систем и имеют следующие причины и источники: несоответствие проекта и разработки; ошибки программирования и ввода данных; изменения состава и конфигурации КСООИ; несанкционированные действия административного и обслуживающего персонала КСООИ; искажения в каналах телекоммуникации информации; недопустимые значения и изменения характеристик потоков информации; сбои и отказы в аппаратуре и в каналах теле коммуникации.

АРМ информационна-аналитической системы экономического мониторинга н прогнозирования

АРМ по заполнению информационного хранилища

АРМы по верифи кации данных

АРМы по вводу си стоматических данных

АРМы по созданию форм для отчетов

Первичные источники данных

Информационное хранилище корпорации

Отделы финансовой службы

Рисунок I -Конвейерная система обработки отчетной информации

В работе проведён анализ методов диагностирования, позволяющий классифицировать их на следующие группы: структурно* и функционально-ориентированные; на микро- и макроуровне; алгоритмические, процессные, вероятностные, сетевые, логико-временные; аппаратные, программные, организационно-технические, административные и интеллектуальные; со

встроенным контролем компонент, со «сторожевыми» процессорами, с дублированием системы и т.д.

Анализ методов и средств диагностирования показал, что большинство ориентировано на аппаратный уровень, однако специфика функционального диагностирования КСООИ требует разработки комплекса теоретических, методических, организационно-технических и программных средств.

Во второй главе проведён системный анализ конвейерных систем, разработаны и исследованы диагностические модели основных видов конвейеров.

В работе показана целесообразность исследования следующих видов конвейеров; синхронный последовательный, асинхронный последовательный, синхронный типа «дерево» и асинхронный типа «дерево», которые являются наиболее распространёнными и на их основе возможно построение сложных КСООИ.

Методология исследования КСООИ включает в себя ряд этапов, представленных на рисунке 2.

б. Анализ и си стематнэацга дефектов

5. Исследование жизненного цикла

2. Разработка описания на макроуровне

3. Применение многоаспектного анализа

Рисунок 2 - Методология исследования КСООИ как объекта функционального диагностирования

При комплексной экспертизе КСООИ выявляются и анализируются такие параметры и характеристики, как место и роль в корпоративном информационном ресурсе, история разработки и эксплуатации, структурно-функциональное описание, платформа и совместимость, тактико-технические данные, персонал, обслуживание, возможность обновления или замены И другие. Уровень исследования фактической информации определяется экспертом по требованиям об описании системы как объекта функционального диагностирования. Многоаспектный анализ КСООИ включает исследование пяти взаимосвязанных аспектов: стратегии управления, структуры системы, информационного базиса, алгоритма и процесса работы. Структурно-процессный подход позволяет описать типовые структуры (последовательные или типа «дерево») и процессы (синхронные или асинхронные) с использованием пространственно-временных диаграмм для различных режимов работы и входных данных. При исследовании жизненного цикла определяются основные стадии и режимы функционирования КСООИ для построения обобщённых диаграмм работы.

Для КСООИ как объекта диагностирования строится диагностическая модель на основе информационно-логической схемы конвейера и требований правильного функционирования в результате анализа и систематизации дефектов.

В содержательной постановке под требованиями правильного функционирования КСООИ понимается, что процесс инициирован, своевременен, избирателен, упорядочен, результативен. Примерами требований правильного функционирования для синхронного последовательного конвейера могут служить следующие высказывания:

1. В момент времени при заданном режиме «работа» конвейера, обработка данных производится хотя бы в одной ступени, а в режиме «останов» не работает ни одна ступень:

V*: (с' л У(с' V а" )) Ф (с* л Л йГ,) = 1,

где с' — признак режима «работа» конвейера, и а,, - признаки обработки данных и окончания обработки данных на 1-й ступени конвейера в рассматриваемый момент времени т — число ступеней в конвейере.

2. Сигналы синхронизации (инициации запуска) поступают одновременно на каждую ступень конвейера:

V/ :а*_, =1,

где я," - признак подтверждения поступления сигнала синхронизации на 1-ю ступень конвейера.

3. Сигнал синхронизации после формирования каждого признака окончания обработки данных поступает своевременно на каждую ступень конвейера:

Уа' :г, »1,

где г, - признак своевременного поступления сигнала синхронизации.

4. Конвейер осуществляет приём и выдачу информации по принципу тайминга (учёт работающих ступеней при заполнении данными или опустошении по принципу «первый пришел - первый вышел»):

где *, — признак, учитывающий накопительное состояние системы в зависимости от входных данных и времён операций в ней.

5. На каждой ступени после окончания обработки данных верно функциональное преобразование в результат:

где - признак соответствия контрольной суммы, - признак того, что ожидается результат, отличающийся в допустимых пределах от предыдущего, -признак отсутствия необходимости перепроверки источников.

Соответственно невыполнение требований правильного функционирования задаёт достаточно полный список приоритетных признаков дефектов КСООИ.

Разработанные в работе диагностические модели других видов КСООИ аналогичны модели синхронного последовательного конвейера с учётом специфических отличий.

В третьей главе сформулированы основные положения анализа и функционального диагностирования КСООИ, разработаны обобщённые требования правильного функционирования, признаки дефектов, комплекс алгоритмов и средство функционального диагностирования КСООИ.

Основные положения анализа и функционального диагностирован«я КСООИ, заключаются в следующем:

1. Применение системного анализа и методологии, включающей в себя проведение экспертизы, разработку описания на макроуровне, применение многоаспектного анализа, использование структурно-процессного подхода, исследование жизненного цикла, анализ и систематизацию дефектов.

2. Математическое описание дефектов на макроуровне и разработка алгоритмов функционального диагностирования на основе структурно-процессного представления КСООИ.

3. Разработка средства функционального диагностирования в виде программного диагностического процессора.

4. Обеспечение контролепригодности КСООИ.

Организация системы функционального диагностирования представлена на рисунке 3.

Рисунок 3 - Организаций системы функционального диагностирования

При объединении требований правильного функционирования в одно выражение получается обобщенное требование правильного функционирования, на основе которого осуществляется переход к обобщённому признаку дефектов.

В работе для рассматриваемых видов конвейеров разработаны обобщённые требования правильного функционирования системы (ТПФ) и обобщённые признаки дефектов (ПД).

Для синхронного последовательного конвейера: ТПФ: Кс' *v ф ^' А AоГ,)3ллг,)]л«,л

ПД: [(^ л V а;,)) © (с' л Aaf,)]v [Д«, л г,)] v е, v

Для асинхронного последовательного конвейера: ТПФ: К«' Л V« у "и)) ® л Д^Г,)] а [Л«, л г, л (А /¿))] а

л[е' V«* = 1,

ПД: КС a V(jot¿ V а*)) © (с' л Лйц )) v а г, а (Д/,',))] v

v(e' ve'vepJ-t 1,

Для синхронного конвейера типа «дерево»: ТПФ: 1<с" л V V ®(7лЛ Ля^ )1 л [Л л r;j>] а

ПД: «с А V до,, V е л л - [А л V

Для асинхронного конвейера типа «дерево»: ТПФ: К'7' Л ^ V ® Сс' А АА=;„ )] л [Л лг^д^

А (Д/;,,)] л [Л Л

ПД: {(С лд«, V лЛЛ^>К

л л О!1Д, £ 1 *

В приведенных формулах используются обозначения: - признак подтверждения готовности ¿-й ступени конвейера к загрузке данных, формируемых в ступени Ж, е" — признак неуменьшения числа ступеней, обрабатывающих данные

в режиме заполнения конвейера, е° - призпак неувеличения числа ступеней, обрабатывающих данные в режиме опустошения конвейера, ? — признак правильного изменения числа ступеней, обрабатывающих .данные в рабочем режиме конвейера, J - индекс яруса ступени, vM, - признак поглощения данных в ступени с числом входов не менее 1.

На основании каждого из обобщённых признаков дефектов разработаны алгоритмы обнаружения дефектов, удовлетворяющие требованиям оперативности, унифицируемости, простоты реализации н минимума требований по контролепригодности.

Основным компонентом разработанной системы функционального диагностирования является программный диагностический процессор, включающий макрос VBA для подключения к реальной КСООИ и собственно диагностический процессор, реализованный в Microsoft Excel. Программа устанавливается и настраивается на рабочем месте администратора сети и позволяет в режиме реального времени на основании диагностических признаков обнаруживать дефекты в КСООИ для любого режима работы, в том числе при обработке информации в ступенях конвейера и её передаче между ними. Сообщение об обнаружении дефекта, его тип и место появления выдаётся на мониторе администратора, на основании чего принимается решение о корректировке информации или о рестарте (ступени или системы в целом).

В четвертой главе рассмотрены имитационное моделирование КСООИ, методика организации системы функционального диагностирования, результаты внедрения разработанных средств диагностирования и вопросы паспортизации КСООИ.

Разработана и использована программная система моделирования конвейерных систем в среде Microsoft Excel 2003, включающая в себя библиотеку стандартных ступеней, конструктор, библиотеку входных данных, блок синхронизации н подсистемы задания дефектов, обнаружения дефектов, анализа и документирования.

Структура модели КСООИ н системы диагностирования представлена на рисунке 4.

Рисунок 4 - Структура метели КСООИ и системы диагностирования

Предложенная в работе методика организации системы функционального диагностирования КСООИ, включает следующие этапы:

- системный анализ КСООИ как объекта функционального диагностирования; -формулировка требований правильного функционирования и признаков

дефектов;

- разработка или выбор алгоритма диагностирования КСООИ;

- моделирование КСООИ и программного диагностического процессора; -подключение и настройка программного диагностического процессора к

реальной системе.

Функциональное диагностирование КСООИ, представленной на рисунке 1, позволило обнаруживать и исправлять дефекты (до их появления на выходе всей системы) при вводе и обработке 45 млн. числовых данных в информационное хранилище информационно-аналитической системы экономического мониторинга и прогнозирования на платформе SAS Institute. Статистика обнаружения дефектов приведена на рисунке 5. Период сбора результатов диагностирования соответствует жизненному циклу КСООИ.

Рисунок 5 - Статистика результатов функционального диагностирования КСООИ

Использование средств функционального диагностирования позволило повысить функциональную безопасность данного объекта и достоверность обрабатываемой информации, тем самым, предотвратив ошибки анализа и мониторинга экономических показателей корпорации.

Паспортизация предназначена для автоматизированного учёта и обобщения следующих сведений:

1) цели и особенности назначения КСООИ;

2) пользователей, режимы их работы в КСООИ, периодичность и форму отчетности;

3) данные о разработке КСООИ;

4) связи к способы обмена .данными с другими системами;

{—*— -*— tg Д-t — <15 -»—Всего

5) объёмные характеристики прохождения информации, процессы загрузки конвейера данными, опустошения и вынужденного останова конвейера;

6) местоположение ступеней конвейера и их функции;

7) структурно-процессное описание системы;

8) количественные и качественные характеристики дефектов;

9) испстьзуемые методы диагностики КСООИ и оценка их эффективности. В заключении изложены результаты и сформулированы выводы по работе. Приложения содержат листинг программы базового модуля

реконфигурируемых конвейерных систем, акты внедрения результатов диссертационной работы, свидетельства на регистрацию интеллектуальных продуктов в ВНТИЦ и свидетельства об официальной регистрации программ для ЭВМ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные результаты диссертации заключаются в следующем;

1. Исследование КСООИ, используемых в территориально распределённых производственных корпорациях, показали, что их функционирование в рабочем режиме сопровождается дефектами организационно-технического характера, приводящими к потерям информационных и временных ресурсов, что негативно сказывается на работе корпораций и делает значимой и актуальной задачу функционального диагностирования КСООИ.

2. Сравнительный анализ методов и средств функционального диагностирования систем обработки информации позволил сделать вывод о том, что целесообразна разработка систем функционального диагностирования КСООИ с решением задачи создания диагностического обеспечения (формального описания объекта, дефектов и диагностических моделей на макроуровне, алгоритмов и средств диагностирования) и привлечения для этих целей методов системного анализа.

3. На основании системного анализа КСООИ средствами методологии, включающей проведение экспертизы, разработку описания на макроуровне, применение многоаспектного анализа «стратегия - структура - информационный базис - алгоритм - процесс», использование структурно-процессного подхода, исследование жизненного цикла, анализ н систематизацию дефектов разработано системное описание основных видов конвейерных систем, включающее информационно-логические схемы, алгоритмы работы, требования правильного функционирования и признаки дефектов на макроуровне.

4. Для КСООИ с типовыми структурами (последовательные и типа «дерево») и способами организации процесса (синхронные и асинхронные) разработаны диагностические модели, представляющие собой информационно-логические схемы конвейеров с перечнем математических выражений дефектов и составляющие основу диагностического обеспечения систем функционального диагностирования сложных КСООИ.

5. Разработаны комплекс алгоритмов функционального диагностирования, обеспечивающий эффективное обнаружение дефектов в КСООИ, и программный диагностический процессор на основе стандартных приложений Microsoft.

6. Разработана и использована система моделирования КСООИ, включающая библиотеку стандартных модулей, конструктор, библиотеку входных данных, блок синхронизации, подсистемы задания дефектов, обнаружения дефектов, анализа и документирования и позволяющая выполнять имитационное моделирование взаимодействия КСООИ и средств диагностирования.

7. Сформулированы основные положения методики анализа и функционального диагностирования КСООИ в территориально распределённых производственных корпорациях, заключающиеся в применении системного анализа и многоаспектного описания, формальном описании дефектов на макроуровне, разработке алгоритмов и средства диагностирования и обеспечении контролепригодности КСООИ.

8. Разработана методика организации системы функционального диагностирования КСООИ, внедренная на Куйбышевской железной дороге -филиале ОАО «Российские железные дороги», которая позволила повысить функциональную безопасность и достоверность обрабатываемой информации в информационно-аналитической системе экономического мониторинга и прогнозирования корпорации.

9. Предложена паспортизация КСООИ для автоматизированного учЗта основных параметров, контролепригодности системы и применяемых средств диагностирования, обеспечивающая систематизацию сведений о КСООИ в территориально распределённых производственных корпорациях.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Припугников А.П. Системный анализ и функциональное диагностирование конвейерных систем обработки отчётной информации // Вестник Самарского гос. техн. ун-та. Сер. Технические науки». - 2006. — Вып. 41, - С. 4043.

2. Ннкшценков С.А., Припугников А.П. Метод диагностирования транспортных конвейерных информационных систем И Известия Самарского научного центра Российской академии наук. Спец. вып. «Проблемы железнодорожного транспорта на современном этапе развития». - Самара: Иэд-во СНЦ РАН, 2006. - С. 84-86.

3. Никищенков С.А., Припугников А.П. Анализ и диагностика конвейерных систем обработки информации в Управлении железной дороги // Вестник Самарской гос. академии путей сообщения: науч.-техн. журнал. — Самара, 2004. - Вып. 1. -С. 83-85.

4. Никищенков С А., Припугников А.П. Диагностическая модель конвейерных систем обработки информации и управления на макроуровне // Вестник инженеров-электромехаников железнодорожного транспорта: науч.-техн. журнал / СамГАПС.-Самара, 2003,-Вып. 1. - С 280-281.

5. Никищенков С .A-, Юшков C.A., Припупшков А.П. Комплекс методик для управления и контроля корпоративным аналитическим документооборотом // Исследования и разработки ресурсосберегающих технологий на железнодорожном транспорте: межвуз. сб. науч. тр. с междунар. участием / СамИИТ. — Самара, 2002. — Вып. 23.-С. 21-25.

6. Свидетельство на регистрацию интеллектуального продукта в ВНТИЦ №73200100241 Российская Федерация. Комплекс методик для повышения эффективности корпоративного аналитического документооборота ! С.А. Никищенков, А.П. Припутников, СА. Юшков, - Зарег. 04.12.01г. ФГУП «ВНТИЦ».

7. Свидетельство на регистрацию интеллектуального продукта в ВНТИЦ №73200400052. Методика функционального диагностирования конвейерных систем обработки информации / С.А. Никищенков, АЛ Припутников. - Зарег. 15.03.04 г. ФГУП «ВНТИЦ».

8. Свидетельство об официальной регистрации программ для ЭВМ №2005610580 Российская Федерация. Базовый программный модуль для моделирования реконфигурируемых конвейерных систем обработки информации / С.А. Никищенков, C.B. Сиваков, А.П. Припутников. - №2005610035; Заявл. 11.01.05 г.; Зарег. 04.03.05 г. в реестре программ для ЭВМ.

9. Свидетельство об официальной регистрации программ для ЭВМ №2005610598 Российская Федерация, Модуль нейроподобной ячейки контролирующей счётчиковой сети / С.А. Никищенков, C.B. Сиваков, А.П. Припутников, - №2005610036; Заявл. 11.01.05 г.; Зарег. 09.03.05 г. в реестре программ для ЭВМ.

10. Припутников А.П. Алгоритмы функционального диагностирования конвейерных систем обработки информации И Межвузовской сб. науч. трудов студентов, аспирантов и молодых учёных, посвящ. 130-леггию Куйбышевской железной дороги / СамГАПС. - Самара, 2004. - Вып. 5. - С. 129-130.

11. Никищенков С.А., Михайлов Н.В., Припутников А.П., СиваковС.В. Технология оперативного контроля автоматизированных транспортных систем на макроуровне / Безопасность и логистика транспортных систем: тр. междунар. науч,-прак. конф. / СамГАПС. - Самара, 2004. - С. 80-82.

12. Никищенков С.А,, Припутников А.П., Михайлов Н.В. Программные и организационно-технические средства контроля конвейерных систем / Тез. докл. XI российской науч. конф. профессорско-препода ват. состава, науч. сотрудников и аспирантов / ПГАТИ. - Самара, 2004. - С. 210-211.

13. Припутников А.П. Анализ и функциональное диагностирование конвейерных систем обработки отчётной информации // Новейшие достижения науки и техники на железнодорожном транспорте: сб. докл. регион, науч.-прак. конф. / ЧИПС. - Челябинск, 2004. - Ч. 3. - С. 157-158.

14. Припутников А.П. Анализ и функциональное диагностирование конвейерных систем обработки отчётной информации // Актуальные проблемы и перспективы развития железнодорожного транспорта: материалы регион, науч.-прак. конф., посвящ. 130-летию Куйбышевской железной дороги / СамГАПС. -Самара, 2004.-4.2.-С. 121-125.

15. Припутников А.П. Методы повышения эффективности корпоративного документооборота // Сб. науч. тр. студентов, аспирантов и молодых учёных / СамИИТ. — Самара, 2001. - Вып. 3. - С. 110-112.

16. Припутников А.П. Макродиагностика конвейерных систем обработки информации и управления // Актуальные проблемы современной науки. Естественные науки: тр. 4-й междунар. конф. молодых учёных и студентов / СамГТУ.-Самара, 2003.-Ч. 17.-С. 99-102.

17. Припутников А.П. Функциональная макродиагностнка конвейерных систем обработки информации Н Актуальные проблемы современной науки. Естественные науки: тр. 3-й междунар. конф. молодых учёных и студентов / СамГТУ. - Самара, 2002. - Ч, 12-1 б. - С. 60-61.

18. Никишенков С-А., Припутников АЛ., Сальникова О.И. Экспертиза и функциональное диагностирование информационных систем в управлении железной дороги /У Актуальные проблемы современной науки. Естественные науки: тез. докл. 2-ой междунар. конф. молодых учёных и студентов! СамГТУ. - Самара, 2001.-С.97.

Прнпутннков Алексей Петрович

АНАЛИЗ И ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ ДИАГНОСТИРОВАНИЕ КОНВЕЙЕРНЫХ СИСТЕМ ОБРАБОТКИ ОТЧЁТНОЙ ИНФОРМАЦИИ

Специальность 05,13.01 -Системный анализ, управление и обработка информации

(промышленность)

Автореферат напечатан с разрешения диссертационного совета Д 212.217.03 ГОУ ВПО Самарский государственный технический университет протокол №11 от 8 ноября 2006 г.

Подписано в печать 08.11.06 г. Формат 60x90 1/16. Бумага писчая. Печать оперативная. Усл. леч. листов 1,2 Тираж 100 экз. Заказ №208

Отпечатано в ГОУ ВПО Самарская государственная академия путей сообщения. 443022 г. Самара, Заводское шоссе, д. 18

ВВЕДЕНИЕ

1 МЕТОДЫ И ОСОБЕННОСТИ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО ДИАГНОСТИРОВАНИЯ КОНВЕЙЕРНЫХ СИСТЕМ ОБРАБОТКИ ОТЧЁТНОЙ ИНФОРМАЦИИ

1.1 КСООИ в территориально распределённых производственных корпорациях

1.2 Сравнительный анализ методов и средств функционального диагностирования систем обработки информации

1.3 Выводы и постановка задачи

2 СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ И РАЗРАБОТКА ДИАГНОСТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ КСООИ

2.1 Использование системного анализа КСООИ

2.2 Разработка диагностических моделей КСООИ на макроуровне

2.2.1 Модель синхронного последовательного конвейера

2.2.2 Модель асинхронного последовательного конвейера

2.2.3 Модель синхронного конвейера типа «дерево»

2.2.4 Модель асинхронного конвейера типа «дерево»

2.3 Выводы и основные результаты

3 РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМОВ И СРЕДСТВА

ФУНКЦИОНАЛЬНОГО ДИАГНОСТИРОВАНИЯ КСООИ

3.1 Основные положения анализа и функционального диагностирования КСООИ

3.2 Разработка алгоритмов функционального диагностирования КСООИ

3.3 Разработка программного диагностического процессора для КСООИ

3.4 Выводы и основные результаты

4 РАЗРАБОТКА И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СИСТЕМЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ КСООИ

4.1 Разработка системы моделирования КСООИ

4.2 Разработка методики организации и настройки системы функционального диагностирования КСООИ

4.3 Исследование результатов внедрения средства функционального диагностирования КСООИ

4.4 Разработка паспорта КСООИ

4.5 Выводы и основные результаты

Территориально распределённые производственные корпорации играют главную роль в развитии народного хозяйства страны. В таких корпорациях предоставление своевременной, достоверной и полной отчётной информации является одной из актуальных задач систем обработки информации. За решение данной задачи отвечают системы обработки отчётной информации с автоматизированными рабочими местами дежурных диспетчеров, операторов отделов и подразделений, инженеров и другого персонала. Функционирование систем обработки информации связано с вводом, обработкой, хранением и выдачей в соответствии с требованиями пользователей больших объёмов служебной информации, используемой для решения задач управления корпорацией. В таких системах необходимо обеспечивать и поддерживать на соответствующем уровне функциональную безопасность, где под функциональной безопасностью 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.

Конвейерные системы обработки отчётной информации (КСООИ) относятся к организационно-техническим системам, производящим приём, обработку и выдачу информации по принципу конвейера, что обеспечивает высокую производительность, но требуют специальных мер по управлению и обеспечению надежности. Для формирования отчётных документов используются системы аналитического документооборота, которые являются распространёнными и приоритетными в отделах и подразделениях территориально распределённых производственных корпораций.

Появление новых КСООИ, улучшение и модификация существующих, вызванные сменой источников и отчётных форм предоставления информации, вызывает необходимость их всестороннего анализа и учёта, в том числе и как объекта диагностирования. Разрыв линий связи, полное или частичное разрушение информационных массивов, искажение информации, а также разрушение компонент программного обеспечения, связанное с возникновением сбоев и отказов при работе технических средств, ошибками в программах, исходных, промежуточных или выходных данных, нарушениями регламента работы с системой со стороны пользователей приводит к значительным потерям и, как следствие, к снижению эффективности функционирования КСООИ. При сбоях и отказах в системах происходит потеря или фальсификация информации, что приводит к принятию неправильного решения. От надёжности, регламента и функциональной безопасности КСООИ зависят стратегия управления предприятием, безопасность окружающей среды, финансовые затраты и т.д. В связи с этим при внедрении и эксплуатации КСООИ необходимо предусматривать средства, обеспечивающие функциональную безопасность.

Задача оперативного обнаружения дефектов в функционировании систем и комплексов решается использованием средств функционального диагностирования систем, т.е. диагностировании в рабочем режиме. Это объясняется тем, что своевременное предоставление информации о неисправности системы и/или ошибках данных в объектах производственных корпораций играет ключевую роль.

Современная техническая диагностика имеет хорошо развитую прикладную часть, содержащую обширный арсенал методов диагностирования, разработанных для различных технических объектов и систем на микроуровне, т.е. для аппаратной части системы. Структурно-ориентированные методы обнаружения дефектов в работе систем ориентированы на обнаружение отказов и приводят к существенной избыточности. Преимуществами обладают методы и средства функционального диагностирования, базирующиеся на моделях поведения объекта диагностирования (автоматных моделях, схемах алгоритмов и программ и др.), однако они получили развитие для последовательных вычислений. Вследствие этого научные исследования методов, моделей и алгоритмов функционального диагностирования КСООИ на макроуровне являются актуальными и значимыми для науки и техники.

Настоящая работа является продолжением исследований в области системного анализа и разработки методов и средств функционального диагностирования систем обработки информации на основе схем процессов и программ, которые проводятся на кафедре «Информатика» ГОУ ВПО Самарская государственная академия путей сообщения.

Объектом исследования являются КСООИ, применяемые в системах аналитического документооборота территориально распределённых производственных корпораций.

Предметом исследования является системный анализ КСООИ как объектов функционального диагностирования для обеспечения функциональной безопасности.

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:

1. Исследование КСООИ, эксплуатируемых в территориально распределённых производственных корпорациях, как объектов функционального диагностирования.

2. Сравнительный анализ методов и средств функционального диагностирования, применяемых в системах обработки информации.

3. Разработка диагностических моделей КСООИ на основе применения системного анализа.

4. Создание алгоритмов и средств функционального диагностирования с учётом структурно-процессной организации КСООИ.

5. 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:

1. 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.

2.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.

3. 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.

4. 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:

1. Базовый программный модуль реконфигурируемых конвейерных систем и модуль ячейки контролирующей счётчиковой сети, предназначенные для использования качестве основных элементов системы моделирования конвейерных систем.

2. Программный диагностический процессор для обнаружения дефектов в КСООИ, эксплуатируемых в территориально распределённых производственных корпорациях.

3. Паспортизация КСООИ для автоматизированного учёта основных параметров, особенностей работы, контролепригодности и применяемых средств диагностирования.

4. Комплекс методик для повышения эффективности корпоративного аналитического документооборота в территориально распределённых производственных корпорациях.

Основные научные положения, выносимые на защиту:

1. 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.

2. Диагностические модели конвейерных систем, разработанные на основе исследований типовых структур, способов синхронизации процессов и информационно-логических схем конвейеров.

3. Математические выражения дефектов, полученные на основе структурно-процессного описания видов КСООИ.

4. Алгоритмы обнаружения дефектов, разработанные на основе обобщённых требований правильного функционирования КСООИ и признаков дефектов, обеспечивающие эффективную реализацию программных средств диагностирования.

5. 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» ГОУВПО 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.

Диссертационная работа имеет следующую структуру.

В первой главе проведён системный анализ КСООИ и их особенностей работы как объектов функционального диагностирования. Рассмотрены примеры применения КСООИ на макроуровне и, в частности, в системах аналитического документооборота в территориально распределённых производственных корпорациях и в Управлении железной дороги при формировании отчётных документов. Проведены фасетные классификации конвейерных систем и их дефектов. На основе классификации методов диагностирования проведена оценка применимости известных методов и средств функционального диагностирования для решения поставленной задачи. Сформулирован вывод о целесообразности использования метода диагностирования на макроуровне и необходимости его развития в различных режимах работы КСООИ.

Во второй главе проведён системный анализ КСООИ. При описании организационно-технической системы использованы средства методологии включающей проведение экспертизы, разработку описания на макроуровне, применение многоаспектного анализа, использование структурно-процессного подхода, исследование жизненного цикла, анализ и систематизацию дефектов. Разработаны и исследованы диагностические модели четырёх основных видов конвейеров с учётом типовых структур (последовательные и типа «дерево») и синхронизации процесса (синхронные и асинхронные). На основе структурно-процессного подхода формулированы и формализованы требования правильного функционирования для четырёх видов КСООИ.

В третьей главе сформулированы основные положения анализа и функционального диагностирования КСООИ, заключающиеся в 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. Разработаны обобщённые требования правильного функционирования, признаки дефектов, комплекс алгоритмов и средство функционального диагностирования КСООИ в виде программного диагностического процессора.

В четвертой главе рассмотрены имитационное моделирование КСООИ, методика организации системы функционального диагностирования, результаты внедрения разработанных средств диагностирования и вопросы паспортизации КСООИ.

В заключении изложены результаты и сформулированы выводы по работе.

В приложениях представлены листинг программы базового модуля реконфигурируемых конвейерных систем, акты внедрения диссертационной работы, свидетельства на регистрацию интеллектуальных продуктов в ВНТИЦ и 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.

Основные результаты диссертации заключаются в следующем:

Исследование КСООИ, используемых в территориально распределённых производственных корпорациях, показали, что их функционирование в рабочем режиме сопровождается дефектами организационно-технического характера, приводящими к потерям информационных и временных ресурсов, что негативно сказывается на работе корпораций и делает значимой и актуальной задачу функционального диагностирования КСООИ.

2. Сравнительный анализ методов и средств функционального диагностирования систем обработки информации позволил сделать вывод о том, что целесообразна разработка систем функционального диагностирования КСООИ с решением задачи создания диагностического обеспечения (формального описания объекта, дефектов и диагностических моделей на макроуровне, алгоритмов и средств диагностирования) и привлечения для этих целей методов системного анализа.

3. На основании системного анализа КСООИ средствами методологии, включающей проведение экспертизы, разработку описания на макроуровне, применение многоаспектного анализа «стратегия - структура -информационный базис - алгоритм - процесс», использование структурно-процессного подхода, исследование жизненного цикла, анализ и систематизацию дефектов разработано системное описание основных видов конвейерных систем, включающее информационно-логические схемы, алгоритмы работы, требования правильного функционирования и признаки дефектов на макроуровне.

4. Для КСООИ с типовыми структурами (последовательные и типа «дерево») и способами организации процесса (синхронные и асинхронные) разработаны диагностические модели, представляющие собой информационно-логические схемы конвейеров с перечнем математических выражений дефектов и составляющие основу диагностического обеспечения систем функционального диагностирования сложных КСООИ.

5. Разработаны комплекс алгоритмов функционального диагностирования, обеспечивающий эффективное обнаружение дефектов в КСООИ, и программный диагностический процессор на основе стандартных приложений Microsoft.

6. Разработана и использована система моделирования КСООИ, включающая библиотеку стандартных модулей, конструктор, библиотеку входных данных, блок синхронизации, подсистемы задания дефектов, обнаружения дефектов, анализа и документирования и позволяющая выполнять имитационное моделирование взаимодействия КСООИ и средств диагностирования.

7. Сформулированы основные положения методики анализа и функционального диагностирования КСООИ в территориально распределённых производственных корпорациях, заключающиеся в применении системного анализа и многоаспектного описания, формальном описании дефектов на макроуровне, разработке алгоритмов и средства диагностирования и обеспечении контролепригодности КСООИ.

8. Разработана методика организации системы функционального диагностирования КСООИ, внедренная на Куйбышевской железной дороге -филиале ОАО «Российские железные дороги», которая позволила повысить функциональную безопасность и достоверность обрабатываемой информации в информационно-аналитической системе экономического мониторинга и прогнозирования корпорации.

9. Предложена паспортизация КСООИ для автоматизированного учёта основных параметров, контролепригодности системы и применяемых средств диагностирования, обеспечивающая систематизацию сведений о КСООИ в территориально распределённых производственных корпорациях.

Теоретические и практические результаты диссертационной работы использованы в научно-исследовательских работах, проводимых на кафедре «Информатика» ГОУ ВПО Самарская государственная академия путей сообщения.

Результаты диссертационной работы внедрены 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, что подтверждается актами, приведенными в Приложении В.

По материалам диссертации опубликовано 14 печатных работ [60-66, 74-80], получено 2 свидетельства на регистрацию интеллектуальных продуктов в ВНТИЦ [87, 88] и 2 свидетельства об официальной регистрации программ для ЭВМ [89, 90].

ПЕРЕЧЕНЬ ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИЙ

АРМ - автоматизированное рабочее место

АСУ - автоматизированная система управления

ИЛСК - информационно-логическая схема конвейера

ИС - информационная система

ИСА - информационная схема алгоритма

КАД - корпоративный аналитический документооборот

КСООИ - конвейерная система обработки отчётной информации

ПВ Д - пространственно-временная диаграмма

ПД - признак дефекта

ПДП - программный диагностический процессор

СД - средство диагностирования

ТПФ - требование правильного функционирования

ФБ - функциональный блок

ФД - функциональное диагностирование

VBA - Visual Basic for Application

OSAMP - многоаспектный анализ «стратегия - структура информационный базис - алгоритм - процесс»

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе рассмотрены конвейерные системы обработки отчётной информации как объекты функционального диагностирования представленные на макроуровне. В качестве реального объекта для анализа и практической реализации средства диагностирования выбран компьютерный аналитический документооборот, используемый в территориально распределённых производственных корпорациях.

1. Автоматное управление асинхронными процессами в ЭВМ и дискретных системах / Под ред. В.И. Варшавского. М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит. 1986. - 400 с.

2. Алгоритмы, математическое обеспечение и архитектура многопроцессорных вычислительных систем / Отв. ред. А.П. Ершов. М.: Наука, 1982.-336 с.

3. Антонов А.В. Системный анализ. Учеб. для вузов / А.В. Антонов. -М.: Высш. шк., 2004. 454 с.

4. Анцупов С.В., Балакин ВН., Барашенков В.В. Диагностирование управляющих устройств по схемам алгоритмов // Автоматика и телемеханика, 1986.-№10.-с. 127-134.

5. Балакин В.Н., Барашенков В.В., Усачев Ю.Е. Синтез устройства диагностирования по схемам алгоритмов управления // Автоматика и телемеханика, 1984. - №6. - с. 138-145.

6. Барашенков В.В. Интерпретация операторных схем алгоритмов. Л.: Изд-во ЛЭТИ, 1978.-75 с.

7. Барский А.Б. Параллельные процессы в вычислительных системах. Планирование и организация. М.: Радио и связь, 1990. - 256 с.

8. Блатнер П., Ульрих Л. и др. Использование Microsoft Excel 2000. Специальное издание.: Пер. с англ.: Уч. пос. М.: Издательский дом «Вильяме», 2000.- 1024 с.

9. Булева алгебра и логические элементы: методич. указ. по дисциплине «Дискретная математика» // Никищенков С.А., Смышляев В.А., Припутников А.П. / СамГАПС. Самара, 2004. - 20 с.

10. Бунич А.Л. и др. Параллельные вычисления и задачи управления (аналитический обзор) // Автоматика и телемеханика, 2002. №12. - с. 3-23.

11. Вальковский В.А. Распараллеливание алгоритмов и программ. Структурный подход. М.: Радио и связь, 1989. - 176 с.

12. Водяхо А.И., Горнец H.H., Пузанков Д.В. Высокопроизводительные системы обработки данных: Учеб. пособие для вузов. М.: Высш. шк., 1997. -304 с.

13. Воеводин В.В. Математические модели и методы в параллельных процессах. -М.: Наука: Гл. ред. физ.-мат. лит., 1986. -296 с.

14. Воеводин В.В., Воеводин Вл.В. Параллельные вычисления, СПб.: БХВ-Петербург, 2002. - 608 с.

15. Войткевич Н.И., Демин К.Ф. Организация обеспечения ВАЗа комплектующими изделиями в условиях АСУ. Экономика автомобилестроения. Опыт Волжского автомобильного завода. Экспресс-информация. Издание филиала НИИНавтопрома, Тольятти, №3, 1977, с. 24-37.

16. Волкова В.Н., Денисов A.A. Основы теории систем и системного анализа. СПб.: Изд-во СПбГТУ, 1999 - 510 с.

17. Выхованец B.C. Параллельные вычисления во времени // Автоматика и телемеханика, 1999. -№12. - с. 155-165.

18. Гарнаев А.Ю. Самоучитель VBA. СПб.: БХВ-Петербург, 2003. -512 с.

19. Головкин Б.А. Параллельные вычислительные системы. М.: Наука, 1980.-520 с.

20. Головкин Б.А. Расчет характеристик и планирование параллельных вычислительных процессов. М.: Радио и связь, 1983. - 272 с.

21. ГОСТ 20911-89. Техническая диагностика. Термины и определения. М.: Издательство стандартов, 1990.

22. ГОСТ 26656-85. Техническая диагностика. Контролепригодность. Общие требования. -М.: Изд-во стандартов, 1986. 13 с.

23. Громов А., Каменнова М., Старыгин А. Управление бизнес-процессами на основе технологии Workflow // Открытые систем, №1 (21), 1997. http ://koi(win) .www.online.ru /osp/os/о s 1 9 7/sourse/3 5 .rhtml

24. Гуляев B.A. Техническая диагностика управляющих систем. Киев: Наукова думка, 1983. - 208 с.

25. Дегтярев Ю.И. Системный анализ и исследование операций. М.: Высшая школа, 1996. 335 с.

26. Дискретная математика для программистов / Ф.А. Новиков. СПб: Питер, 2001.-304 с.

27. Евреинов Э.В. Однородные вычислительные системы и среды // Вычислительные устройства в технике и системах связи / Под ред.

28. С.Д. Пашкеева. М.: Связь, 1978. - Вып. 3. - с. 3-16.

29. Епончиков Ю.К., Осипов А.К. Особенности организации труда многостаночного обслуживания на ВАЗе. Экономика автомобилестроения. Опыт Волжского автомобильного завода. Экспресс-информация. Издание филиала НИИНавтопрома, Тольятти, №12, 1975, с. 3-27.

30. Зингер И.С., Куцык Б.С. Обеспечение достоверности данных в автоматизированных системах управления производством. М.: Наука, 1974. -136 с.

31. Иване Д. Системы параллельной обработки. М.: Мир, 1996. - 408 с.

32. Игнатущенко В.В. Организация структур управляющих многопроцессорных вычислительных систем. -М.: Энергоатомиздат, 1984. -184 с.

33. Информационные технологии на ж.д. транспорте: Учеб. для вузов ж.д. трансп. / Э.К. Лецкий, В.И. Панкратов, В.В. Яковлев и др.; Под ред.

34. Э.К. Лецкого, Э.С. Поддавашкина, В.В. Яковлева. М.: УМК МПС России, 2000.-680 с.

35. Информационные технологии на железнодорожном транспорте: Доклады четвертой международной научно-практической конференции «ИНФОТРАНС-99». СПб, 1999. - 304 с.

36. Каган Б.M. Электронные вычислительные машины и системы: Учеб. пособие для вузов. 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1991. -592 с.

37. Каган Б.М., Мкртумян И.Б. Основы эксплуатации ЭВМ: Учеб. пособие для вузов / Под ред. Б.М. Кагана. М.: Энегроатомиздат, 1983. - 376 с.

38. Каменнова М. Электронный офис и системы управления документами //Открытые системы, №1 (21), 1997. http://koi(win).www.online.ru/osp/os/osl97/sourse/35.rhtml

39. Касьянов В.Н., Евстигнеев В.А. Графы в программировании: обработка, визуализация и применение. СПб.: БХВ - Петербург, 2003. -1104 с.

40. Клименко C.B., Крохин И.В., Кущ В.М., Лагутин Ю.Л. Электронные документы в корпоративных сетях: второе пришествие Гуттенберга. М.: Наука. - 1999.-271 с.

41. Ковалик Я. Высокоскоростные вычисления. Архитектура, производительность, прикладные алгоритмы и программы суперЭВМ. М.: Радио и связь, 1988. - 432 с.

42. Коляда А.П., Пак И.Т. Модулярные структуры конвейерной обработки цифровой информации. Минск: Университетское изд-во, 1992. -256 с.

43. Корнеев В.В. Параллельные вычислительные системы. М.: «Нолидж», 1999.-320 с.

44. Котов В.Е. Теория параллельного программирования. Прикладные аспекты // Кибернетика. 1974. -№1. с. 1-16; №2. - с. 1-18.

45. Коуги П.М. Архитектура конвейерных ЭВМ / Пер. с англ. М.: Радио и связь, 1985. - 360 с.

46. Кульба В.В., Ковалевский С.С., Шелков А.Б. Достоверность и сохранность информации в АСУ. Издание второе. Серия «Информационные технологии». М.: СИНТЕГ, 2003, 500 с.

47. Куренков П.В., Котляренко А.Ф. Внешнеторговые перевозки всмешанном сообщении. Экономика. Логистика. Управление. Самара: СамГАПС, 2002.-636 с.

48. Кухарчук А.Г., Реутов Г.В., Луцкий Г.М. Конвейерный принцип обработки информации // Кибернетика. 1968. - №6. - с. 43-49.

49. Лагоша Б.А., Емельянов А.А. Основы системного анализа. М.: Изд-во МЭСИ, 1998.- 106 с.

50. Лецкий Э.К. Модели и методы расчета временных характеристик систем сбора и обработки данных. М.: МИИТ, 1994. - 40 с.

51. Липаев В.В. Функциональная безопасность программных средств. -М.: СИНТЕГ, 2004.-348 с.

52. Мамиконов А.Г., Кульба В.В., Шелвиков А.Б. Достоверность, защита и резервирование информации в АСУ. М.: Энергоатомиздат, 1986. - 303 с.

53. Мельников Ю.Н. Достоверность информации в сложных системах. -М.: Сов. Радио, 1973.- 192 с.

54. Микони C.B. Общие диагностические базы знаний вычислительных систем. СПб.: СПИИРАН, 1992. - 234 с.

55. Миронов М.А., Ярлыков М.С. Оптимальные дискретные алгоритмы ФД технического состояния динамических систем // Автоматика и телемеханика, 1985.-№10.-с. 144-152.

56. Мушик Э., Мюллер П. Методы принятия технических решений: Пер. с нем. -М.: Мир, 1990.-208 с.

57. Никищенков С.А. Функциональная диагностика реконфигурируемыхтранспортных технологических систем по информационно-логическим схемам процессов / С.А. Никищенков / Самарский науч. центр РАН, Самарская гос. акад. путей сообщения. 2005. - 160 с.

58. Никищенков С.А., Припутников А.П. Анализ и диагностика конвейерных систем обработки информации в Управлении железной дороги // Вестник Самарской гос. академии путей сообщения: научно-техн. журнал. -Самара, 2004.-Вып. 1.-С. 83-85.

59. Об итогах производственной и финансово-экономической деятельности ОАО «РЖД» и задачах по повышению эффективности на 2005 г. // Протокол заседания правления ОАО «РЖД» 22-23 дек. 2004 г. - М.: 2004 г.

60. Основы технической диагностики: Модели объектов, методы и алгоритмы диагноза / Под ред. П.П. Пархоменко. М.: Энергия, 1976. - 464 с.

61. Параллельная обработка информации. Распараллеливание алгоритмов обработки информации. Том 1 / Под ред. А.Н. Свенсона. Киев: Наук, думка, 1985.-280 с.

62. Пархоменко П.П, Согомонян Е.С. Основы технической диагностики: оптимизация алгоритмов диагностирования, аппаратурные средства / Под ред. П.П. Пархоменко. -М.: Энергия, 1981. 320 с.

63. Питерсон Дж. Теория сетей Петри и моделирование систем. М.: Мир, 1984.-264 с.

64. Припутников А.П. Макродиагностика конвейерных систем обработки информации и управления // Актуальные проблемы современной науки. Естественные науки: тр. 4-й междунар. конф. молодых учёных и студентов / СамГТУ. Самара, 2003. - Ч. 17. - С. 99-102.

65. Припутников А.П. Методы повышения эффективности корпоративного документооборота // Сборник науч. трудов студентов, аспирантов и молодых ученых / СамИИТ. Самара, 2001. - Вып. 3. - С. 110112.

66. Припутников А.П. Системный анализ и функциональное диагностирование конвейерных систем обработки отчётной информации // Вестник Самарского гос. техн. ун-та. Сер. «Технические науки». 2006. Вып. 41.-С. 40-43.

67. Припутников А.П. Функциональная макродиагностика конвейерных систем обработки информации // Актуальные проблемы современной науки. Естественные науки: тр. 3-й междунар. конф. молодых учёных и студентов / СамГТУ. Самара, 2002.-Ч. 12-16. С. 60-61.

68. Руднев В.В. К вопросу об описании конвейерных процессов сетями

69. Петри // Автоматика и телемеханика, 1985. - №8. - с. 115-121.

70. Рыжков А.П. Правильная билогическая граф-модель параллельного вычислительного процесса и его свойства // Известия АН СССР. Техническая кибернетика. 1976. - №2. - с. 96-104.

71. Самофалов К.Г., Луцкий Г.М. Основы построения конвейерных ЭВМ. -Киев: Вища школа. Главное изд-во, 1981. 224 с.

72. Сапожников В.В., Сапожников Вл.В. Основы технической диагностики. М.: Маршрут, 2004. - 312 с.

73. Сборник действующих международных стандартов ИСО серии 9000. Т-1, 2, 3. М.: ВНИИКИ. 1998.

74. Свидетельство на регистрацию интеллектуального продукта в ВНТИЦ №73200400052. Методика функционального диагностирования конвейерных систем обработки информации / Никищенков С.А., Припутников А.П. зарег. 15.03.04 г. ФГУП «ВНТИЦ».

75. Согомонян Е.С., Шагаев И.В. Аппаратурное и программное обеспечение отказоустойчивости вычислительных систем // Автоматика и телемеханика, 1988. - №2. - с. 2-39.

76. Согомонян Е.С. Отказоустойчивые избыточные структуры // Автоматика и телемеханика, 1986. -№10. - с. 135-143.

77. Стратегическая программа развития открытого акционерного общества «Российские железные дороги» (июнь 2004 г.). М.: ОАО «РЖД». -81 с.

78. Теория множеств и теория графов: методич. указ. по дисциплине «Дискретная математика» для студентов дневной и заочной форм обучения / С.А. Никищенков, В.А. Смышляев, С.А. Юшков, А.П. Припутников. -СамГАПС. Самара, 2003. - 16 с.

79. Уокенбах Д. Профессиональное программирование на VBA в Excel 2002.: Пер. с англ. -М.: Издательский дом «Вильяме», 2003. 784 с.

80. Успенский В.А., Семенов A.JI. Теория алгоритмов: основные открытия и приложения. М.: Наука, 1987. - 288 с.

81. Устройство для распределения импульсов с контролем / В.Н. Балакин, В.В. Барашенков, А.Ф. Казак, A.C. Маркин, С.А. Никищенков, В.Ю. Орлов (СССР). A.c. 1548843 СССР, МКИ G 06F1/04. -№ 4236434/24-24; Заявл. 27.04.87; Опубл. 07.03.90; Бюл. №9.-6 с.

82. Федеральная целевая программа «Модернизация транспортной системы России (2002-2010 годы)». М.: ФЗ от 22.03.2002 г. - 38 с.

83. Хокни Р., Джессхоуп К. Параллельные ЭВМ. Архитектура, программирование и алгоритмы: Пер. с англ. М.: Радио и связь, 1986. - 392 с.

84. Элементы параллельного программирования / В.А. Вальковский, В.Е. Котов, А.Г. Макчук, H.H. Миренков; Под ред. В.Е. Котова. М.: Радио исвязь, 1983.-240 с.

85. Ackoff R.I. The mismatch between educational systems and requirements for success management. // Wharton Alumni Magazine. Spring, 1986. - P. 10-12.

86. Checkland P. Rethinking a System Approach. In: Tomlison R., Kiss I. (Eds.) «Rethinking the Process of Operation and System Analysis». Pergamon Press, 1984.-P. 43-66.

87. Gharajedaghi J., Ackoff R.I. Toward Systemic Education of System Scientists. / Systems Research. 1985. -V. 2. -№ 1. P. 21-27.

88. IEC 61508: 1-6: 1998-2000. Функциональная безопасность электрических/электронных и программируемых электронных систем. Часть 3. Требования к программному обеспечению. Часть 6. Руководство по применению стандартов IEC 61508-2 и IEC 61508-3.

89. ISO 15408 1-3. 1999. (ГОСТ Р - 2002). Методы и средства обеспечения безопасности. Критерии оценки безопасности информационных технологий. 4.1. Введение и общая модель. 4.2. Защита функциональных требований. Ч.З. Защита требований к качеству.

90. Structures and Relations in Knowledge Organization: Prossedings 5th Int. ISKO-Conference, Lille, 25-29 August 1998 / Ed. By Widad Mustafa el Hadi, Jacques Maniez, Stephen A. Pollitt. Berlin: ERGON Verlag, 1998. 450 p.

91. W.H. Inmon. What is a Data Warehouse? http://www.cait.wistl.edu/ papers/prism/vol lnol.