автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.13, диссертация на тему:Методы и модели оценки технического уровня средств вычислительной техники

КОМИТЕТ ПРИ ПРЕЗИДЕНТЕ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО ПОЛИТИКЕ ИНФОРМАТИЗАЦИИ

ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ПРОБЛЕМ БНЧЙСЛКТЕЛЬНОЙ ТЕ>ЖКй И ИНФОРМАТИЗАЦИИ

На правах рукописи УДК 061.3

МАЛЕНКОР.А Ольга Викторовна

МЕТОДЫ й МОДЕЛИ ОЦЕНКИ ТЕХНИЧЕСКОГО УРОВНЯ СРЕДСТВ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ

Специальность 05.15.!3. Вычислительны? машины, кочлдексь., системы и сети.

Автореферат лпсс--с-ГтЛнк На соиок-т.ь'ие ученг'й степени '■анлидага техкиче^агс кйук

■. ь■ Г. —

Рзботз ьыкшекэ во ВИШ проблем вачмолиге-.ч^чоч &::ники 'л

интриг.-! ягыши

К^учил ¡'1уко2ил1;т!-Л£. - догсгор технически.', наук, акзд?лмк г/АЛ

Ькя-иев -уст^м Г эк'зше^ич

Официаггные опг.оиемы - доктор Т£хнмчес1й'х наук, профессор

Кчаошщкий Виктор Николаевич - гакдиаат т<гун'лч<г:-:ку. кау«:

г'овапоь

¿•¿"оаг •.-•гл-гяигг.аид •• Гес'/аг^.т^ечи«« пь*РО-КГСЛ¿нач"«--^-

скчк инс:\v.-jг точного глэь-грсьн-:1 УЭШСЮСГТл.-еНЧЯ !»<:'.:-:ПреМ£: ¡'2

тсъ^ха д 163.01.01 пи1 Е'^ср^сгип!;":^ к,->уч-К!..-И';с-лйдоьа1ел101;сь; институте проблем ечкчо.сг.тг^ипй тахпики V г к'^р:ады? - •■ *IМ , к

пер., ^ -'6, ^Д^П?:};.

. ди^-учч. м-..-!"- ^р^алгк-м м и ¡;?-,ч.нзо

■''■Е'!г -17 рэассггч _______'-.Зь-хГ

доктор ичуч

зк-Г^.УИК

\

- я -

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Реализация Федеральной программы информатизации России предъявляет высокие требования к. качеству средств вычислительной техники. Принятые Верховным Советом РФ в 1992-93 г. Законы "и защите прав потребителей" и "О сертификации продукции и услуг" подчеркивают актуальность и важность задачи оценки качества продукции.

Радикальная перестройка российской экономики приводит к широкому использованию средств вычислительной техники, потребность в которой должна покрываться за счет отечественного производства и импорта. Что производить и что покупать за рубеком? - вот вопросы, на которые нудно отвечать своевременно и эффективно.

Решающую роль в ответе на эти вопросы долины сыграть методы оценки технического уровня (качества) средств вычислительной техники. Существующие методы оказываются слишком сложными для использования или ориентированны на определенный вид продукции и учитывают, преимущественно, интересы разработчиков и производителей вычислительной техники.

Тема диссертации нацелена на разработку новых подходов к оценке технического уровня средств вычислительной техники с позиций достижения мирового уровня средств вычислительной техники в применении к переходному периоду в Российской экономике.

Цель работы - поиск новых принципов оценки технического уровня средств вычислительной техники, разработка обоснованных моделей и методов многокритериальной оценки технического уровня средств вычислительной техники, обеспечивающих возможность оперативного (оценочного) сопоставления средств вычислительной техники.

Основные задачи диссертационной работы:

- исследование структуры и свойств средств вычислительной техники с целью формирования групп однородных продуктов по признакам функционального назначения, области применения, конструктивно- технологического решения и номенклатуры основных показателей технического уровня средств вычислительной техники;

- выбор важнейших критериев (показателей) технического уровня средств вычислительной техники:

- разработка количественных и качественных критериев обобщенных показателей технического уровня средств вычислительной техники;

- формализация процесса оценивания технического уровня средств вычислительной техники;

- разработка программных средств, позволяющих автоматизировать процесс оценивания технического уровня средств вычислительной техники.

Научная новизна. В диссертации предложены:

- новая формализованная процедура оценки технического уровня средств вычислительной техники. Она включает принципы классификации существующих средств вычислительной техники, формалигонан-ную диалоговую процедуру выбора номенклатуры оценочных показателей, базы для оценки и синтеза обобщенного показателя технического уровня:

- новые обобщенные показатели технического уровня средств вычислительной техники на основе индивидуальных количественных показателей;

- обобщенный показатель технического уровня средств вычислительной техники на основе оценочных показателей, имеющих качественную (лингвистическую) форму представления:

- экспертная система оценки технического уровня средств вычислительной техники.

Практическая ценность. Результаты диссертации использоеэны при разработке следующих нормативных документов:

1. "Временная методика оценки технического уровня и качества средств вычислительной техники общего назначения", утвержденная Постановлением ГКБТИ СССР от u8.09.88r. N 20;

2. "Методика оценки технического уровня и качества средств вычислительной техники народнохозяйственного назначения." (редакция 2-89), утвержденная Постановлением ГЬЗТИ СССР от 26.07.90г. N 49.

5. "Перечни групп однородных средств вычислительной техники народнохозяйственного назначения." (редакция 2-89) Приложение N1 к "Методике оценки технического уровня и качества средстг вычислительной техники народнохозяйственного назначения."

4. "Номенклатура показателей технического уровня и качества для групп однородных средств вычислительной техники." (редакция 2-89) Приложение N2 к "Методике оценки технического уровня и качества средств вычислительной техники народнохозяйственного назначения. "

Кроме того, результаты диссертации могут быть использованы

при разработке процедур сопоставления и оценивания новой массовой техники в области коммуникаций, оргтехники, бытовой техники, приборов и средств автоматизации.

Внедрение результатов работы. В соответствии с постановлением ГКВТИ СССР от 08.09.68г. N20 и от 26.07'.90г. N49 "Временная методика..." и "Методика оценки технического уровня и качества СБТ народнохозяйственного назначения" внедрены в практику работы подведомственных объединений, предприятий и организаций всех министерств и ведомств-разработчиков и изготовителей средств вычислительной техники.

В актах о внедрении, полученных от ГКВТИ СССР и НПО "Персей" отмечено, что проведение оценки технического уровня средств вычислительной техники на основе разработанных нормативных документов и экспертной системы позволяет повысить эффективность принятия решений по перспективным разработкам и производству

ппт UD1 .

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на Московской научно-технической конференции молодых ученых и специалистов "Управление-82" (г.Москва, 1982г.), на Московской научно-технической конференции молодых ученых и специалистов "Управление-84" (г.Москва, 1984г.), на Y Всесоюзной конференции "Распределенные информационно- управляющие системы" (г.Саратов, 1988г.), на межотраслевом научно-техническом совещании "Проблемы повышения технического уровня и качества средств вычислительной техники" (г.Москва, 1989г.).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 9 печатных работ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы, включающего 85 наименований, и 3-х приложений. Общий объем работы составляет 128 страниц, из которых основной текст, включающий 13 рисунков, содержит 115 страниц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность выбранной темы, сформулированы цель и основные задачи работы, указаны основные результаты диссертации, определяющие ее научную новизну и практическую ценность, перечислены места апробации работы и публикации, при-

ведена структура диссертации и кратко изложено ее содержание по главам.

Б первой главе обсуждаются понятия: "качество средств вычислительной техники" и "технический уровень средств вычислительной техники" и взаимосвязь этих понятий. Качество средств вычислительной техники определяется как совокупность потребительских свойств и характеристик, которые позволяют изделию вычислительной техники удовлетворять потребности пользователей в информационно-вычислительных работах в различных отраслях промышленности и непромышленной сфере. Качество изделия определяется в сравнении с другими изделиями. Относительную характеристику качества технических изделий называют техническим уровнем (ГОСТ 15467-79). Технический уровень средств вычислительной техники -относительная характеристика качества, которая определяется на основе сопоставительного анализа технических характеристик (показателей) оцениваемого экземпляра в сравнении с соответствующими техническими характеристика»,га базового образца (аналога), отражающего мировые достижения и тенденции развития.

Показатели технического уровня по форме представления делятся на количественные в числовой форме и качественные в форме высказывания типа: "хорошо", "плохо", "достаточно" и т.п.

Оценивание технического уровня средств вычислительной техники - одна из самых сложных проблем при проектировании, производстве и выборе вычислительной техники. Это связано со спецификой вычислительной техники, ее конструктивной сложностью, большим числом и разнообразием ее характеристик, необходимостью учета таких факторов, как области применения, типы и качество элементной базы, наличное и потребное программное обеспечение, соответствий требованиям мировым стандартам и международным соглашениям.

Проведенный в главе анализ существующих методов оценивания технического уровня средств вычислительной техники показывает, что они не удовлетворяют современны),! требованиям. Существующие методы ориентированы на узкие приложения с позиций производителя. Кроме того, в них не учитывается фактор времени, определяющий процесс обновления средств вычислительной техники.

Приведенная в главе формальная постановка задачи включает описание пространства всех показателей средств вычислительной техники как декартово произведение пространства количественных

показателей и пространства качественных показателей. Все пространство делится на области, каждая из которых соответствует группе однородных средств вычислительной техники, близких по функциональному назначению, предметной области применения и конструкторско-технологическому решению. Каждой выделенной группе соответствует свой набор показателей, то есть свое подпространство в пространстве показателей.

далее, над каждым подпространством строится свой набор обобщенных показателей. Количество обобщенны:', показателей должно быть небольшим по сравнению с количеством исходны;-; показателей в массе.

Совокупность обобщенных показателей рассматривается как векторный показатель, предлагаемый для дальнейшего содержательного анализа. Для облегчения содержательного анализа предлагается в пространстве обобщенных критериев строить множество их возможных значений и выделять в нем множество оптимальных по Парето точек.

Во второй главе разрабатывается методика сопоставления средств вычислительной техники на основе обобщенных показателей технического уровня. Идея этой методики состоит в том, чтобы свернуть все множество производственных, технически и пользовательских показателей до такого их количества, которое было бы достаточным для объективного сравнения и доступным для анализа экспертами и пользователями.

Предлагается схема преобразования показателей, которая состоит из двух этапов. На первом этапе вся совокупность средств вычислительной техники разделяется на группы. В каждой группе объединяются однородные по функциональному назначению и конструктивно-технологическому решению средства с одинаковы},1 набором показателей, для каждой группы однородных средств формируется номенклатура оценочных показателей. Эта работа производится неформальными экспертными метопами. Быделеный набор показателей состоит из групп;

- "А"- показатели, характеризующие безопасность (электрическую, механическую, пожарную) в процессе эксплуатации, его зколо-гичность (уровень шума и излучений) и патентную чистоту;

- "Б"- показатели, характеризующие основные функционально-технические и эксплуатационные характеристики конкретной группы однородных средств (например, для ПЭВМ - тактовая частота. емкость ОЗУ, емкость ГМД и НМД, количество точек на экране

дисплея, количество одновременно отображаемых цветов и градаций яркости);

- "С"- показатели, характеризующие надежность, долговечность и ремонтопригодность (средняя наработка на отказ и на сбой, средний срок службы);

- "С- показатели, характеризующие конструктивно-технологические характеристики (потребляемая мощность, масса, занимаемая площадь);

- 'Т"- показатели, характеризующие Езаимодейстгие пользователя и средства вычислительной техники (объем и полнота выполняемых функций, совместимость с техническими средствами, удобство работы с СБТ, легкость его освоения).

Группы показателей и показатели внутри групп ранжированы по степени их важности.

Свертка количественных показателей групп "Б", "С" и "О" производится с помощью взвешенных средних. При этом предварительно производится попарное сравнение значений единичных показателей оцениваемого (хР1(^)) и базового (хАКз)) образцов в соответствии с выражениями:

V1 гз) = (о) / хА1(з),

если при увеличении частного показателя увеличивается значение обобщенного показателя, или

VI ш = хА1Ш /" хрнл, если с увеличением частного показателя происходит уменьшение обобщенного показателя; т - группа показателей ("В", "С", "О"); отдельный показатель в группе.

Затем вычисляется обобщенный показатель технического уроеня для подгруппы показателей, тлеющих одинаковый ранг важности в ]-сй группе, по формуле:

м

ктГз)= 1/п ( Е \'пшЬ п-1

где N - количество показателей одинакового ранга в подгруппе; и определяются групповые показатели из выражения:

кУ( з) = (((ктг з) + кт-1 (л')/г + кт-2Ш>/2 кк0))/2,

где гп - наименьший ранг показателя или подгруппы показателей в группе.

Обобщенный показатель технического уровня для всей совокупности количественных показателей строится на основе групповых

(Ку(Б). Ку(С). Ку(о)) в соответствии с выражением: КуЧ = 0,25 (Ку(О) + Куго) + 0,5 Ку(ВЬ

Каждый качественный показатель группы "Г" может быть представлен в виде иерархии показателей, характеризующих определенные функциональные свойства изделия вычислительной техники. Эти свойства, в свою очередь, сами характеризуется набором свойств конструктивно-технологического типа. Например, показатель "Объем и полнота выполняемых функций для ЭЕМ" характеризуется таким функциональным свойством, как способность ЭВМ решать определенные массы задач. Решение задач каждого класса характеризуется набором определенных требований к производительности, объему оперативной и ьнешней памяти, количеству каналов и внешних устройств, типам операционных систем.

Е качестве обобщенных качественных показателей группы "Р" предлагается использовать значения функций принадлежности, определяемых на основе композиционных правил вывода, в соответствии с выражением:

|хт (ух) = тах -С ггип { |!т(Уг, , з г

где Дт(У1) ~ обобщенный качественный 1-ый показатель в группе "Г"; Дт('у'г,з) " качественный показатель, характеризующий конструктивно-технологические свойства изделия; индексы г и э определяют конструктивно-технологические и функциональные показатели соответственно; Г - терм-множество, определяющий совокупность лингвистических значений, которые может принимать качественный показатель.

Гипотезы принадлежности термам при вычислении неформализуе-мых показателей определяются экспертными методами.

Сходство оцениваемого и базового образцов по обобщенным качественным показателям определяется с помощью выражения:

0(Р,А) =Е 1м.т(УГ> " М.т(У1А)!..

1-1

где Дт("1?) " М-т''У1А) = МАХ [Цт(У1?). Ит(УГА)] -

- М1М [Дт(УГ). Цт(У1А)3. Нт(У1Р), м-тСу1А) - обобщенные качественные показатели оцениваемого и базового образца.

Обобщенный показатель технического уровня на совокупности качественных показателей определяется соотношением:

к/ = 1 - D(F,A) / L.

Синтез интегрального показателя технического уровня оцениваемого средства вычислительной техники на Есей совокупности показателей производится в соответствии с выражением: КТу = MIN { Куч, Кук>.

Второй, формализованный, этап включает оценку технического уровня конкретной модели вычислительной техники на основе результатов первого этапа и состоит из определения группы однородных средств и номенклатуры показателей для этой группы, определения целей оценивания (разработка, запуск в производство или импорт, прекращение производства или импорта устаревших моделей) , выбора в соответсвии с целью базового образца для сравнения, вычисления значений обобщенных показателей, процедуры сопоставления и подготовки рекомендаций для принятия решения.

Общую схему изложенной методики иллюстрирует рис.1.

П Е Р Е Ь! Й ЭТАП

- построение групп однородных средств вычислительной техни-

ки

- формирование номенклатуры оценочных показателей для групп однородных средств вычислительной техники

- моделирование обобщенных показателей:

- для совокупности количественных показателей

- для совокупности качественных показателей

- исследование адекватности и устойчивости обобщенных показателей

- формирование информационной модели средств вычислительной техники

-1-

!

V

ВТОРОЙ ЭТАП

- определение группы однородных средств для оцениваемого образца

- выбор целей оценки

- выбор базового образца

- формирование вектора значений количественных показателей оцениваемого и базового образцов

- попарное сравнение количественных показателей

- вычисление значения обобщенного количественного показателя

- распознавание качественных показателей

- вычисление интегрального показателя

- анализ полученных результатов и подготовка рекомендаций

Рис.1. Схема процедуры оценивания технического уровня средств вычислительной техники.

Операции, охваченные рамкой первого этапа, выполняются неформально, но яеляются необходимыми. Операции Еторого этапа выполняются в режиме человеко-машинного диалога; при этом используется интегрированная база данных по всем средствам вычислительной техники, поступающим на мировой рынок. Все оригинальные компьютерные программы выполнены в стандартных средах.

В третьей главе разрабатывается человеко-машинная диалоговая система для оценивания технического уровня средств вычислительной техники. Схема диалоговой системы приведена на рис.2.

Рис.2. Схема диалоговой системы оценивания технического уровня средств вычислительной техники.

Диалоговая система предназначена для работы в трех режимах:

- режим эксплуатации, который включает, получение решения задачи оценки технического уровня средств вычислительной техники, когда пользователь выступает как эксперт-потребитель;

- режим работы с базой правил (формирование, редактирование и пополнение), который осуществляет инженер знаний ;

- режим работы с банком данных (формирование, редактирование

и пополнение), когда пользователь является администратором банка данных с полномочиями на внесение новых и изменение уже существующих характеристик банка данных.

Во всех режимах пользователь имеет возможность извлекать нужную информацию из базы правил, в том числе для объяснения структуры экспертной системы и последовательности производимых логических выводов.

Диалоговая система содержит:

- интерфейс для ЕЫбора режима работы;

- подсистему защиты от несанкционированного доступа;

- подсистему объяснения логических выводов;

- базу знаний, включающую базу правил и базу данных;

- управляющую структуру базы дачных;

- подсистему расчетов для вычисления значений обобщенных количественных показателей технического уровня изделия;

- подсистему логического вывода, определяющую последовательность работы диалоговой системы;

- подсистему генерации отчетов в виде таблиц и графиков.

Интерфейс с пользователем обеспечивает:

- логически упорядоченное взаимодействие с пользователем-непрограммистом ;

- варианты возможных ответов;

- контроль вводимой информации.

База правил строится как иерархическая система функционально-структурного типа на основе продукционных моделей, имеющих форму ЕСЛИ-ТО, с использованием нечетких переменных и факторов уверенности.

В основу базы данных положена реляционная модель. Основание отношений, ограничения на объем отношений и ограничения типа функциональных зависимостей составляют информационную модель средств вычислительной техники, которая хранится в базе данных в виде двумерных таблиц (файлов), число которых определяется количеством групп однородных средств вычислительной техники.

Работа е режиме эксплуатации начинается о настройки системы на вид субъекта (Администратора БД, Инженера знаний, Пользователя-эксперта) , группу однородных СБТ, к которой принадлежит оцениваемый образец, и цели оценки, определяющей выбор базового образца.

Оценка показателей производится отдельно для количественных

и качественных показателей подсистемой расчетов и интерпретатором правил от дифференцированной оценки к синтезу обобщенного показателя.

Работа завершается оценкой значения интегрального показателя и выдачей рекомендаций для содержательного анализа.

ООНОЕНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Предложена методика оценивания технического уровня средств вычислительной техники, учитывающая особенности проектирования, производства, приобретения и применения. При этом принимается ео внимание количественные и качественные характеристики средств.

2. Предложена и разработана система обобщенных показателей технического уровня с количественной и качественной компонентами представления.

3. Разработана модель интегрального критерия технического уровня средств вычислительной техники для всей совокупности показателей.

4. Предложена и создана человеко-машинная диалоговая процедура формирования множества обобщенных показателей технического уровня средств, основанная на выделении групп однородных средств, формировании номенклатуры оценочных показателей в группах и соотнесения индивидуальных характеристик средств с использованием моделей обобщенных показателей.

5. Разработано программное обеспечение диалоговой системы преобразования исходного множества характеристик средств вычислительной техники во множество обобщенных показателей, удобных для анализа и принятия решений.

6. Результаты диссертационной работы внедрены в практику оценивания технического уровня средств вычислительной техники на предприятиях, разрабатывающих и производящих вычислительную технику. Документы о внедрении прилагаются.

Основные положения диссертации отражены в следующих опубликованных работах:

1. Маленкова О.В. Структура системы автоматизированного проектирования технических средств вычислительной системы коллективного пользования. Е сб. материалов Московской научно-технической конференции молодых ученых и специалистов "Управле-

- 14 -

ние-82".-M.: БНИЙПОУ, 1962,- 0.26 п.л.

2. Маленкова О.Б. Оценка чувствительности модели выбора технических средств ЦБК БСКП. Б сб. материалов Московской научно-технической конференции молодых ученых и специалистов "Управ-ление-84".- М.: БНШШОУ, 1984. - 0.1 п.л.

3. МаленкоЕа и.В., Росс Г.В. Вероятностные -алгоритмы в микромашинных системах.//Оптимальное управление в динамических макросистемах. Вып.19,- М.: ВНИИСИ, 1967. - 0,1 п.л.

4. Маленкова O.E. Модель выбора средств вычислительной техники для автоматизированных систем управления. Сб. материалов Y Всесоюзной коференции "Распределенные информационно-управляющие системы". - Саратов.: Саратовский ун-т, 1988. - 0,1 п.л.

5. Временная методика оценки технического уровня средств вычислительной техники общего назначения.- М.: ГКЕТй СССР, 1986.12 с., в соавторстве.

6. Еияшев Р.Г., Емшанова Е.В., Маленкова О.Б. Методологические вопросы оценки технического уровня средств вычислительной техники. Об.материалов межотраслевого научно-технического совещания "Проблемы повышения технического уровня и качества средств вычислительной техники".- М.: ЕНИИПБТИ, 1989. - 0,1 п.л.

7. Методика оценки технического уровня к качества вычислительной техники народнохозяйственного назначения. Редакция 2-89. - М.: ГКЕТй СССР, 1990. - 75 е., в соавторстве.

8. Рыков Л.Г., Бияшев Р.Г., Емшанова Е.В., МаленкоЕа О.Б. Вопросы автоматизации оценки технического уровня средств вычислительной техники.//Автоматика и вычислительная техника,- Рига.: Кз-ео "Зинатке", 1990, N2. - 0,3 п.л.

9. Маленкова О.Б. Принципы построения экспертной системы оценки технического уровня средств вычислительной техники. /'/Информатика. Сер. Проблемы вычислительной техники и информатизации.- М.: ВНйИПБТИ, 1992, вып.3-4. - 0,25 п.л.