автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.01, диссертация на тему:Методы повышения эффективности и надежности обработки информации в информационной системе административно-организационного типа

ВВЕДЕНИЕ.

1. ОБЗОР МЕТОДОВ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ И НАДЕЖНОСТИ

ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ.

1.1. Актуальность повышения эффективности и надежности ИС.

1.2. Обзор математических методов и методов моделирования надежности программного обеспечения.

1.2.1. Факторы, влияющие на надежность ПО ИС.

1.2.2. Основные теоретические предпосылки./

2.5. Существующие математические модели надежности программного обеспечения.

1.3. Обзор методов повышения надежности комплекса сетевых и прикладных программных средств.

Первая группа.

Вторая группа.

Третья группа.

1.4. Постановка задачи математического моделирования.

2. МЕТОДИКА МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ КОМПЛЕКСА СЕТЕВЫХ И ПРИКЛАДНЫХ ПРОГРАММНЫХ СРЕДСТВ.

2.1 Математическая модель сети связи.

2.2. Оценка надежности прикладных программных средств.

2.3. Оценка надежности для операторов ввода.".

2.4. Расчет полного показателя надежности.f.^r.j:,'.,.

2.4. Формализованная методика математич^Ъш моделирования. т » ? V ' '

3. СТРУКТУРА И ФУНКЦИИ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ КОМПЛЕКСА СЕТЕВЫХ И ПРИКЛАДНЫХ ПРОГРАММНЫХ СРЕДСТВ ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ.

3.1. Описание функций автоматизированной системы математического моделирования

3.2. Структура построения программного средства математическом о моделирования.

3.3. Описание модулей автоматизированной системы математического моделирования.

3.4. Особенности программной реализации.

3.5. Рекомендации по использованию программного средства.

4. РЕЗУЛЬТАТЫ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ И РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПОВЫШЕНИЮ ЭФФЕКТИВНОСТИ И НАДЕЖНОСТИ КОМПЛЕКСА СЕТЕВЫХ И ПРИКЛАДНЫХ ПРОГРАММНЫХ СРЕДСТВ.

4.1. Исходные данные для моделирования комплекса сетевых и прикладных программных средств

4.2. Результаты моделирования и их интерпретация.

4.3. Рекомендации по повышению эффективности и надежности комплекса сетевых и прикладных программных средств.

Целью диссертационной работы является разработка рекомендаций и мер для повышения надежности и эффективности работы информационной системы (ИС) административно-организационного типа. В качестве такой системы рассматривается ИС ГРКЦ ГУ ЦБ по Тверской области. Аналогичные информационные системы активно разрабатываются в данный момент во многих регионах России.

Для достижения указанной цели решается следующая научная задача: разработка методики математического моделирования надежности комплекса сетевых и прикладных программных средств ИС административно-организационного типа.

В ходе решения данной задачи в работе рассматриваются следующие научные вопросы:

• проведение анализа проблемы надежности комплекса сетевых и прикладных программных средств ИС, как одного из основных факторов эффективности ее функционирования;

• проведение сравнительного анализа известных моделей программных средств ИС;

• разработка математической модели для решения и анализа задачи обеспечения надежности ИС;

• проведение вычислительного эксперимента и внесение в математическую модель доработок, позволяющих учесть особенности систем с заданными характеристиками;

• разработка предложений и рекомендаций по повышению эффективности ИС.

Основное содержание работы:

Во введении сформулирована цель, задача исследования, решаемые научные вопросы, изложены краткое содержание разделов работы.

В первой главе обсуждаются некоторые основные понятия и определения для проблемы надёжности ИС, сравниваются математические модели для исследования надёжностных свойств ИС, критерии надежности и рассматриваются другие общие вопросы касающиеся разработки методов и средств повышения надежности и эффективности ИС. Осуществляется постановка задачи математического моделирования.

Во второй главе разрабатывается методика математического моделирования комплекса сетевых и прикладных программных средств информационных систем административно-организационного типа. Предлагается математическая модель работы программного обеспечения сети связи, оценка надежности для прикладного программного обеспечения, оценка надежности операторов ввода. Разрабатываются правила и рекомендации по расчету полного показателя надежности комплекса сетевых и прикладных программных средств.

В третьей главе приводится описание разработанного программного средства математического моделирования работы комплекса сетевых и прикладных программных средств. Рассматривается структура построения программного средства, его функции. Приводятся рекомендации по использованию программного средства.

В четвертой главе рассматривается пример применения разработанной методики для моделирования информационной системы. Приводятся реальные исходные данные. Подробно разобран ход моделирования. На основе полученных результатов выработаны рекомендации по повышению эффективности и надежности работы комплекса сетевых и прикладных программных средств.

В заключении подводятся итоги проведенной работы, делаются выводы о возможности применения разработанной методики и программного средства математического моделирования работы комплекса сетевых и прикладных программных средств с учетом деятельности операторов.

Выводы и результаты, полученные в диссертационной работе, следующие:

1. Выбраны и обоснованы количественные показатели надежности комплекса сетевых и прикладных программных средств с учетом деятельности операторов.

2. Разработан модифицированный структурный метод оценки надежностных свойств программного обеспечения для определения характеристик прикладных программных средств при отсутствии исходных текстов программ.

3. Создан алгоритм доя моделирования работы комплекса сетевых и прикладных программных средств с учетом деятельности операторов.

4. Разработана модель для определения вероятности безошибочной работы человека-оператора.

5. Создана методика моделирования, которая позволяет: оперативно определить текущее состояние надежности комплекса сетевых и прикладных программных средств информационной системы с учетом деятельности человека-оператора; оценить варианты изменения характеристик информационной системы, таких как конфигурация сети передачи данных, конфигурация и состав программного обеспечения на рабочих станциях, подключение новых рабочих станций и установка новых прикладных программных средств.

6. Разработана программная система для автоматизации процесса моделирования, которая позволяет оперативно произвести моделирование и оценить результаты. Для работы с программной системой не требуется специальной подготовки в области математического моделирования или теории надежности. Достаточным условием является осведомленность пользователя в основных понятиях, обозначенных в первой главе.

7. Практическая ценность разработанной методики подтверждена конкретным примером. Используя результаты математического моделирования, произведенного при помощи разработанной программной системы, выработаны меры по увеличению надежности, а как следствие и эффективности, работы комплекса сетевых и прикладных программных средств ИС ГРКЦ ГУ ЦБ по Тверской области. Экономический эффект от применения методики определяется тем, что нестабильная работа информационной системы, пониженная достоверность данных могут привести к дезинформированию лиц, принимающих решения, выдаче неправильного управляющего воздействия и, в конечном итоге, возникновению кризисных ситуаций как на отдельном предприятии, так и на уровне отрасли и страны в целом. При применении разработанной методики для оценки конкурирующих программных средств, на экономический эффект от ее применения косвенно влияет эффект от внедрения рассматриваемых программных средств.

1. Анисимов А.Б. Информатика, творчество, рекурсия. - Киев: Наук, думка, 1988.-224 с.

2. Бендат Дж., Пирсол А. Прикладной анализ случайных данных. М.; Мир, 1989. - 540 с.

3. Бертран М. Построение надежного объектно-ориентированного программного обеспечения: Введение в Контрактное Проектирова-ние//Открытые системы. 1998. - №6 - с.

4. Большее Л.Н., Смирнов Н.В. Таблицы математической статистики. -М.: Наука, 1983.-416 с.

5. Бромберг И. Система контроля этапов жизненного цикла ПО //Открытые системы. 1998. - №6 - с.

6. Гацко Г. Тестирование ПО как один из элементов системы качества //Открытые системы. 1998. - №6 - с.

7. Готтсданкер Р. Основы психологического эксперимента. М.: МГУ, 1982.-463 с.

8. Губинский А.И., Кобзев В.В. Оценка надежности деятельности чело-века-оператора в системах управления. М.: Машиностроение, 1976. -104 с.

9. Зараковский Г.М., Мунипов В.М., Шлаен П.Я. Эргономика. Материалы понятийной базы. Тверь: Эргоцентр, 1993. - 68с.

10. Заренин Ю.Г., Збырко М.Д. и др. Надежность и эффективность АСУ. Киев: Техшка, 1975. - 368 с.

11. Зарковский Г.М., Павлов В.В. Закономерности функционирования эргатических систем. М.: Радио и связь, 1987. - 307 с.

12. Зелковиц М., Шоу А., Гэннон Дж. Принципы разработки программного обеспечения. М.: Мир, 1982. - 368 с.

13. Ильин Е.П. Обеспечение надежности деятельности в связи с учетом типологических особенностей свойств нервной системы. В кн.: Проблемы инженерной психологии. - Ярославль, 1976. - с.37 - 40.

14. Интервью с Р.З. Сагдеевым // Природа. 1989. - № 1. - С. 7-10.

15. Иыуду К. А. Надёжность, контроль и диагностика вычислительных машин и систем. М.: Высш. шк., 1989. - 216 с.

16. Карповский Е. Я., Чижов С. А. Надёжность программной продукции. Киев: Техника, 1990. - 160 с.

17. Каталог 1998 // ЬАК Журнал сетевых решений. 1998. - ТОМ 4. № 1. -с.164- 165.

18. Китов А. И. Экономическая психология. М.:Экономика, 1987.-1960 с.

19. Кобзев В.В. Надежность систем комплексной автоматизации технологических процессов. Часть I. Надежность систем управления. М.: Машиностроение, 1976. - 48 с.

20. Кожевникова Г. П., Стогний А. А. Фасетная классификация мер качества программ//Кибернетика. 1989. - № 4. - С. 102 - 118.

21. Компан Е.Ю., Шидловски А. Влияние некоторых свойств нервной системы на вероятность безотказной работы оператора в условиях мо-нотонии//Надежность и быстродействие человеко-машинных систем. -Ростов н/Д: Издательство Рост, ун-та, 1983 с.129 - 135.

22. Комплексная система общих технических требований. Требования по эргономике, обитаемости и технической эстетике. Номенклатура и порядок выбора. ГОСТ 20.31.108-85. М.: Изд-во стандартов, 1986.

23. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. М.: "Наука", 1973. - 832с.

24. Липаев В. В. Качество программного обеспечения. М.: Финансы и статистика, 1983. - 263 с.

25. Липаев В.В. Индустриализация программирования //Гипотезы, прогнозы. Будущее науки: Междунар. ежегодник. 1989. - № 22. - С. 15.

26. Липаев В.В. Проектирование программных средств. -М.: Высш. шк., 1990.-301 с.

27. Майерс Г. Надёжность программного обеспечения. М.: Мир, 1980. -360 с.

28. Нанс Б. Компьютерные сети: Пер. с англ.- М.: БИНОМ, 1995. 400с.

29. Нессер Д. Дж. Оптимизация и поиск неисправностей в сетях. К.: Диалектика, 1996. - 384 с.

30. НМ МПК по ВТ 109-87. Системы обработки информации. Техническая эстетика и эргономика. Дисплеи. Общие эргономические требования. -М.: Изд-во стандартов, 1988.

31. Палюх Б.В., Перов В.Л., Притыко Г.М. и др. Надежность систем управления химическими производствами. М.: Химия, 1987. - 178 с.

32. Полонников Р.И., Никандров A.B. Методы оценки показателей надежности программного обеспечения. СПб.: Политехника, 1992. -78с.

33. Психологический словарь / Под ред. В.В. Давыдова, A.B. Запорожца, В.П. Зинченко, Б.Ф. Ломова и др. М.: Педагогика, 1983.

34. Пятибратов А.П. Человеко-машинные системы: эффект эргономического обеспечения. М.: Экономика, 1987. - 214 с.

35. Рабочая книга практического психолога: технология эффективной профессиональной деятельности. М.: Издательский дом "Красная площадь", 1996. - 400с.

36. Система "человек-машина". Термины и определения. ГОСТ 26387-84. -М.: Изд-во стандартов, 1984.

37. Системный анализ и исследование операций. Кн.1. Оценочные модели и методы/Под ред. Е.А.Берзина; ТГТУ. Тверь, 1996. 152 с.

38. Системный подход в инженерной психологии и психологии труда / Под ред. В.А. Бодрова и В.Ф. Венды. М.: Наука, 1992. - 408 с.

39. Стреляу Я. Роль темперамента в психическом развитии. М.: Прогресс, 1982.-231 с.

40. Тейер Т., Липов М., Нельсон Э. Надёжность программного обеспечения. -М.: Мир, 1981.-323 с.

41. Тюрин Ю.Н., Макаров A.A. Анализ данных на компьютере/Под ред. В.Э.Фигурнова. М.: Финансы и статистика, 1995. - 384 с.

42. Фокин Ю.Т. Оператор технические средства: обеспечение надежности. - М.: Наука, 1983. - 211 с.

43. Франк А. Тестирование производительности сети // LAN. Журнал сетевых решений. 1998. - ТОМ 4. № 3. - с.146 - 150.

44. Хан Г., Шапиро С. Статистические модели в инженерных задачах. -М.: Статистика, 1980.-444 с.

45. Холлендер М., Вульф Д. Непараметрические методы статистики. М.: Финансы и статистика, 1983. - 518 с.

46. Холстед M. X. Начала науки о программах. М.: Финансы и статистика, 1981.-128 с.

47. Человеческий фактор / Пер. с англ.; Под ред. В.П. Зинченко и В.М. Му-нинова. М.: Мир, 1991. - 400 с.

48. Чикало О.В. Применение SQLBench для тестирования серверной части клиент-серверных приложений//Системы Управления Базами Данных. -1996. №3. - с.77 - 83.

49. Штрик А. А., Осовецкий JI. Г., Мессих И. Г. Структурное проектирование надёжных программ встроенных ЭВМ. Л.: Машиностроение, 1989.-296 с.

50. Экономика, разработка и использование программного обеспечения ЭВМ: Учебник/В.А.Благодатских, М.А. Енгибарян, Е.В. Ковалевская и др. М.: Финансы и статистика, 1995. - 228 с.

51. C.V.Ramamoorthy and F.B.Bastani, "Software Reliability Status and Perspectives", - IEEE Trans. Software Eng., July 1982, p. 543-571

52. Digital Equipment Corporation. DECnet Phase IV Routing Layer Functional Specification, 1993.

53. Forman F. H., Singpurwalla N. D. Optimal Time intervals for Testing Hypotheses on Computer Software Error// IEEE Trans on Reliability. Vol. R-28. - 1979. -N 3. - P. 250-253.

54. Goel A., Okumoto K. Time Dependent Error - Detection Rate Model for Software Reliability and Other Performance Measures// IEEE Trans, on Reliability. - Vol. R-28, 1979. -N 3. -P. 206-211.

55. Gordon R. Measurement improvement in program clarity/ЛЕЕЕ Trans, of Software Engineering. Vol. SE-5,1979. - N 2. - P. 79-90.

56. IBM Token Ring Network Architecture Reference, Document SC30-3374-02.

57. IBM Token Ring Network Problem Determination Guide, Document SX27-3710-3.

58. IEEE 802.3 (ANSI) Supplement to CSMA/CD, Supplements, Consideration for 10Mbps Baseband Networks, Twisted Pair MAU, 10BASE-T: Institute of Electrical Engeneers, 1992.

59. IEEE Standard (ANSI) 1992 Carrier Sense with Collision Detection (CSMA) Access Method and Physical Layer Specification. Institute of Electrical Engeneers, 1992.

60. International Standard ISO 9000-3. Quality management and quality assurance standards Part 3: Guidelines for the application of ISO 9001:1994 to the development, supply, installation and maintanance of computer software

61. J. Ranade and G. Sackett, Introduction to SNA Networking, McGraw-Hill, 1989.

62. J.Voas, "Can Clean Pipes Produce Dirty Water", //IEEE Software, July 1997, p. 93-95

63. Jelinski Z., Moranda P. B. Software reliability research// Statistical Computer Performance Elatution/ W. Freiberger/ New YorkA Academic Press, 1972.-P. 465-484.

64. Littlewood В., Verall B. J. A Bayesian Reliability Growth Model for Computer Software// J. of the Royal Stat. Society. Ser. C. - Vol. 22. - 1973. -N 3. P. 332-346.

65. ManageWise. LANalyzer Agent / Installation and Administration Guide-USA: Novell, Inc., 1997. 54 p.

66. NetXRay. Protocol Analyzer and Network Monitor / User's Guide-USA: Cinco Networks, Inc., 1997. 212 p.

67. Novell Inc., NetWare Theory of Operations, 1987.

68. Software Reliability: Determination and Prediction/L. S. Gephart, C. M. Greenwald, M. M. Hoffman etc., AFFDL TR 78-77, Air Force Flight Dynamics Laboratory, June, 1978.

69. Strelau I. Temperament i typ ukladu nervowego. Warszawa. 1974.

70. Sukert A. A Software Reliability Modeling Study. RADC TR 76-247., Rome Air Development Center, 1976.

71. Sukert A. An Investigation of Software Reliability Models// Proceedings 1977 Annual Reliability and Maintainability Symposium, 1977. P. 478-484.

72. Sukert A. Analysis of Software Reliability Prediction Models// ACARD, Avionics Reliability, its Techniques and Related Disciplines, Conference Proceedings 1079. -N. 261. P. 11-34.

73. Tel J. Development and Evolution of Software Reliability Estimators, UTEC SR 77-013, University of Utah, Electrical Engineering Departament, Sait Lake City, Utah, 1976.

74. Validation of Software Reliability Models/R. E. Schafer, J. F. Alter, J. E. Angus etc., RADS TR 79-147, Rome Air Development Center, 1979.