автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.13, диссертация на тему:Модели и алгоритмы проектирования компьютерной сети предприятия коммунального обслуживания

На правах рукописи

АНДРОНОВ Алексей Владимирович

МОДЕЛИ Н АЛГОРИТМЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ КОМПЬЮТЕРНОЙ СЕТИ ПРЕДПРИЯТИЯ КОММУНАЛЬНОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ

Специальность 05.13.13 -Телекоммуникационные системы и компьютерные сети

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 2009

003472827

Работа выполнена в Московском государственном институте электроники и математики (техническом университете) на кафедре «Вычислительные системы и

сети».

Научный руководитель - Доктор технических наук, профессор

Жданов Владимир Сергеевич

Официальные оппоненты: Доктор технических наук, профессор,

Соломенцев Виктор Владимирович

Кандидат технических наук, старший научный сотрудник Сальман Леонид Абрамович.

Ведущая организация

ФГУ Государственный НИИ ИТТ «ИНФОРМИКА»

Защита диссертации состоится «23» Июня 2009 г. в 16 часов на заседании диссертационного совета Д 212.133.06 при Московском государственном институте электроники и математики (техническом университете) по адресу: 109028 Москва, Б. Трехсвятительский пер., 3/12.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного института электроники и математики (технического университета).

Автореферат разослан «_»_2009 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета, к.т.н., доцент

Ю.Л. Леохин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Экономическая эффективность территориально распределённого предприятия в значительной степени зависит от качества информационного обеспечения. К этому типу предприятий относятся энергоресурсоснабжающие предприятия, сервисные центры и дилерские сети, поставщики информационной продукции и инновационные центры, транспортные предприятия и фирмы с 1Т-структурой и т.д. Система управления территориально или регионально распределённым предприятием накладывает особые требования на построение компьютерной сети. Рациональное решение задач предприятия в соответствии с изменяющимися экономическими условиями достигается путем комплексной автоматизации, унификации работ по проектированию и модернизации систем на основе сетевых технологий, типовых моделей, алгоритмов, отражающих специфику его деятельности на всех уровнях управления.

Для решения этих проблем используют создание архитектуры на основе прежнего опыта и повторного использования компонентов, моделирование, а также инструменты, позволяющие повысить эффективность использования времени и навыков разработчика. В настоящее время при проектировании используется объектно-ориентированная декомпозиция, базирующаяся на выделении агентов, которые или действуют сами, или являются объектами действия. Объектно-ориентированное проектирование - общий метод, объединяющий в себе процесс объектно-ориентированной декомпозиции, описание логических, физических, статических и динамических моделей проектируемой системы.

Задача разработки адаптивной интегрированной системы управления для предприятия с распределенной структурой недостаточно исследована в виду ее новизны, коммерческой направленности, конфиденциальности сведений о средствах, моделях и алгоритмах проектирования. Распространены программные средства, требующие высокой квалификации разработчиков при функциональных ограничениях, "непрозрачности" областей применения и результатов проектирования, быстром моральном старении.

Использование компьютерной сети (КС) в качестве ядра системы является необходимым условием при автоматизации технологических и управленческих процессов распределенного предприятия. КС обеспечивает' высокую степень информационной интеграции, быстроту и надежность взаимодействия функциональных и технических объектов предприятия, независимо от их местоположения, доступности, времени суток. Режим реального времени

предполагает обеспечение рабочего трафика при всех вариациях загрузки КС. Средства компьютерной сети (для связи с объектом, ввода - вывода, серверы, коммутаторы, каналы, периферия) должны функционировать в соответствии с параметрами законов управления, технологическими и экономическими процессами. Условия работы предприятия со временем изменяются (из-за действия внутренних и внешних причин), следовательно, изменяются параметры управления. Реализация законов управления, прогнозирование изменений их параметров осуществляется на основе исследования типовых моделей процессов, объектов, устройств. Использование уровня математического описания для программирования типовых моделей процессов, объектов, устройств позволяет быстро, надежно и адекватно реализовать моделирование широкого спектра законов и алгоритмов управления технологическими и экономическими процессами.

Актуальная задача разработки моделей и алгоритмов проектирования системы управления региональным производственным предприятием решается путем создания типовых программируемых моделей устройств, объектов, процессов и их функциональной интеграции в базисе компьютерной сети.

Цель работы. Целью диссертационной работы является создание моделей и алгоритмов проектирования компьютерной сети системы управления региональным производственным предприятием, обеспечивающих повышение эффективности его функционирования на основе сокращения времени проектирования, высокой степени унификации, информационной интеграции функциональных и технических объектов предприятия, быстроты и надежности их взаимодействия независимо от времени, местоположения, доступности.

Достижение этой цели базируется на создании типовых программируемых моделей процессов, функциональных объектов и дискретных управляющих устройств, их виртуальной интеграции в качестве сетевых ресурсов в базис компьютерной сети управления на этапе проектирования.

Задачи исследований. Для достижения поставленной цели в работе были поставлены и решены следующие задачи:

• создание математического аппарата для моделирования систем на этапе их проектирования с целью оценки сетевого трафика с учетом временных характеристик абонентов сети, генерируемой ими информационной нагрузки, производительности оборудования и пропускной способности каналов

• создание типовых моделей и алгоритмов проектирования дискретных устройств управления в виде «виртуальных» сетевых объектов - программируемых логических интегральных схем (ПЛИС),

• разработка технологии проектирования компьютерной сети, обеспечивающей функциональное резервирование управляющих устройств и функций, направленное на повышение надежности системы.

Научная новизна работы заключается в следующем:

► Разработана система информационных моделей, описывающих коммуникационные процессы в компьютерной сети, позволяющих исследовать сетевые и клиентские трафики.

► Обоснован и реализован метод проектирования дискретных управляющих устройств в виде «виртуальных» объектов с программируемой матричной структурой.

Практическая ценность и реализация результатов работы заключается в том, что создана система моделирования компьютерной сети для проектирования сетевых и клиентских трафиков с учетом динамического изменения исходных данных и законов их распределения; разработана и внедрена система электронного документооборота.

Результаты диссертационной работы использованы при разработке и внедрении программного обеспечения информационной системы "Авто+" для АО "BMW Group". Разработан и внедрен комплекс программ для проектирования компьютерной сети управления предприятием на основе моделей и алгоритмов, представленных в работе. Экономический эффект от внедрения результатов работы составил 1,25 млн. рублей.

Достоверность научных результатов, выводов и рекомендаций подтверждается: использованием в проводимых исследованиях методов математического моделирования; расчетами и примерами, подтверждающими их эффективность в конкретных предметных областях проектирования; использованием в исследованиях точных методов теории графов; положительными результатами внедрения моделей, технологии проектирования компьютерной сети системы управления распределенным предприятием.

Основные научные положения и результаты диссертационной работы, выносимые на защиту:

■ система информационных моделей, описывающих процессы передачи информации в коммуникационной сети;

■ система моделирования сетевых и клиентских трафиков;

■ метод реализации дискретных управляющих устройств в виде «виртуальных» объектов с программируемой матричной структурой;

ш технология проектирования компьютерной сети управления.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены:

- на международных научно-технических конференциях «Information and Telecommunication Technologies in Intelligent Systems» (Испания, Италия, 2004- 2008 гг).

- на научно-методических совещаниях и семинарах АО "BMW Group"

- на конференции молодых ученых и аспирантов МИЭМ (2004-2008 г.)

- на научно-технических семинарах кафедры «Вычислительные системы и сети» МИЭМ (2004 - 2008 гг.).

Публикации. По результатам исследований опубликовано 12 печатных работ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников, приложений. Работа изложена на 133 стр., содержит 84 иллюстрации.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность рассматриваемой проблемы. Излагаются цели и задачи исследования, научная новизна и практическая ценность полученных результатов. В настоящее время многоуровневые системы управления предприятием формируются на базе сетевой архитектуры, в которой компьютерная сеть выполняет, в основном, коммуникационные функции обмена информацией между разнообразными автономными устройствами управления технологическими объектами, с одной стороны, и центральным управляющим устройством. Вместе с тем, использование сетевой архитектуры на основе взаимодействия «клиент/сервер» позволяет отнести локальные устройства управления, разнообразные приложения и сервисы к разряду «клиентов», что делает возможным реализовывать их как сетевые ресурсы. Это дает возможность преодолеть определенные трудности развития и расширения системы, реализуя функции этих устройств как сетевых в рамках единого аппаратно-программного базиса системы управления.

Эти исходные положения положены в основу концепции проектирования сетевой системы управления, которая позволяет поставить и решать задачу совместного проектирования коммуникационной и управляющей подсистем. Одна из основных задач при проектировании коммуникационной сети состоит оценке ожидаемого сетевого трафика с учетом временных характеристик абонентов сети, генерируемой ими информационной нагрузки, производительности оборудования и пропускной способности каналов. При этом следует иметь в виду, что режимы загрузки коммуникационной сети характеризуются стохастическим трафиком с тенденциями резкого спорадического увеличения объемов данных реального времени

в зависимости от текущего состояния технологического комплекса предприятия и задач функциональных подразделений (аварии, ремонты, денежные расчеты, массовое обслуживание клиентов и т.д.). Многочисленные устройства связи с технологическими объектами, как правило, порождают неуправляемый трафик сети, не имеют программно-аппаратного резервирования, снижают эффективность и надежность системы.

Для повышения качества управления необходимо создание многоуровневых, распределенных, легко масштабируемых мобильных сетей с прогнозируемым и управляемым трафиком, виртуальной реализацией дискретных устройств управления объектами. Компьютерные сети с указанными свойствами позволяют эффективно управлять распределенным предприятием, уменьшить затраты на их развертывание, развитие, эксплуатацию. Проектирование дискретных устройств управляющей части системы, рассматриваемых как сетевые ресурсы, состоит в их распределенной («виртуальной») реализации в виде сетевых объектов с программируемой матричной структурой, например, программируемых логических интегральных схем (ПЛИС). Их временные характеристики, полученные как результат проектирования, представляют собой исходные базовые данные при исследовании сетевого трафика в коммуникационной сети.

Актуальная задача разработки моделей и алгоритмов проектирования системы управления региональным производственным предприятием решается путем создания типовых программируемых моделей устройств, • процессов и их функциональной интеграции в базисе компьютерной сети.

В первой главе представлены результаты разработки моделей и технологии проектирования для компьютерной сети системы управления распределенным предприятием. Рассмотрена процессная модель предприятия и его окружения, виды и характеристики процессов. Приведено функциональное описание системы информационных моделей предприятия. Описана технология моделирования трафика компьютерной сети, трафика беспроводной сети при радиопомехах. Проведен анализ задач управления процессами и объектами. Приведены результаты разработки программируемой функциональной модели процесса управления объектом. Дано обоснование критериев эффективности при реализации модели управления.

Деятельность предприятий рассматривается с позиций основных процессов -информационных, экономических, производственных, транспортных, ресурсных, протекающих в структуре предприятия и внешней среды. Процессы имеют динамический характер - их параметры изменяются со временем.

Процесс организации и сопровождения деятельности предприятия -динамический системный процесс; он обеспечивает высший уровень управления и координацию между основными процессами. Информационная модель описывает обмен данными между объектами и процессами предприятия и является основой проектирования компьютерной сети управления предприятием. Очевидно, что процесс передачи информации, представленный на микро - (внутри процессов) и макро - (между процессами) уровнях системы, объединяет все процессы. Информационный процесс реализуется в пространстве-времени и является дискретным логическим процессом. Искажения качественных и количественных характеристик информации возникают за счёт изменения физических свойств каналов.

Информационная модель предприятия может быть представлена в виде динамической матрицы (тензора) информационных состояний объектов системы:

}=ти, р,„ К],и, а)

В общем случае можно выделить следующие классы переменных характеризующие параметры объектов системы: Р - вектор связи между объектами (в квадратной матрице смежности); IV - вектор состояния - количество информации (бит); V- вектор скорости обработки информации (бит/ед. времени); К - закон преобразования информации (функция); у - индекс в квадратной матрице; / - индекс текущего состояния (временного интервала, периода); А - дискретность квантования информации (бит). Тогда Щ, - последовательные состояния у объекта матрицы; Pj.it Р, - последовательные состояния квадратной матрицы смежности; А^-./, К^ -

последовательные состояния закона преобразования информации для j объекта. Процессы обработки и распространения информации в объектах и связях матрицы происходят в соответствии с параметрами и законами преобразования вплоть до выполнения критерия останова для любого объекта Wjj - Wjj.t< А. С точки зрения полноты описания, компьютерной сети управления, представляет интерес создание системы функциональных моделей S(it, iT, iY, im, iM) организованных в стек со следующими свойствами.

• it(p,k,w,v,a) моделирует информационные состояния объектов за период моделирования.

• iT(p,k,w,v,a) моделирует накопление информационных состояний объектов в дискретных интервалах времени за период моделирования.

• iY(p,k,w,v,a) моделирует информационные состояния объектов в дискретных интервалах моделирования.

• im(p,k,w,v,a) моделирует информационные состояния векторов связи за период моделирования.

• iM(p,k,w,v,a) моделирует накопление информационных состояний векторов связи в дискретных интервалах времени за период моделирования.

Стек моделей S реализует аналитическую модель процесса распространения информации в системе, обеспечивая динамическое моделирование информационных процессов:

S=F (it, iT, im, iM, iY)

Исходные данные для моделирования: матрица Р, векторы W, К, V, переменная А; они могут иметь вид системы параметрических матриц или текста с аналитическим описанием параметров моделирования. Результаты моделирования могут быть представлены в виде матриц, тензоров, временных диаграмм, векторов, графиков (выборочно или одновременно). Для детального исследования задаются интервалы моделирования. Принципиальным ограничением, влияющим на размерность и детализацию моделируемых систем и процессов, является производительность программно-аппаратных платформ.

Модель it(p,k,w,v,a) является базовой для стека моделей S. Структуру модели описывает ориентированный граф (орграф). Орграф определен квадратной матрицей смежности Р размером пхп (п - число вершин орграфа, т.е. число объектов модели). Каждый объект получает свой номер: от нуля до (п-1). Информация поступает в объекты как извне предприятия, так и от других объектов. Все объекты имеют свою скорость обработки поступающей информации за дискретную единицу времени.

Единица времени неизменна для итерации моделирования. Исходные данные и результаты работы модели относятся к текущей единице времени.

Значения элементов матрицы смежности Р = - это интенсивности

информационного потока из к-то объекта в у'-й. Матрица смежности орграфа не обязательно является симметричной. На главной диагонали матрицы Р находятся нули, если информационный поток внутри объектов в модели не учитывается. Вектор V размером п задаёт скорость обработки поступающей информации за выбранную единицу времени. Вектор К размером п задаёт закон преобразования информации объектом. Вектор № размером л, содержит начальную загрузку объектов. Его элементы могут быть равны нулю, если информация в соответствующий объект поступает только из других объектов модели. Пятый параметр модели к(р,к,\у,у,а) -переменная временного квантования А определяет точность расчётов.

Модель Н(р,к,\у,у,а), описание которой представлено ниже на языке МаЛЬаЬ, как и остальные модели системы — итерационная. Процесс информационного обмена дискретно моделируется до тех пор, пока максимальное количество информации, поступающее в текущий период времени в вершины орграфа, не станет меньше величины А (критерий остановки процесса). Каждый шаг итерации соответствует дискретной единице времени, выбранной в начале моделирования при задании скорости обработки поступающей в объекты информации - вектора V.

Параметры модели ¡1(р,к,\у,у,а) - р, к, V и а соответствуют классам переменных характеризующие параметры объектов системы Р, К, \¥, V, А. В конце моделирования определяется количество итераций, за которое процесс информационного обмена установился. Векторы А, 5 , и размером п описывают информационный обмен в п объектах предприятия (вершинах орграфа) в текущей итерации ¡1. Вектор к - количество информации в объектах на данный момент дискретного времени ¡1. Вектор 5 - суммарное количество информации, обработанное объектами до текущей итерации; это итоговый вектор, являющийся результатом работы модели ¡1(р,к,ш,у,а).

В диссертации разработаны и описаны программные средства моделирования компьютерной сети. На базе исходных данных о топологии, скоростях передачи информации в узлах, объемов проходящей через сеть информации формируется динамическая модель.

Модель вычисляет количественные характеристики распределения информационных потоков в узлах сетей в заданном интервале времени и позволяет:

• проводить мониторинг работы сети и каждого объекта;

• оценить влияние топологии и оборудования сети на скорость обмена информацией,

¡1 ( Р Л . w . v . а ) := ¡t <- О

п < ■ cois (р ) Ш 0 *- cois f } m i «- cois (v) ni i <■• cois (l, ) for i 6 0 .. n - I

Sí w¡,0 h i «- W ,. 0 u, h, Vi <- 0

for je 0 .. n - I y, «- I if p(, ¡ > 0 wbik tim (u) > ¡i -J (il с 1ГЩХ (ni i + I J ¡1 it + \ for i e 0 .. (i - I

г tilín (v ¡ _ ii _ i . h,) • y j if il < i¡i | + ! r «- ruin (v ( ш | . '' >)' y i <íiíicí«ísc h, h, u, - t if it > I

ii, <■■■■ h i + w i _ ii _ t il" il > 1 л il < m o + i for i <= 0 ,. n - I • i t- 0

for je 0 .. n - i

r mili (v I , Il -1 , h j) ir it < Itl 1 + i r — min (v^ m | - llj) olbenvise u i ti, + r • к j r l(... i • ¡i j, ; if it < ni г + 1 U | «— U|+ г ■ i, t „.,_|'Pj,i c-llicnvise

S i i- 5 I + 11 j

S j <- S I + W i , » _ ) if lt> i A ¡t < 1110 + 1

s

• оценить диаграмму загрузки магистралей и виртуальных каналов;

• изменять исходные данные и закон их распределения;

• проектировать сетевые и клиентские трафики;

• снизить расходы на разработку и развитие компьютерной сети. Для моделирования сети необходимо выполнить этап синтеза описания:

► Описать структуру сети в параметрах матрицы |Р|;

► Описать ввод/вывод информации от объектов к серверам и от серверов к объектам, а также задать скорость обработки информации |V| Мбит/с объектами сети (объектами сети могут быть клиенты, сетевые каналы, сервера, коммутаторы);

► Описать объекты сети в виде 2-х объектов матрицы [Р| - "ввода", "вывода", связанных с соответствующими магистралями ("ввода", "вывода" относительно серверов);

► Задать параметры матрицы |К| содержащей, для всех объектов сети, закон преобразования информации, а также матрицы |W| - объем первичной загрузки сети.

После завершения ввода параметров сети система производит расчет следующих характеристик:

• время реакции сети в условиях заданной загрузки;

• объем информации, обработанной узлами матрицы за период моделирования;

• параметры распространения информации в узлах сети и между узлами матрицы за период моделирования;

а также позволяет строить диаграммы информационной загрузки узлов и магистралей сети.

В результате моделирования получены трафики физических и виртуальных объектов исследуемой сети. Процессы передачи информации полностью зависят от условий фоновой загрузки сети, параметров сервера, режима работы клиентов. Методология моделирования процессов в физическом канале компьютерной сети основана на имитации фонового трафика, серверных функций, клиентских запросов.

Диаграмма, приведенная ниже, показывает трафик физического канала компьютерной сети и является результатом имитационного моделирования, основой для анализа и принятия решений (уровень фона в магистрали \¥7,~0,08).

иь.

При работе беспроводной сети существует вероятность воздействия помех. Помеха, воздействуя на полезный сигнал, в конечном счете, уменьшает скорость передачи информации. Моделируется взаимодействие сигнала и помехи в виде временных диаграмм трафика сети. Полученные результаты экспериментального исследования модели компьютерной сети подтверждают ее работоспособность, адекватность математического описания, достаточность функциональных возможностей для имитационного моделирования и проектирования сетей различных конфигураций. Информационная модель служит основой для построения проблемно ориентированных систем моделирования динамических процессов. Настройка законов распределения и обработки информации в функциональных элементах модели позволяет реализовать режим реального времени.

В работе показано, что формализованные описания законов управления технологическими процессами предприятия имеют дискретный характер. Комплектация предприятий современными средствами автоматизации на нижнем уровне управления в настоящее время является одной из важнейших проблем. Комплекс технических средств автоматизации должен обеспечивать:

• реализацию переключательных функций (логических зависимостей);

• реализацию временных функций (временных зависимостей);

• дискретное и аналоговое преобразование кодов, а также оперативное запоминание информации;

• согласование информационных потоков от физических источников и приемников, серверов, клиентов, администраторов.

Законы управления дискретными технологическими процессами описываются сходными математическими зависимостями, что позволяет формализовать процедуру их установления. Математическая модель управления объектом может быть задана системой:

z , = / , ( ~<. Я . f • z ■ к ) Z , ' f ti3.$.rJ.g)

Z ,* f

Z , - f

В общем случае можно выделить следующие классы переменных: At -контрольное воздействие - переменные параметров технологического процесса сигналы которых поступают от датчиков на входы дискретного устройства; Z; -управляющее воздействие - информационные сигналы, передаваемые в канал телемеханики, сигналы промежуточных состояний, обратной связи; Q- состояние элементов памяти дискретного устройства; К - промежуточные функции (конъюнкции); т - переменные функций времени (задержек). Структура модели управления объектом приведена ниже.

Исходя из заданных критериев, модель управления объектом должна быть универсальной, настраиваемой, адекватной закону управления, анализируемой, реализуемой в универсальном базисе. В нее входят функциональные дискретные блоки: логический анализатор, логический синтезатор, таймер, память, программный блок настройки. Модель отличается минимальной задержкой - два уровня обработки сигналов и программируемостью. Программа настройки содержит данные программирования, которые определяют закон управления объектом. Таким образом, реализованы стабильные типовые модели дискретных устройств.

При реализации модели управления объектами и процессами выбраны следующие критерии эффективности: стоимость проектирования, обслуживания, модернизации; быстродействие и надежность; системная адекватность и эффективность. В работе показано, что этим критериям соответствует программируемая матричная архитектура дискретных устройств. При ее реализации в компьютерной сети обеспечивается создание виртуальных типовых дискретных устройств и систем.

Высокая степень информационной интеграции и быстродействия компьютерных сетей реального времени позволяет эффективно создавать, перемещать в пространстве, тиражировать, изменять типовые модели дискретных устройств реализованных в виде объектов с виртуальной программируемой логической матричной структурой. Виртуальные модели дискретных устройств настраиваются и программируются из любого источника данных, располагаются в прикладном сервере системы управления. При этом появляются принципиально новые качества систем на их основе - высокая степень функциональной интеграции, управление развитием, надежностью, быстродействием; малое время проектирования, тиражирования, модернизации.

На основе проведенных исследований сделан вывод о том, что перспективными направлениями являются:

• интеграция проектных работ по созданию дискретных устройств и систем;

• создание типовых моделей с программируемой матричной структурой для компьютерной сети управления распределенным предприятием.

Определены критерии эффективности для проектирования дискретных систем:

• минимизация времени проектирования/ изготовления;

• минимизация числа не выявленных дефектов;

• критерий минимального риска - согласование задачи проектирования с квалификацией исполнителей и функциональными возможностями инструментов проектирования.

Исследована математическая модель зависимости процесса проектирования от числа ошибок.

К = Е а",+ 1) +2 Л/,.,£/,оу, + 1)

1.1 4-1

где: 1 - индекс работы А^ - индекс этапа возникновения ошибки Мк; (к=1...Ь - индекс ошибки Мк); ^ - время исполнения итерации работы; N - число выявленных дефектов; М- - число не выявленных дефектов.

Для минимизации числа не выявленных дефектов принципиально необходимо моделирование входных воздействий, функций, параметров устройств и систем. В работе приведены результаты моделирования для относительной стоимости исправления ошибки на различных этапах проектирования. Показано, что стоимость создания дискретных систем уменьшается за счет использования математических моделей на всех этапах жизненного цикла.

Во второй главе последовательно излагаются результаты разработки и исследования сетевой модели дискретных устройств и систем; разработка программируемой функционально-логической модели и алгоритма моделирования устройств в базисе программируемой логической матричной структуры; исследование параметров реализации функционально-логической модели. Предложена программируемая модель дискретных устройств в базисе программируемой логической матричной структуры и алгоритм ее программной реализации:

1^,4/01 .Р^У.^ЫА >Р)]*У,*-*[Г{А •Р.ЬУ.

где Р„ У1 - исходные, А - входное слово.

Показана универсальность модели, исследованы параметры программной реализации. Перед процедурой моделирования необходимо: составить списки слов РО-Рт , УО-Ут - данных программирования; организовать блок вычисления ДА.Р), счетчик числа конъюнкций и сумматор; организовать ввод входных переменных и вывод результата моделирования.

При моделировании выполняется последовательность операции:

1) установить выходы счетчика и сумматора в "О";

2) подать на один вход блока ДА,Р) значения входных переменных ХО-Хп, а на другой — значения данных программирования конъюнктора Р с номером, указанным счетчиком;

3) поразрядно перемножить слово управления включением текущей конъюнкции в выходную функцию V, с номером, указанным в счетчике, и значение на выходе блока/(А,Р);

4) переслать результат умножения в сумматор;

5) если содержимое счетчика не равно (т+1), то его необходимо увеличить на 1 и перейти к выполнению пункта 2);

6) если содержимое счетчика равно (т+1), то с выходов сумматора снимают результат вычисления, заданной функции Г(Х0,... Хп ) для текущего значения входных переменных ХО, ...Хп.

В третьей главе представлены результаты разработки и исследования методов проектирования дискретных устройств с матричной структурой. Предложено информационное представление модели. Обоснован выбор и проведено исследование параметров информационной модели на основе характеристической матрицы. Последовательно изложены вопросы проектирования сетевых дискретных устройств: алгоритм синтеза оптимальной матрицы, декомпозиция информационной модели, синтез дискретных систем, логическая и структурная минимизация. Для большинства матричных структур, являющихся композицией ПЛМ, модель представляетсчя системой троичных матриц с общими входными и выходными переменными; последовательных уровней конъюнктивных и дизъюнктивных матриц. Модель является информационной, так как содержит данные программирования ДУ в виде входных и выходных матриц. С точки зрения оптимизации информационной модели наибольший интерес представляет конъюнктивная матрица, поскольку содержит свыше 90% информации. Только в этом массиве возможно проведение оптимизирующих преобразований: с клейка, поглощение, декомпозиция. В работе используются статистические параметры информационной модели.

Сформулирована задача оптимизации информационной матрицы. Пусть задана матрица / с параметрами т (столбцы), п (строки), причем я>£о£гп. Требуется найти распределение столбцов в /, в котором последовательность /,о£т столбцов, образующая фрагмент в измененной матрице, будет эквивалентна информационно-максимальной матрице соответствующего ранга. Метод решения задачи оптимизации заключается в определении максимально-информативных фрагментов матрицы /. Решение задачи сводится к нахождению характеристических матриц ассоциированных на фрагментах исходной матрицы с статистическими параметрами, наиболее близкими к максимальным, и установления образующей их последовательности столбцов. На основе информационного представления моделей дискретных устройств в работе теоретически разработан и исследован метод их оптимизации, теоретически и экспериментально показана эффективность метода для моделирования и логической минимизации.

В четвертой главе главе приведены результаты разработки системы концептуального моделирования компьютерной сети. Описана технология

моделирования трафика компьютерной сети и трафика беспроводной сети при электромагнитных помехах. В работе описаны разработанные средства моделирования компьютерных сетей и программный комплекс АЩоРЫ.. Приведен пример тестирования исследуемой модели компьютерной сети. В результате моделирования получены трафики физических и виртуальных объектов исследуемой сети. Процессы передачи информации полностью зависят от условий фоновой загрузки сети, параметров сервера, режима работы клиентов. Методология моделирования процессов в физическом канале компьютерной сети основана на имитации фонового трафика, серверных функций, клиентских запросов и трафиков. Приведенная диаграмма содержит трафик физического канала компьютерной сети, является результатом имитационного моделирования и основой для анализа и принятия решений. Уровень фона в магистрали \У7,]=0,08, ^^,¡=0 и \¥7>! =0,25.

УМ_И

II),. 0.

10(1 200 ЗСЮ «00 500 600

200 300 -100 <00

Программа Auto Plus, развернутая в компьютерной сети, предназначена для обеспечения территориально - распределенного дилерского автопредприятия электронной документацией в реальном времени. Электронный документооборот интегрирует исполнителей, поставщиков, клиентов в процессах производства, поставки, обслуживания. Ниже представлена панель управления Auto Plus интегрированная с системами BMW: ЕТК, KSD, SAM.

шшшшш

-=_LBjJ<j

□OI

I Мат-лы i Сервиса

Идентиф-N

N типа

I

{•¥55-—_±j f

"3

•ÜEL DMS: - Download I Параметры Поиск j NEWS J ^

Bfi/f/V Service Inclusive

Примечани я

BMW Group ц^) x. о

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

Основные результаты диссертационной работы заключаются в следующем:

1. Разработана система моделирования компьютерной сети.

2. Предложена и реализована программируемая функциональная модель управления технологическими объектами предприятия.

3. Разработана программируемая функционально-логическая модель дискретных устройств.

4. Обоснован метод реализации дискретных устройств в виде виртуальных объектов с программируемой матричной структурой.

5. Разработаны и внедрены прикладные программы и документация по их применению.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Andronov A.V. Dealer Enterprize Executive System / A.V.Andronov // Proceedings of international conference «Information and Telecommunication Technologies in Intelligent systems», Spain. - 2004. - p. 199 - 200.

2. Андронов, A.B. Графический интерфейс для программы параллельного вычисления решётки / А.В. Андронов, П.Е. Королев, JI.A. Мирошник // М.: Интерсоциоинформ, Компьютеры в учебном процессе. - 2005. - № 2. - С. 103-115.

3. Андронов, А.В. Система поддержки принятия решения при управлении документооборотом / А.В. Андронов, П.Е. Королев // М.: Интерсоциоинформ, Компьютеры в учебном процессе. - 2005. - № 2. - С.115-117.

4. Андронов, А.В. Система динамического моделирования документооборота / А.В. Андронов, П.Е. Королев // Тезисы докладов НТК молодых ученых и аспирантов МИЭМ. - 2005.

5. Андронов, А.В. Множества в MathCAD / А.В. Андронов, П.Е. Королев // М.: Интерсоциоинформ, Компьютеры в учебном процессе. - 2005. - № 3. - С.103-109.

6. Андронов, А.В. Проверка наличия алгебраических структур в множествах / А.В. Андронов, П.Е. Королев // М.: Интерсоциоинформ, Компьютеры в учебном процессе. -2005.-№ 4.-С.103-109.

7. Андронов, А.В. Подгруппы, порождаемые множествами / А.В. Андронов, П.Е. Королев // М.: Интерсоциоинформ, Компьютеры в учебном процессе. - 2005. - № 5. -С.103-107.

8. Андронов, А.В. Тензоры в Matlab / А.В. Андронов, П.Е. Королев // М.: Интерсоциоинформ, Компьютеры в учебном процессе. - 2005. - № 6. - С. 103-112.

9. Андронов, A.B. Модель технологической сети / A.B. Андронов, П.Е. Королев // Информационные, сетевые и телекоммуникационные технологии, сб. научных трудов МИЭМ. - 2005. - С.109-111.

10. Андронов, A.B. Имитационные социальные системы / A.B. Андронов, J1.E Захарова // Информационные, сетевые и телекоммуникационные технологии, сб. научных трудов МИЭМ. - 2005. - С.206-209.

11. Андронов, A.B. Система управления дилерским предприятием / A.B. Андронов // Информационные, сетевые и телекоммуникационные технологии, сб. научных трудов МИЭМ. - 2005. - С.328-330.

12. Андронов, A.B. Модель документооборота на предприятии / A.B. Андронов // «Автоматизация и современные технологии» Изд-во «Машиностроение» № 9 - 2008 г. с.38-41.

Заказ Л» 44-а/05/09 Подписано в печать 19.05.2009 Тираж 50 экз. Усл. п.л. 1,5

ООО "Цифровичок", тел. (495) 649-83-30; (495) 778-22-20 www.cfr.ru; е-таН: info@cfr.ru