автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.01, диссертация на тему:Оптимизация корпоративных информационных систем с использованием методов тензорного анализа

На правах рукописи

Беловатый Евгений Александрович

ОПТИМИЗАЦИЯ КОРПОРАТИВНЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МЕТОДОВ ТЕНЗОРНОГО АНАЛИЗА

Специальность 05.13.01 — Системный анализ, управление и обработка информации (связь и информатизация)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 7 МАЯ 2015

Новосибирск 2015

005569420

005569420

Работа выполнена на кафедре передачи дискретных сообщений и метрологии ФГОБУ ВПО «Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики» (СибГУТИ).

Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент, Треногин Николай Геннадьевич

Официальные оппоненты: Хабаров Валерий Иванович,

доктор технических наук, профессор, декан факультета «Бизнес-информатика» ФГБОУ ВПО «Сибирский государственный университет путей сообщения» Платонов Юрий Георгиевич, кандидат технических наук, младший научный сотрудник лаборатории САПР и А СБИС ФГБУН «Институт систем информатики им. А.П. Ершова» СО РАН

Ведущая организация: ФГОБУ ВПО «Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М.Ф. Решетнёва»

Защита состоится 26 июня 2015 г. в 15 часов 00 минут на заседании диссертационного совета Д 219.005.03 при ФГОБУ ВПО «Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики» по адресу 630102, г. Новосибирск, ул. Кирова, 86, ауд. 625.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОБУ ВПО «Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики», а также на сайте http://www.sibsutis.ru/science/postgraduate/dis_sovets/

Автореферат разослан «» -^чЗ-. 2015 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Д 219.005.03

к.т.н.

Полетайкин Алексей Николаевич

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В настоящее время во всех компаниях связи внедряется и эксплуатируется широкий набор корпоративных информационных систем. В компании ОАО «Ростелеком» это: ERP-система управления предприятием Oracle E-Business Suite R12, система электронного документооборота «Documentum», система бюджетирования Oracle Hyperion Planning, система управления взаимоотношениями с клиентами Amdocs CRM. Актуальными являются задачи анализа работы и оптимизации систем. Решение данных задач влияет на эффективность использования систем при выполнении бизнес-процессов и, в конечном итоге, на сам бизнес.

Проблема поиска универсального средства описания и анализа, для последующей оптимизации информационных систем, известна давно. Очень сложно найти подход, который позволил бы описать и анализировать различные по назначению и принципу работы информационные системы. С ростом сложности растет роль характеристик информационных процессов, являющихся общими для различных систем. Это позволяет получать и использовать аналогии между системами различной природы.

В представляемом диссертационном исследовании для описания корпоративных информационных систем, исследования их характеристик и оптимизации предлагается использовать тензорный метод анализа систем, который позволяет представить систему в виде удобного для анализа набора величин.

Автором тензорного метода анализа систем является американский ученый и инженер Г.Крон. В своих работах он использовал тензорный анализ в приложении к теории электротеских сетей. Дальнейшее развитие тензорный метод Г.Крона получил в работах В.В. Лебедянцева, который нашел определенные аналогии теории связи и теории электрических сетей и использовал тензорный метод для построения модели каналов и сетей связи, определяя важнейшие характеристики этих объектов. М.Н. Петров использовал тензорный метод для анализа вероятностно-временных характеристик в сетях связи. Позже Е.В. Веревкиной, О.А. Корякиной, Д.Н. Левиным, Н.Г. Треногиным, Д.ТО. Пономаревым данные подходы были применены к информационным сетям, бизнес-процессам, распределенным информационным системам.

Целью диссертационной работы является разработка и обоснование методики анализа и оптимизации корпоративных информационных систем с использованием тензорного метода анализа систем, а также разработка и использование автоматизированного средства анализа.

Для достижения поставленной цели ставятся следующие задачи:

1. Анализ современных подходов к построению информационных систем, методик измерений и расчетов параметров информационных систем.

2. Разработка методики для исследования и расчета параметров информационных систем на основе методов тензорного анализа.

3. Разработка алгоритма и программная реализация методики системного

анализа и расчета параметров информационных систем на основе разработанной методики.

4. Разработка системы имитационного моделирования, основанной на тензорном методе анализа, в качестве доказательства достоверности аналитических результатов, полученных с применением тензорного метода анализа систем.

5. Анализ и оптимизация корпоративных информационных систем с применением разработанной методики анализа на основе тензорного метода.

Методы исследования. Для решения поставленных задач и достижения намеченной цели проводились теоретические и экспериментальные исследования, основанные на использовании методов системного анализа, теории массового обслуживания, имитационного моделирования, теории математической статистики, а также прикладного программирования.

Научная новизна:

1. Предложена методика на основе тензорного метода анализа, позволяющая выполнять анализ сложных информационных систем с большим количеством составляющих элементов. Впервые показана возможность применения предложенной методики на основе тензорного метода для анализа корпоративных информационных систем.

2. Впервые проведен анализ нескольких корпоративных информационных систем с применением предложенной методики.

3. Впервые предложен способ оптимизации рассмотренных корпоративных информационных систем с применением предложенной методики.

Теоретическая значимость. Предложена и обоснована методика описания и оптимизации информационных систем с использованием тензорного метода анализа. Данный аналитический способ позволяет решать задачи анализа и оптимизации систем с большим количеством элементов наименее трудоемким способом.

Практическая значимость. Предложенная методика и созданное на её основе программное обеспечение для описания информационных систем с использованием тензорного метода анализа позволяет выполнять анализ сложных систем с большим количеством элементов. Полученные результаты исследований имеют практическую значимость при построении, анализе и оптимизации систем.

Полученные в диссертационной работе результаты и разработанное программное обеспечение используются в Макрорегиональном филиале «Сибирь» ОАО «Ростелеком».

Внедрение результатов исследования.

Разработанная методика использована для анализа информационных процессов в системах ОАО «Ростелеком», таких как: ERP-система управления предприятием Oracle E-Business Suite, OSS/BSS систем, а также для анализа ряда существующих бизнес-процессов. Результаты исследований отражены в публикациях.

Достоверность полученных результатов подтверждается проведенным имитационным моделированием. Величина отклонения от среднего значепия величины, полученной с применением тензорного метода анализа находится в пределах доверительного интервала.

Апробация работы.

Основные результаты работы докладывались и обсуждались на Международных и Всероссийских научно-технических конференциях: Российская научно-техническая конференция «Информатика и проблемы телекоммуникаций», VI-я Международная научная конференция «Актуальные вопросы современной техники и технологии», IX Молодежная международная научно-практическая конференция «Интеллектуальный потенциал XXI века: ступени познания», VII Международная научно-практическая конференция «Перспективы развития информационных технологий».

Публикации.

По теме диссертационной работы опубликовано 12 печатных работ, включая 4 статьи в журналах из списка ВАК, 1 свидетельство Роспатента об официальной регистрации программы для ЭВМ.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Методика анализа и оптимизации информационных систем на основе тензорного метода анализа систем.

2. Архитектура и алгоритмы программной системы, реализующей автоматизацию анализа и связанные процессы: загрузку схем систем из файлов в формате BPWin, визуализацию представления, аналитический расчет параметров системы, проведение имитационного моделирования.

3. Результаты аналитического моделирования и оптимизации корпоративных информационных систем, выполненного с использованием тензорного метода анализа: интеграционной архитектуры системы управления предприятием связи на базе Oracle E-Business Suite, технической архитектуры системы управления предприятием связи, технической архитектуры системы поддержки операционной и бизнес деятельности предприятия связи.

Струюура и объем работы.

Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, заключения, списка используемых источников из 101 наименования. Общий объем работы - 135 страниц, в том числе 2 страницы приложений. Работа содержит 29 рисунков и 4 таблицы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении показана актуальность темы, сформулированы цель и задачи диссертационного исследования, представлены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе изложены основы современных подходов к построению корпоративных информационных систем. В главе приведен обзор платформенных решений для серверов баз данных и приложений, основные понятия распределённых систем и баз данных. Также приведены основные принципы построения информационных систем предприятий связи исходя из

концепции N0088. В данной главе представлены современные методы системного анализа информационных систем, а также методики измерений и расчёта параметров. Описаны методики измерения параметров нагрузки в информационных системах. Приведены методы описания компонентов информационных систем.

Во второй главе изложены основы тензорного метода анализа информационных систем. Дано понятие тензорного метода анализа систем. Описаны контурный и узловой методы анализа сети.

Уравнение состояния элемента сети массового обслуживания представляет собой формулу Литтла: _ „

1\ = I • л

Т—время задержки обработки заявок в системе; Н-количество заявок в системе (в очереди и на обслуживании); Я -интенсивность поступления заявок.

Уравнение состояния сети, выраженное в терминах тензорного анализа, записанное в матричной форме, имеет тот же вид, что и для элемента этой сети.

X — вектор, компоненты которого представляют собой интенсивности потоков заявок, протекающих в соответствующих ветвях.

N — вектор, компоненты которого представляют собой объем заявок (в очереди и на обслуживании) в соответствующих ветвях.

Т — квадратная матрица размерностью п-строк на п-столбцов. Элементы главной диагонали представляют собой значения времени обработки заявок в системе массового обслуживания, соответствующей данной ветви. Остальные элементы матрицы отражают взаимное влияние элементов друг на друга. Матричные объекты, описывающие сеть:

"V \т 1,1 ■■ Т1

А = т = Т2, Т2.2 . ■■ тг

Л„ Г-л

Матричное уравнение состояния сети:

N = Т-Л

Оно эквивалентно системе п уравнений:

^2 = 7*2.1 • Л + ТХ2 ■ ¿2 + ... + Тх„ ■ Я„

(1)

(2)

I = тпЛ ■ Л, +Т„,

•д.

Тензор преобразования - объект, связывающий переменные систем. Переменными в контурных сетях являются интенсивности потоков сообщений. Уравнение преобразования принимает вид, указанный в формуле (3):

Л = С-Л' (3)

X — вектор интенсивности поступления заявок для примитивной сети;

А' — вектор интенсивности поступления заявок для исходной сети;

С- матрица преобразования интенсивностей между примитивной и исходной

сетями.

Выражение интенсивностей потоков заявок в ветвях примитивной сети через интенсивности контурных потоков исходной сети:

А =С1,1 ~л\+су 2 ■ л'2+...+с1Л ■л\

Л2 = С21 • Л\ +С., 2 ■ Л'2 +... + С-, к ■ Л\ (4)

Матрица тензора преобразования:

С С с

"-"и 1,2 ■■■ 1.»

С С с

2.2 2.*

с =

с..... с„

(5) ЪГ=ТЯ-С = С -ТЯ (6)

Матрица значений времени задержки в исходной сети: Т'=С -Т-С (7)

Компоненты матрицы времен задержек Т' исходной сети находятся по компонентам матрицы Т примитивной сети с помощью формулы преобразования (7) умножением Т на транспонированную и прямую матрицы тензора преобразования С.

Уравнение состояния исходной сети в матричной форме:

(8) Л'в = С-А' (9) Ы'в = Т-С-Л' (Ю)

Результатом решения системы уравнений (8) является вектор интенсивностей контурных потоков сообщений. Интенсивности поступления заявок в отдельных ветвях исходной сети находятся по формуле (9). Число заявок в отдельных ветвях находятся по формуле (10).

Аналогично для случая узловой сети:

Матрица значений интенсивности выхода обслуженных сообщений из систем массового обслуживания в исходной сети:

/'=АТ-/-А (И)

Компоненты /' исходной сети находятся по компонентам матрицы / примитивной сети с помощью формулы преобразования (11).

Уравнение состояния исходной сети в матричной форме представлено в формуле (12).

¿•=/'.,У (12) *Гв = А- ЛГ'(13) Я'в = / ■ А - Ы' (14)

В третьей главе приведено описание разработанного программного обеспечения, являющегося средством автоматизации расчета параметров и имитационного моделирования.

В ходе выполнения диссертационного исследования была разработана и использована компьютерная программа, как средство автоматизации описания и анализа систем с использованием тензорного метода.

Алгоритмы, используемые в программе, соответствуют методике, описанной в главе 2. Программа является инструментом построения модели системы, автоматизации расчетов, имитационного моделирования.

Все процессы построения моделей систем, аналитическое описание и имитационное моделирование являются связанными:

• схема системы загружается в интерфейс программы из файлов в формате ВР\Ут либо описывается непосредственно в программе в виде визуального представления;

• автоматически выполняется аналитическое описание системы путем программного расчета всех параметров;

• производится автоматическое формирование имитационной модели и имитационное моделирование.

Кроме того, в данной главе описана система имитационного моделирования — часть программы, позволяющая моделировать процесс прохождения потока заявок по устройствам системы (одноканальным СМО с неограниченной очередью, закон распределения времен обслуживания Пуассоновский) с возможностью ветвления, объединения потоков. Программа позволяет на основании результатов моделирования рассчитать основные характеристики сети массового обслуживания (СеМО), а также рассчитывает средние показатели СеМО.

С помощью программы проведен ряд экспериментов для различных систем. Получены результаты имитационного моделирования и расчета аналитическим способом, на основании сравнения которых сделаны выводы о возможности применения разработанной методики для различных вариантов систем. Пример анализа модели приведен на рисунке 1.

+Т1,Я„ +ТГЛ.

Коэффициент загрузки системы

О Н----1-1---.-1---,--

0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0,90 р 1,00

р = я// / = Т-

|-1 Рис. 1. Результаты имитационного моделирования и расчета аналитическим способом для случая системы из трех устройств

Полученные результаты моделирования соответствуют аналитическим моделям, построенным с использованием тензорного метода анализа систем. Отклонение значений находится в пределах доверительного интервала. Результат соответствует описанному в источниках (Клейнрок Л. Теория массового обслуживания.).

В четвертой главе приведено описание и анализ ряда исследованных корпоративных информационных систем с применением тензорного метода анализа систем. Тензорный метод и описанные подходы, в том числе разработанная программа, используются для описания различных корпоративных информационных систем компании ОАО «Ростелеком». Произведен анализ систем и их описание.

Методика, разработанная на основе тензорного метода анализа систем, была применена для описания, анализа и оптимизации:

• интеграционной архитектуры системы управления предприятием связи на базе Oracle E-Business Suite;

• технической архитектуры системы управления предприятием связи;

• бизнес-процессов предприятия;

• технической архитектуры системы поддержки операционной и бизнес деятельности предприятия связи.

В процессе внедрения ERP-системы Oracle E-Business Suite в ОАО «Ростелеком» возникла проблема периодического кратковременного снижения производительности системы. Было выявлено, что замедления происходят в момент выполнения интеграционных процессов передачи данных между модулями. Была поставлена задача устранения проблемы.

На рисунке 2 представлена схема внутренней интеграционной архитектуры системы Oracle E-Business Suite. Клоками на схеме обозначены разделы учета на предприятии (бухгалтерского, управленческого, кадрового и пр.) -модули системы. Направленными связями обозначены потоки информации между модулями — точки интеграции. Для каждой точки интеграции характерны определенные объемы передаваемой информации и периодичность, с которой данная информация передается. Например, точка интеграции FA4 отражает передачу из модуля «Основные средства» в модуль «Главная книга» бухгалтерской информации по учету объектов основных средств (поступление, ввод в эксплуатацию, амортизация, списание). Ежемесячно передается около 100000 заявок по каждому из филиалов компании. В каждом из модулей информация обрабатывается некоторое время, и при поступлении нескольких заявок одновременно, образуется очередь обработки.

Таким образом, система может быть представлена как сеть массового обслуживания и к ней могут быть применены методы тензорного анализа систем. На рисунке 3 приведена ранее рассмотренная схема внутренней интеграции, представленная в виде модели.

Tt

_ И 14 _

.. PL3 _ PLi8 _

К|>«ди?ары

1? CM IS •

.....U

к

- puia — . Fl_(9 —

■ tR.CM.il

те. см is

двншмых • epwKina

J i

ттг.оыз

—1 "Н"

Oeti!)0ttt:4'J

UJr

Казначейстзо ;

ПООЛ^Р-ЗЦНОИИ oe

ущтп&ше

Рис. 2. Схема внутренней интеграции системы Oracle E-Business Suite

Используя тензорный метод анализа, система описывается следующим образом:

Проекты

"V

я2

я = N =

Я».

т =

Гц о

о т„

о о

Для анализа были выбраны

контуры обхода:

а: 2 7 2024 179 1

Ь: 6 13 1822 11 4

с: 3 23 16 9 1

d: 8 12 1421 179

е: 5 157

f: 10 19 7 4

Рис 3. Модель схема внутренней интеграции, представленная в виде сети массового обслуживания

Матрица тензора преобразования:

о -1 о -1 о о о

0

1

о -1

0 0 0 1 и 0 -1 I 0 0 0 0 1 0 -1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1

0 1 0 1) 0 0 0 0 0 -1 0 -1 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 -1 0 0

0 0 0 1 0 и С' = -1 0 -1 0 0 0 0 0 -1 0 0 0 0 0 0 -1 0 0 0 0 0 0 -1 0

о (1 0 0 1 о 0 0 0 0 0 а 0 -1 -1 0 0 1 0 1 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0

0 0 -1 0 0 0 0 0 0 0 -1 0 -I 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0

1 0 0 1 0 о 0 0 0 1 0 0 -1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 -1 0 0 0 0 0

С учетом (8):

- N. + N. + К - N.+Н, + N..+N.. = (Т,.,+Т„+Ъ,+Ъ, +

Х]7.17^" Т20^0~'~Х24,24) ' А* СТ[т1~^ Т9.9) ' Ас (Т9.9 Т| 7.17^ ' Лй " Т7.7 " Ле ~ Т?,7 ' Лг

- N. - N. + N..+N..+N.. - = (Т.., + Т6,+Т„,,+ Т„.„+Т,..„+ ■ Я„ - Т.,■ Л,

- N. - N. - N. - N.. - N.. = (Т,.,+Т„) • Л. + (Т,.,+Т,.,+Т»,+Т,„,6+ Ы ■ Л. + Г,., • Ла

- N. - N. + N..+N,4 + Н,+N.. = (Тм+Т,,.„> ■ Л. + Т,у■ Л.+

(Тм+Т,,+Тп„+ Ти,4+ Т„.„+ Т»,) •

- N. - К+N..=- Т,., • Л. + (Т,,+Т,.,+Т„,„) ■ Я. + Т„ • Я,

N4 - N. + N.. - N.. = - Т,, • Я. - Т4.4 • Ль + Т,, • Я. + (Тм+Т,л+Т...1.+ Т„.„) • Л,

Таким образом, в качестве описания системы, мы получили систему уравнений, соответствующую формуле (8).

Показатели N и Т были получены из документов проекта внедрения системы ОЕВ8 «Концептуальный проект интеграционной архитектуры» и «Нормоконтроль выполнения бизнес-процессов». Было получено решение системы уравнений:

Я, = 0,00004289 Эрл. Я, = 0,03127275 Эрл. Яь = 0,00661806 Эрл. Хш = 0,02463896 Эрл. Яг = 0,03127275 Эрл. X, = 0,12364423 Эрл.

Использование полученной в пакете МаЛЬаЬ модели позволило рассчитать показатели производительности системы.

Критерием оптимальности выбран минимум функции среднего време-

где Х-матрица вносимых изменений производительности, С-стоимость данных изменений.

Граничным условием является система уравнений, полученная с использованием тензорного метода анализа, а также бюджет на доработки программных модулей системы Z = 300 ООО руб.

Значение целевой функции Tg до начала оптимизации составляло 4737,94 сек.

Наибольший эффект, в плане оптимизации производительности с учетом цены доработок, получен при увеличении производительности интеграционных потоков 2 и 24.

С учетом расчёта значений целевой функции и граничного условия стоимости было принято решение об оптимизации интеграционных функций 2, 24 на 100%.

Для решения задачи оптимизации производительности системы были предприняты мероприятия по оптимизации кода программ обмена данными между модулями системы Табельный учет-Проекты (функция 2), Дебиторы-ДЦС (функция 24). Мероприятия планировались и проводились ежемесячно в объеме 30-40 рабочих часов в феврале, марте, апреле 2009 года.

В итоге выполнения мероприятий скорость выполнения процедур интеграции повысилась, значение целевой функции Tg составило 4005,83 сек. (т.е. сократилось на 15,5%).

В процессе эксплуатации ERP-системы Oracle E-Business Suite в ОАО «Ростелеком» возникла проблема увеличения нагрузки на систему сверх той что предполагалась в проекте внедрения. В процессе работы пользователи начали ощущать существенное замедление работы, вплоть до невозможности выполнения каких-либо операций. Мониторинг серверной части системы выявил существенную нагрузку на ряде узлов. Была поставлена задача проведения оптимизации.

На рисунке 4 представлена схема работы систем и оборудования, являющихся составными частями технической архитектуры системы управления предприятием Макрорегионалыюго филиала «Сибирь» ОАО «Ростелеком».

Функционально система работает по принципу запуска и обработки запросов с последующим предоставлением результатов. Запросами могут являться запуски выполняемых процедур обработки данных, запросы пользователей в виде получения отчетов и др. Система может не иметь возможности обработать сразу все запросы, поступившие в определенный момент времени.

ни d ciiptpxip'

В этом случае образуется очередь запросов. Система функционирует как сеть массового обслуживания и схематично может быть представлена в виде модели, представленной на рисунке 5.

Рис. 4. Схема организации технической архитектуры системы управления предприятием Макрорегиональный филиал «Сибирь» ОАО «Ростелеком»

5 6 7 8 9 10

-Л.

Сх -"04Щ-

И-

Рис. 5. Модель системы, представленная в виде сети массового обслуживания С использованием тензорного метода анализа система описывается следующим образом:

"V 7ц о - о ■

Я - К лг= ЛГ2 / = 0 /„ ... 0

о о ... /т9

Для анализа были выбраны следующие ветви системы:

а: 3 13 2 с: 5 11 14 е: 7 11 18 g: 9 12 17 Ь: 4 13 1 ± 6 11 16 С 8 12 15 Ь: 10 12 19

Матрица тензора преобразования:

0 1 0 0 0 0 0 0

1 0 0 0 0 0 0 0

1 0 0 0 0 0 0 0

0 1 0 0 0 0 0 0

0 0 1 0 0 0 0 0

0 0 0 1 0 0 0 0

0 а 0 0 1 0 0 0

0 0 0 0 0 1 0 0

0 0 0 0 0 0 1 0

0 0 0 0 о 0 0 1

0 а 1 1 1 0 0 0

0 0 0 0 0 1 1 1

1 -1 0 0 0 0 0 0

0 0 -1 0 0 0 0 0

0 0 0 0 о -1 0 0

0 0 0 -1 а 0 0 0

0 0 0 0 а 0 -1 0

0 0 0 а -1 0 0 0

0 0 0 а а 0 0 -1

"0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 а 0 0 0 0 0

1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 -1 0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 -1 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 -1 0 0 0

0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 -1 0

0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 -1 0 0 0 0

0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 -1 0 0

0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 -1

С учетом формулы (12): Л, + Я,, + Я2 = К 3.3+п,) N. + Яд - Я,3 + Я, = ^4.4 - ^3.13+ " f 13,зК

Я5 + я„- Яи= (Ь^,,.,,-

Я6 + Я„ - я,6=+ (П., + fii.ii- Г«,.) К, + ^.„к ' Я, + Я„-Я,»=^,.„к+ £,,„К + (Г,.7 + Г„.„-Г,8,,Ж Я* + Ли - Я,5=(Г«л+К + Гп.пН + Я, + Я,2 - Яп = ГП,1 + + Р 12.12- ^.^Н,4" Р 11.1

Яю + Я,2" Я,9 = Гп.иН + £МгМ, + ^ 10,10+ ^2.12" ^9.1!) N1, Таким образом, в качестве описания системы мы получили систему уравнений, соответствующую формуле (12).

Значения показателей Я и/ были получены путем изучения сетевого трафика. С применением критерия согласия Колмагорова показано, что распределение длин интервалов времени между пакетами в устройствах системы соответствует экспоненциальному закону, а также определено что для элементов системы может быть использована модель М/С/1. Было получено решение системы уравнений: N. = 0,136642 N. = N, = 0,049258 ^ = ^ = 0,049459 N„ = 0,136178 N4 = Н = 0,049263 Критерием оптимальности выбран минимум функции среднего времени нахождения заявок в системе

19 тчт

т =

е 1

(=1 /у 12

Граничные условия: Л = /'-Х-М

где .-¥-матрица вносимых изменений производительности, С-стоимость данных изменений.

Граничным условием является система уравнений, полученная с использованием тензорного метода анализа, а также ограничение по максимальной стоимости оборудования 2 = 2 млн. рублей

Первоначальное значение целевой функции составляло 0,223378 сек.

Исследования показали, что наибольший эффект, в плане оптимизации производительности с учетом цены оборудования, получен при увеличении производительности устройств 3 и 4. представляющие из себя два сервера баз данных.

С учетом расчета значений целевой функции и граничного условия стоимости было принято решение об умощнении серверов баз данных четырьмя дополнительными процессорными платами 8иЫ-Хи84ВП-482-1800-Ъ, каждая из которых содержит 4 процессора и 16 Гб оперативной памяти.

После выполнения процедур оптимизации, значение целевой функции составило 0,145298 сек. (т.е. сократилось на 33%).

В результате проведения мероприятий по модернизации вычислительного комплекса необходимый результат по оптимизации производительности системы управления предприятием был достигнут. Графики показателей загруженности системы до и после оптимизации представлены на рисунке 6.

Рис. 6. Показатели загруженности системы управления предприятием до и после проведения процедур оптимизации производительности

Схема бизнес-процесса согласования и предоставления широкополосного доступа физическим лицам в Новосибирском филиале ОАО «Ростелеком» представлен на рисунке 7

С использованием тензорного метода анализа данная схема может быть описана следующим образом:

4

Л =

¿ж

> ф

Рис. 7. Схема бизнес-процесса согласования и предоставления широкополосного доступа в виде сети массового обслуживания

Сг =

1 0 0 0 0 0 0

0 1 0 0 0 0 0

0 0-1-100 о

0 0 0 0 0 0 -1

0 0 0 0 0 1 0

0 0 0 0 1 0 0

0 0 0 0 1 I

О 1 0 0 0 -1

О 110 0 0

-10 0 11 о

0 0 0 1 0 0

0 0 1 0 0 0

А 0 . 0

ы = т= 0 Т» 0

.V 0 0 т • 14.14.

1 о О I

о

о о

о о

-1 о

-1 о

о о

о о

О -1 -1 о

0

1 1 о о

о о

о о

о о

о о

О 1

о о о

0

1 о о о

С учетом формул (8) получаем итоговое описание в виде системы уравнений:

-Н-К+К,+К,.=Т,Л+(Тз.з+Т4.4+Тад+Т,о.,^ +Т,о.,/-г

- М-+ N,2= + <Т\,7+Тв.в+Т,„,++Т„, Л. К+Ып-М^Ти.Л+СГм+Т„.„+Т,4.,Л-Т.4..Л

N5 + N,0+N,4 = Хо.,0^0 -Т,4.,4^ + (Т5.5+Т,„,„+Т,4.,Л

Таким образом, в качестве описания системы, мы получили систему уравнений, соответствующую формуле (8).

Показатели N и Т были получены из документов «Нормоконтроль выполнения бизнес-процессов». Было получено решение системы уравнений: Л„ =0,000001329 Эрл. =-0,000000186 Эрл.

1Ь = 0,000000802 Эрл. X, = 0,000000802 Эрл.

Лс = -0,000000188 Эрл. Л, = 0,000001471 Эрл.

Критерием оптимальности выбран минимум функции среднего времени нахождения заявок в системе:

т =У—

6 ^ 2 : 1

Граничные условия: N = Т ■ X • Я <2

1-1

где Л'-матрица вносимых изменений производительности, С-стоимость данных изменений

Граничным условием является система уравнений, полученная с использованием тензорного метода анализа, а также бюджет на мероприятия по оптимизации бизнес-процессов 2.

Значение целевой функции до начала оптимизации составляло 35497,55 сек.

Наибольший эффект, в плане оптимизации производительности с учетом цены доработок, получен при увеличении производительности процессов 4 и 9.

С учетом расчета значений целевой функции и граничного условия стоимости было принято решение об оптимизации интеграционных функций 4 на 50%, 9 на 50%. Для решения задачи оптимизации производительности системы, были предприняты мероприятия по оптимизации бизнес-процессов. В итоге выполнения мероприятий скорость выполнения процедур повысилась, значение целевой функции составило 30134,26 сек. (т.е. сократилось на 15,1%).

На рисунке 8 представлена схема работы систем и оборудования, являющихся составными частями системы поддержки операционной и бизнес деятельности Новосибирского филиала компании ОАО «Ростелеком». Основные потоки информации при выполнении бизнес-процессов сотрудниками компании направлены из внешних источников корпоративной сети передачи данных и внутренних серверов к пользователям, расположенным в зданиях на площадках города Новосибирска, и к пользователям районных узлов компании в Новосибирской области. Движение потоков информации подчиняется законам теории массового обслуживания. Система может быть представлена как сеть массового обслуживания и к ней могут быть применены методы тензорного анализа систем. На рисунке 9 приведена рассмотренная схема в виде сети массового обслуживания.

Используя тензорный метод анализа, систему описываем параметрами:

Л' "л. 0 0

Л = Л N = я* / = 0 0

Л. Л. 0 0

Для анализа были выбраны следующие ветви системы: а: 1 4 8 Ь: 2 4 6 с: 3 4 8 ±56 е: 7 8 Матрица тензора преобразования:

10 0 0 0] [1 0 0 1 0 0 0 1"

01000 01010100

00100 = 001 10001

11100 00001100

00010 00000011 0 10 10 0 0 0 0 1

10 10 1

¡Сам ,-> гам

________________'-га.

Новосибирск

<41 А и

•¿»12" кдо ■ % ~

<( П8С :

Новоси&ирсняч обпасть I

Рис. 8. Схема подключения систем поддержки операционной и бизнес деятельности Новосибирского филиала ОАО «Ростелеком»

Рис. 9. Модель системы, упрощенная и представленная в виде сети массового обслуживания

С учетом формулы (12):

Л,+Л<+Я„=(£',.,+и ■ N.+и-N+<■ N.+и ■ N. Лг+А.+Л„ - П^+С^+П,^«) • №+■ • Л+Я4+Л*=(£,+Л,)- N.+К+(IVЪ+Ы■ К+й»*N.

Л7+Л„=f„ 'К^/ТЧ^^ ы ■ N.

Таким образом, в качестве описания системы, мы получили систему уравнений, соответствующую формуле (12). Данная система уравнений может быть использована для анализа и оптимизации работы информационной системы.

Значения показателей Я и/ были получены путем изучения сетевого трафика. Было получено решение системы уравнений: N. = 0,002877477 N, = 0.001755855 =0,013955933 К = 0,003856574 N.. = °.011712697

Критерием оптимальности выбран минимум функции среднего времени нахождения заявок в системе

Граничные условия: А = / -Х-Ы <2

1=1

где Л'-матрица вносимых изменений производительности, С-стоимость данных изменений.

Граничным условием является система уравнений, полученная с использованием тензорного метода анализа, а также ограничение по максимальной стоимости оборудования Z.

Первоначальное значение целевой функции составляло 0,0003988 сек.

Исследования показали, что наибольший эффект, в плане оптимизации производительности с учетом цены оборудования, получен при увеличении производительности устройств 6 и 8, представляющие из себя элементы корпоративной сети передачи данных.

С учетом расчета значений целевой функции и граничного условия стоимости было принято решение об умощнении оборудования КСПД на 50% от первоначального значения. После выполнения процедур оптимизации, значение целевой функции составило 0,0002571 сек. (уменьшилось на 35,5%).

В рамках диссертационной работы представлен подход использования тензорного метода анализа для анализа и оптимизации сложных систем, на примере корпоративных информационных систем. Подход позволяет в полной мере описать системы, анализировать происходящие в них информационные процессы и дает основу предложений по оптимизации. Использование средства автоматизации позволяет значительно упростить операции вычисления параметров, учитывая тот факт, что системы часто имеют очень сложную структуру с большим количеством элементов.

Приложение 1 содержит Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ. В приложении 2 приведен Акт о внедрении в Макрорегиональном филиале «Сибирь» ОАО «Ростелеком».

Заключение

Диссертация является научно-квалификационной работой, в которой автором поставлена и решена актуальная задача разработки и обоснования методики описания и анализа информационных процессов в корпоративных

информационных системах с использованием тензорного метода анализа. Разработано автоматизированное средство анализа, которое использовано для практических целей. Решение данной задачи имеет важное теоретическое и практическое значение для анализа корпоративных информационных систем с целью оптимизации процесса их построения и эксплуатации. Основные результаты:

1. Разработана методика для исследования и расчета параметров информационных систем на основе методов тензорного анализа. Корпоративные информационные системы рассматриваются как системы состоящие из трех видов объектов:

• техническая архитектура (серверное оборудование, сети);

• автоматизируемые бизнес-процессы компании;

• внешняя и внутренняя интеграционная архитектура систем.

2. Разработана программа, выполняющая расчеты показателей моделей информационных систем с точки зрения разработанной методики. Программа дает информацию для последующего имитационного моделирования и анализа возможности оптимизации.

3. Разработана система имитационного моделирования, с помощью которой доказана достоверность аналитических результатов, полученных с применением тензорного метода анализа систем. Отклонение результатов лежит в пределах доверительного интервала.

4. Исследовано несколько корпоративных информационных систем с применением разработанной методики на основе тензорного метода анализа. Результаты получены с применением программы расчета параметров и использованы при выполнении практических мероприятий по оптимизации систем.

Основные результаты диссертации опубликованы в работах [1-12].

Публикации автора по теме диссертации

Работы, опубликованные автором в рецензируемых научных журналах:

1. Треногин Н.Г., Беловатый Е.А., Петров М.Н. Использование тензорной методологии анализа систем для описания бизнес-процессов предприятий. Средства автоматизации. // Вестник Сибирского государственного аэрокосмического университета им. академика М.Ф. Решетнёва. - 2008. - Вып. 3/20. -С. 157-160

2. Треногин Н.Г., Беловатый Е.А., Петров М.Н. Описание интеграционной архитектуры системы управления предприятием электросвязи на базе Oracle E-Business Suite с использованием тензорной методологии анализа систем. // Электросвязь. - 2008. - №7. - С. 12-15

3. Треногин Н.Г., Беловатый Е.А., Петров М.Н. Описание и оптимизация технической архитектуры системы управления предприятием связи с использованием тензорной методологии анализа систем // Вестник Сибирского государственного аэрокосмического университета им. академика М.Ф. Решетнёва. - 2011. - Вып. 5/38. - С. 95-100

4. Треногин Н.Г., Беловатый Е.А., Петров М.Н. Система поддержки опера-

ционной и бизнес-деятельности предприятия связи с использованием тензорной методологии анализа систем. // Электросвязь. - 2013. - №1. - С. 17-20 Другие работы, опубликованные автором по теме диссертации.

5. Беловатый Е.А., Треногин Н.Г., Соколов Д.Е. Методологии исследования нагрузки в информационных системах управления предприятиями // Материалы Российской научно-технической конференции «Информатика и проблемы телекоммуникаций». - Том 1. - Новосибирск. - 2007. - С. 111-114

6. Беловатый Е.А., Треногин Н.Г. Решение задачи оптимизации производительности систем с использованием тензорной методологии анализа // Материалы VI Международной научной конференции «Актуальные вопросы современной техники и технологии». - Липецк. - 2012. - С. 11-17

7. Беловатый Е.А. Описание информационных систем предприятия с использованием тензорной методологии анализа // Материалы IX Международной научно-практической конференции «Интеллектуальный потенциал XXI века: ступени познания. - Новосибирск. - 2012. - С. 19-23

8. Беловатый Е.А., Треногин Н.Г. Автоматизированная система расчета параметров систем массового обслуживания с использованием тензорной методологии анализа систем // Материалы Российской научно-технической конференции «Информатика и проблемы телекоммуникаций». - Новосибирск. -2012. - С. 97-99

9. Беловатый Е.А. , Треногин Н.Г. Построение имитационной модели сети массового обслуживания с использованием тензорной методологии анализа систем» // Материалы VII Международной научно-практической конференции «Перспективы развития информационных технологий». - Новосибирск. -2012.-С. 24-31

10. Беловатый Е.А., Треногин Н.Г., Петров М.Н. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2012614596 Программа анализа сетевой структуры с использованием тензорной методологии - М.: Роспатент. -2012.

11. Беловатый Е.А., Треногин Н.Г. Расчет показателей производительности информационной системы с использованием тензорного метода анализа // Материалы Российской научно-технической конференции «Информатика и проблемы телекоммуникаций». - Новосибирск. - 2013.

12. Беловатый Е.А., Треногин Н.Г. Оптимизация корпоративной информационной системы с использованием методов тензорного анализа // Материалы Российской научно-технической конференции «Информатика и проблемы телекоммуникаций». - Новосибирск. - 2014. - С. 128-131

Подписано в печать 06.05.2015 г. с оригинал-макета.

Бумага офсетная №1, формат 60x84 1/16, печать трафаретная-Шяо.

Усл. печ. л. 1,3. Тираж 100 экз., заказ № 34. Цена договорная.

ФГБОУ ВО «Сибирский государственный университет водного транспорта», (ФГБОУ ВО «СГУВТ»)

630099, Новосибирск, ул. Щетинкина, 33.

Отпечатано в издательстве ФГБОУ ВО «СГУВТ»