автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.17, диссертация на тему:Разработка и исследование нечетких моделей сервисов и нечетких алгоритмов интеллектуального управления услугами в информационных системах предприятий

На правах рукописи

НОВИКОВ СЕРГЕЙ ЮРЬЕВИЧ

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ НЕЧЕТКИХ МОДЕЛЕЙ СЕРВИСОВ И НЕЧЕТКИХ АЛГОРИТМОВ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ УСЛУГАМИ В ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМАХ ПРЕДПРИЯТИЙ

Специальность 05 13 17 — Теоретические основы информатики

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Таганрог-2007

003162432

Работа выполнена в Технологическом институте Южного федерального университета в г Таганроге

НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ:

доктор технических наук, профессор Вишняков Юрий Муссович

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ:

доктор технических наук, профессор, Чернухин Юрий Викторович,

кандидат технических наук, Спиридонов Олег Борисович

ВЕДУЩАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ:

ОАО «ТАНТК им Г М Бериева» г Таганрог

Защита диссертации состоится « ноября 2007 г в 14-20 на заседании диссертационного совета (Д 212 208.21) при Южном федеральном университете по адресу 347928 г Таганрог, пер Некрасовский, 44, ауд Д-406

С диссертацией можно ознакомиться в Зональной научной библиотеке ЮФУ по адресу г Ростов-на-Дону, ул. Пушкинская, 148

Автореферат разослан « > октября 2007г

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212 208 21, доктор технических наук, профессор

Бабенко Л К

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Постоянно растущая определяющая роль информации в управлении диктует свои правила в отношении качества предоставляемых информационных услуг В условиях зависимости бизнеса от информационных технологий (ИТ) одним из ключевых факторов успеха предприятия является поддержание уровня требуемых услуг (ИТ-сервисов) в области информационных технологий на необходимом для бизнеса уровне В современных условиях уровень предоставляемых ИТ-сервисов должен меняться динамически, в соответствии с потребностями бизнеса и текущим уровнем развития информационных технологий Можно сказать что процесс управления уровнем сервиса стремится найти некий баланс между предложением и спросом на набор предоставляемых ИТ-сервисов при наличии противоречивых ограничений в виде необходимого уровня ИТ-сервисов и минимизации затрат на обеспечение заданного уровня

Практически все разработанные структурированные подходы коммерческих компаний к управлению ИТ-сервисами опираются на библиотеку передового опыта организации информационных технологий—IT Infrastructure Library (ITIL) ITIL предлагает методику по управлению уровнем сервиса, основываясь только на четких формулировках, вследствие чего управление становится крайне затруднительно или вообще невозможно в том случае, когда параметры производительности не могут быть представлены четкими величинами, а могут быть выражены только экспертными оценками

Поскольку ИТ—инфраструктура предприятия включает не только аппаратно-программную часть, но и человеческие ресурсы, то использовать только четкие характеристики не всегда возможно На сегодняшний день не существует комплексных автоматизированных средств поддержки уровней сервисов в ИТ-структуре предприятия, а в тоже время усиливающаяся зависимость бизнес-процессов предприятия от ИТ—подразделений требует поиска адекватных автоматизированных средств организации поддержки сервисов на заданном уровне Поэтому решение данной проблемы в настоящее время является актуальным

Объект исследований. Объектом исследования являются нечеткие модели сервисов, нечеткие алгоритмы интеллектуального управления уровнями сервисов и нечеткая модель принятия решений для перенастройки информационной системы

Цели и задачи работы. Целью данной работы является разработка и исследование нечетких моделей сервисов и нечетких алгоритмов интеллектуального управления услугами в информационных системах предприятий для обеспечения обслуживания пользователей на необходимом уровне

Для достижения поставленной цели исследования были решены следующие основные задачи

1 Формализовано понятие уровня сервиса в виде лингвистической переменной нечеткой логики

2 Построена формализованная модель управления уровнем сервиса на

базе нечеткой ситуационной 3 Разработаны нечеткие

интеллектуального

нечеткие

и выполнен их сравнительный анализ

4. Для проведения экспериментальных исследований разработана программная система моделирования На ней проведено экспериментальное исследование времени восстановления уровня сервиса и затраченных на восстановление ресурсов в различных ситуациях для разработанных нечетких алгоритмов интеллектуального управления

Методы исследования. Методы исследования основаны на использовании дискретной математики, нечеткой логики, искусственного интеллекта, теории графов

Основные положения, выносимые на защиту. На защиту выносятся следующие научные положения и результаты, полученные в диссертационном исследовании

1 Формализованное представление уровня сервиса в виде лингвистической переменной нечеткой логики

2 Нечеткие алгоритмы интеллектуального управления уровнем сервиса

3 Формализованная модель интеллектуального управления уровнем сервиса на базе нечеткой ситуационной сети

Теоретическая значимость и научная новизна результатов исследований состоит в разработке подхода к управлению уровнями ИТ-сервисов в информационных системах предприятий на основе формализованного понятия «уровень ИТ-сервиса» и модели на основе нечеткой ситуационной сети Разработанный подход позволяет согласовать требования бизнеса с уровнями предоставляемых ИТ—сервисов и сократить затраты на содержание ИТ-инфраструктуры Результат работы может внести существенный вклад в интеллектуализацию управления информационными сервисными системами предприятий

Практическая ценность работы. Практическая ценность полученных результатов состоит в разработке нечетких моделей сервисов и нечетких алгоритмов интеллектуального управления услугами в информационных системах предприятий, которые позволяют обеспечить обслуживание пользователей на необходимом для поддержки бизнес-процессов уровне

Внедрение и использование результатов работы. Результаты работы использованы при реорганизации бизнес-процессов «Управления информационных технологий ОАО ТКЗ «Красный Котельщик»» Теоретические результаты и построенные на их основе программные средства моделирования позволили построить обобщенную модель сервисно-ориентированной информационной системы предприятия, исследовать ее для разных производственных ситуаций и сформулировать требования к структурной организации ИТ-подразделения предприятия

Внедрение и использование в сервисно-ориентированной информационной системе МУЛ «ЖЭУ» результатов диссертационной работы позволили выполнить моделирование нагрузки на операторов ввода информации с целью обеспечения заданной производительности ввода данных и

сокращения затрат на сопровождение информационной системы

Теоретические результаты диссертационного исследования и программная модель использованы в учебном процессе Таганрогского технологического института Южного федерального университета по магистерской программе «Интеллектуальные системы»

Апробация результатов работы. Основные результаты работы неоднократно докладывались и обсуждались на конференциях и семинарах ЮФУ, в том числе

на IV Всероссийской научной конференции молодых ученых, аспирантов и студентов, Таганрог 2006,

на Всероссийской научной школе-семинаре студентов, аспирантов и молодых ученых, Таганрог 2007,

на Международной научно-технической конференции AIS'07 и CAD-2007, Геленджик 2007

Публикации. По материалам работы опубликовано 8 печатных работ, в которых отражены основные результаты диссертационного исследования.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти разделов, заключения и приложений Текст изложен на 119 страницах, содержит 45 рисунков, 3 таблицы, список литературы из 105 наименований

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Во введении показана и обоснована актуальность исследования, намечены цели и методы исследования Кратко раскрыто содержание разделов работы

В первом разделе исследуется проблема поддержки сервисов в информационных системах предприятий, формулируются основные задачи, вводятся и формализуются базовые понятия

Для поддержания сервисов на достаточном уровне в составе предприятия существует информационная служба (ИТ-служба, ИТ—подразделение), ответственная за реализацию информационных технологий Для обеспечения доступа потребителей к сервисам информационной системы предприятия необходимо своевременно определять моменты деградации сервисов и принимать соответствующие решения для их стабилизации на необходимом для бизнес-процессов уровне Однако для реализации поддержки сервисов требуется определить параметры поддержки и выразить их в некоторых измеряемых величинах Один из таких параметров представляет понятие уровня сервиса

Очевидно, что необходимый (достаточный) уровень каждого конкретного сервиса представляет собой некоторый баланс, задаваемый, с одной стороны, требованиями бизнес-процесса предприятия, а, с другой стороны, минимально необходимыми затратами (ресурсами) на его поддержание со стороны ИТ-подразделения предприятия Этот баланс кратко назван «точкой насыщения»

Однако для построения средств автоматизированной поддержки уровней сервисов необходимо наличие некоего формализованного описания значений уровней сервисов ИС, которые должны поддерживаться на предприятии В рамках терминологии ITIL существует специальный документ, называемый соглашением об уровне сервиса (SLA- Service Level Agreement), которое

заключается между поставщиками и потребителями сервисов SLA достаточно полно описывает и представляет состояние сервиса Однако, для того чтобы SLA можно было использовать в качестве средства управления поддержкой сервисов, его надо превратить из словесно оформленного документа в формализованное понятие в терминах нечеткой логики

Пусть для каждого сервиса существует свое множество характеристик Т} = j, описываемых в SLA, те

Обозначим через t'"eK значение 1-й характеристики в текущий момент времени, а через tf^1 - уровень характеристики, указанный в SLA. Очевидно, что условием выполнения SLA для характеристики tt является выполнение условия t™eK — t^LA > 0 Тогда выполнение SLA сервисом S: обеспечивается при условии

t"eii — if" > 0 для 1 — [l,2,...,y], где J -число характеристик сервиса

В то же время для общей оценки состояния ИС и построения единого признакового пространства более применимы нормированные оценки выполнения SLA В качестве такого нормирования примем относительный уровень выполнения

^ тек

характеристики сервиса , которую в дальнейшем будем называть уровень

t,

выполнения SLA по характеристике tt

Ограничение характеристики «снизу» определяется SLA Кроме невыполнения SLA нерабочим состоянием считается также перевыполнение SLA,

когда значения характеристик сервиса (tx, t2, . значительно превосходят

заданные в SLA ограничения (tf'A, t^,.. -, t^LA ^ Это обстоятельство означает

нерациональное использование ресурсов для поддержания невостребованного

уровня характеристик Введем ограничение «сверху» А+ — (t*,^, при

достижении которого уровень характеристик ИТ-сервиса повышать далее не имеет смысла Нахождение характеристик в «опасной близости» от SLA нельзя называть рабочим состоянием системы, поскольку незначительное отклонение вследствие внешнего возмущения может привести к нарушению SLA. Назовем такое состояние критическим состоянием, а для его определения введем пороговое ограничение

А = (ty ,t2

Тогда степень выполнения требований указанных в SLA в разрезе характеристик с имеющимися ограничениями может иметь вид, приведенный на Рис 1

Уровень характеристик

О

Перавыгюпнаниа

-О-о-ф-

Текущий уровень А*

SIA

Навьлюлиага® SLA

^ % % Харакшрястики

Рис 1 Гистограмма уровня характеристик ИТ-сервиса с ограничениями Введенные ограничения могут служить основой для построения стратегий и алгоритмов управления сервисами информационных систем Обозначим через Ь — уровень выполнения сервиса Обобщенно можно выделить три основных критерия определения уровня выполнения сервиса на основе характеристик

1 Критерий минимального значения £ = ш

2 Критерий усредненного значения £ = ¿¡yg

i=i

3 Критерий максимального значения £ _ т"ах

Критерий минимального значения может быть использована, если выбрана стратегия поддержки «не допустить невыполнения SLA» (например, в случае если при нарушении SLA ущерб для организации будет чрезвычайно высок) Критерий максимального значения полезен при реализации стратегии оптимального использования ресурсов ИТ-подразделения Действительно, в случае значительного перевыполнения SLA в системе имеются свободные ресурсы, наличие которых говорит о неоптимальном их использовании

Для описания состояния ИТ-сервиса введем нечеткую лингвистическую переменную «уровень ИТ-сервиса» L, принимающую значения «Перевыполнение», «Рабочий режим», «Критическое состояние», «Невыполнение SLA» Для описания ограничений функционирования системы управления введем следующие предикаты

i?j , tfLA ) — значение характеристики меньше ограничения SLA,

значение характеристики больше ограничения

ад,О

SLA,

И3 , ?~ ) — значение характеристики меньше ограничения снизу,

Я4 ,) — значение характеристики больше ограничения снизу,

В.5 значение характеристики меньше ограничения сверху,

К6 , ) — значение характеристики превосходит ограничение сверху, Тогда с помощью введенных предикатов значения лингвистической переменной Ь, могут быть описаны следующим образом «невыполнение

«критическое состояние» = ^ (/,;

«рабочее состояние» = \/tIR¡i(t>,t~)л\/tJR5(t¡,t*) , «перевыполнение» = 3 tlR6 (/,, /(+ ) Л V ^ 1?4 (/,, £ ~ )

Поддержка сервисов должна быть направлена на поддержание значения лингвистической переменной «Уровень сервиса» Ь каждого сервиса в зоне «Рабочее состояние», что означает поддержание истинности предиката

Множество предоставляемых сервисов ИС предприятия образуют п-мерное пространство сервисов, где п- количество сервисов Тогда введенные ограничения

«уровень сервиса» в пространстве сервисов ЙС

Итак, в результате исследования задачи поддержки сервисов в информационной системе предприятия выявлена необходимость поддержки сервиса на заданном уровне, который представляет некоторый баланс межу требованиями бизнес-процесса и конечными ресурсами ИТ—подразделения Для описания состояния сервисов показана достаточность использования характеристик, включенных в соглашении SLA Предложено состояние сервиса и его SLA представлять векторами п —мерного пространства характеристик.

Формализовано представление уровня сервиса с ограничениями на область

значений в виде лингвистической переменной L («Уровень сервиса») Ее термы полностью представляют состояния описываемого сервиса Для различных ситуаций поддержки сервисов предложены оценки уровня сервиса в виде трех основных критериев минимального значения, усредненного значения, максимального значения, которые могут быть использованы для поддержки сервисов в зависимости от целей управления «недопущение нарушения SLA», «минимизация ресурсов ИТ—подразделения» и т д

Во втором разделе разрабатывается нечеткая ситуационная модель сервиса, в основе которой лежит соглашение об уровне сервиса - SLA

Модель функционирования системы управления уровнем ИТ-сервиса может быть построена на основе моделирования управляющих решений, принимаемых в зависимости от ситуации, в которой находится объект управления Т е для моделирования системы управления может быть применен ситуационный подход, а модель функционирования системы управления уровнем ИТ-сервиса может быть представлена в виде ситуационной сети Поскольку описание ситуации будет основано на нечеткой информации, то построенные ситуации будут являться нечеткими ситуациями, а построенная модель на основе нечеткой ситуационной сети - нечеткой ситуационной сетью

В нечеткой ситуационной сети время принятия управляющих решений существенно зависит от количества ее узлов, поэтому, очевидно, что время оценки состоянии будет увеличиваться при добавлении нового признака в описание состояния объекта управления Одним из путей уменьшения времени поиска соответствующей ситуации является сокращение числа анализируемых ситуаций путем сокращения числа анализируемых признаков и введения типизации ситуаций Для определения меры близости ситуаций в нечеткой логике используется понятие степени принадлежности Степень принадлежности может вычисляться на основании нечетких мер близости нечетком включении и нечетком равенстве

Текущая ситуация S0 считается нечетко включенной в типовую ситуацию

S,, если степень включения v(»!>o ^t) не меньше порога включения tmc (tmc обычно принадлежит диапазону [0.6, l])

Поскольку ситуацию определяем как набор значимых признаков объекта управления, то S0 = {y)t у^, S, = {(ms {у)^у)\ Известно, что степень включения

v{S0,St) определяется как v(jS0,S,) = Av{juSn(y),Ms\y)), где

v{Vs0(ylVs, (у))= (У) -> Ms, (У)

Текущая ситуация S0 считается нечетко равной типовой ситуации Sl, если степень нечеткого равенства v(5'0,iS,() не меньше порога teq Признаком нечеткого равенства двух ситуаций является взаимное нечеткое включение ситуаций друг в

друга, те ситуации S0 и S, считаются нечетко равными тогда, когда S0dSt и St c.Sg

При построении типовых ситуаций среди них могут быть нечетко равные ситуации Наличие нечетко равных ситуаций означает неоднозначность принятия решения в модели, поэтому подобная типизация является недопустимой и должна быть переопределена

Множество типовых ситуаций, в котором ситуации попарно нечетко не

равны, называются множеством эталонных ситуаций SE

Тогда процедура построения эталонных ситуаций для нечеткой ситуационной сети модели сервиса имеет следующий вид

1 Построить множество типовых ситуаций (как правило, на основе экспертных и статистических данных),

2 Исследовать множество типовых ситуаций попарно на нечеткое равенство Если мера нечеткого равенства в какой-либо паре превышает допустимое значение, то множество типовых ситуаций переопределить и перейти к п 1

3 Определить типовые ситуации как эталонные

4 Провести кластеризацию множества состояний сервиса по эталонным ситуациям на основе нечеткого включения

Для построения модели сервиса используется два наиболее значимых признака объекта управления'

1 «Уровень выполнения ИТ—сервиса»,

2 «Наличие инцидента»

Для описания ситуаций и разработки управляющих правил используются следующие лингвистические переменные

<yl,T, X, М>, где yl — «Уровень выполнения ИТ-сервиса», Т — {«ниже SLA», «выше SLA, но не в рабочем режиме», «в рабочем режиме», «сверх рабочего режима»}, X — [l»°o], G - процедура образования новых термов, М — процедура задания на X нечетких подмножеств, А1=«ниже SLA», А2= «Критическое состояние», А3= «в рабочем режиме», А4= «Перевыполнение»

<у2,Т, X, М>, где у2 — «Наличие инцидента», Т — {«инцидент есть», «инцидента нет»}, X — [l,0], М — процедура задания на X нечетких подмножеств, А1=« инцидент есть», А2= «инцидента нет»

<уЗ,Т, X, М>, где уЗ — «важность для бизнеса», Т — {«высокая», «средняя», «низкая»}, М - процедура задания на X нечетких подмножеств, А1=«высокая», А2= «средняя», А3= «низкая»

<у4,Т, X, М>, где у4 — «изменение уровня ИТ-сервиса», Т — {«сильно», «средне», «слабо»}, М — процедура задания на X нечетких подмножеств, А1=«сильно», А2= «средне», А3= «слабо»

Полученное множество возможных ситуаций сведено к множеству

эталонных ситуаций SЕ ={S1,S2,S3,S4}, где

51 —исходное состояние, в котором выполняется SLA, перераспределения ресурсов не требуется, уровень ИТ-сервиса находится в рабочем режиме, те перевыполнения SLA нет

52 —в системе возник инцидент (кратковременная недоступность или деградация ИТ-сервиса в рамках SLA), который может в будущем привести к невыполнению SLA, если характеристики ИТ-сервиса не будут восстановлены в течение некоторого времени

53 —нарушение SLA

54 -перевыполнение SLA

Модель на базе нечеткой ситуационной сети в совокупности с управляющими правилами представлена на рис 3

Выполнение SLA

I \\гв„

Исрмвиполшчтдс SCA.

Рис 3 Нечеткая ситуационная сеть управления уровнем ИТ-сервиса Таким образом, построенная нечеткая ситуационная сеть позволяет промоделировать целостный процесс интеллектуального управления и поддержки уровня сервиса Эта модель представляет обобщенные элементы интеллектуального управления на основе SLA и поэтому обладает наибольшим уровнем абстракции В тоже время, она может быть использована при моделировании отдельных характеристик сервиса, или моделировании кластера сервиса, или всей информационной системы предприятия Эта возможность вытекает из общности ограничений, задаваемых SLA, которые могут быть распространены на разные уровни детализации объектной модели информационной системы предприятия — «Информационная система — кластеры сервисов — сервисы — характеристики сервисов»

В третьем разделе разрабатываются алгоритмы управления

сервисами на базе нечетких величин

В результате проведенных исследований существующих методов управления уровнями сервисов показана их недостаточность для эффективного управления ИС, когда уровень сервиса представляет собой нечеткую величину Данное обстоятельство является причиной разработки алгоритмов управления сервисами на базе нечетких величин

Пусть X ={х1,х2,...,хи} - множество состояний сервиса, которые отождествляются с его уровнями Эти состояния перенумерованы и упорядочены таким образом, что Х1 < Х], если г < ] Перенумерованное множество X можно

рассматривать как шкалу уровней сервиса

Введем обобщенное понятие ресурса Под ресурсом будем понимать параметр г, при увеличении которого сервис переходит из одного состояния хк в

другое состояние Х1 шкалы X Будем считать, что множество X ,Х2,...,Ли} построено таким образом, что на перевод сервиса из состояния Х1 в состояние Х1+| или Хг_, требуется одна единица ресурса Отметим, что построенное множество эталонных ситуаций 3Е совпадает с множеством значений введенной ранее лингвистической переменной Ь Отобразим множество эталонных ситуаций на шкалу X, получим

? ? т

I I I

I 8 I

0ч! 11Г! I МД11II11 Ш I! I И Ц >

* __^ V/; \ / 1 ^ „ уровень

Бз Б, 8« сервиса, I

Рис 4 Отображение эталонных ситуаций на шкалу X

Здесь , 5"2, 5"3, 54, соответствуют узлам нечеткой ситуационной сети

или кластерам состояний

Далее были разработаны алгоритмы управления уровнями сервиса на основе нечеткой лингвистической переменной £ Получены следующие результаты

1 Разработан базовый алгоритм управления уровнем сервиса, который работает по факту отклонения от заданных величин и обладает гарантированной результативностью (сходимостью) Базовый алгоритм может рассматриваться как тривиальный алгоритм управления, на основе которого может быть построено целое семейство алгоритмов Поскольку базовый алгоритм обладает малым быстродействием, постоянно привлекает ресурсы извне и работает по факту отклонения от заданных ограничений, то это обстоятельство является основой разработки лучших алгоритмов, в основе которых лежит базовый алгоритм управления

2 Разработан модифицированный базовый алгоритм управления уровнем сервиса, который анализирует уровень выполнения

всех сервисов информационной системы и для приведения уровня сервиса в заданные рамки стремится перераспределять ресурсы, а не привлекать ресурсы извне

3 Разработан алгоритм управления уровнем сервиса на основе измерения разности между текущим уровнем сервиса и заданным ограничением Анализ величины отклонения от заданных ограничений позволяет повысить быстродействие алгоритма, поскольку переход в требуемое состояние может быть осуществлен за одну итерацию при условии неизменного состояния системы

4 Разработан алгоритм управления на основе измерения разности с учетом зависимости сервисов В этом алгоритме для перераспределения

oD

использовались ресурсы из множества несвязанных сервисов Ь

5 Разработан алгоритм управления уровнем сервиса на основе анализа прогнозируемых значений Алгоритм обеспечивает соблюдение SLA без возникновения фактов нарушений, поскольку управляющее воздействие основывается на прогнозируемых значениях уровней сервисов Однако при наличии расхождений построенной модели с реальным объектом управления эффективность работы алгоритма резко снижается

6 Разработан комбинированный алгоритм управления, сочетающий в себе принципы алгоритмов на основе измерения разности и анализа прогнозируемых значений

С учетом вышеизложенного в общем виде наиболее эффективные результаты должен показать комбинированный алгоритм управления, обладающий корректирующей способностью и сочетающий в себе принципы на основе измерения разности и на основе прогнозируемых значений Однако остальные алгоритмы могут иметь применение в частных случаях

В четвертом разделе для снижения размерности задачи поддержки сервисов используется подход, основанный на кластеризации

Ввиду ограниченности ресурсов ИТ-подразделения и множественности сервисов и пользователей управление в нем не может быть построено индивидуально для каждой пары сервис-пользователь Схема управления сервисами в контексте предоставления конкретному пользователю, обобщается и приобретает вид, ориентированный на кластеры сервисов и кластеры пользователей

Пусть S -множество сервисов ИТ-подразделения, a U - множество пользователей информационной системы

Обозначим i?l - нечеткое соответствие предоставления сервиса пользователю В R\ С. SxU каждой паре (л,м)е SxU припишем степень

принадлежности /um(s,u)& [0,l] Если /Лт < 1 и /Л1п Ф 0, то пользователь uJ; использует сервис s, лишь время от времени при возникновении какого-либо события

Пусть R2 С 5" х S - нечеткое отношение зависимости сервисов друг от друга Каждой паре (л',Sx S припишем степень принадлежности jUR2(s,s)e [ОД]

Некоторые группы пользователей используют только определенные группы сервисов Исходя из этого, можно без особой потери точности провести кластеризацию множества сервисов 5" и множества пользователей I/, а затем от соответствия перейти к соответствию между кластерами для реализации поддержки кластеров сервисов

Однородные пользователи - пользователи, имеющие одинаковый или типовой уровень доступа к информационной системе предприятия и использующие при этом типовой набор сервисов

Однородные сервисы - сервисы, основанные на реализации одних и тех же технологиях и предоставляемые однородным пользователям

Кластер пользователей определим как нечеткое подмножество С, на множестве пользователей С/ С = |м1 //Л(}„ (и1), и2 /(и2), ип /(ип)},

где ЦС}Ч {и,) - степень принадлежности пользователя кластеру О"

Кластер сервисов определим как нечеткое подмножество С*, на множестве сервисов 5 в' где ~

степень принадлежности сервиса Я / к кластеру С*

Пусть, С'5 = {^Сг^, О2] - множество кластеров сервисов,

С" =\0"} - множество кластеров пользователей Выполнив операцию

кластеризации по принципу однородности, суть которой сводится к объединению однородных сервисов и однородных пользователей в кластеры, над элементами

множеств и и Б получим множество кластеров сервисов С* и множество кластеров пользователей С", между которыми существует соответствие В

Я'] с: С? х С" каждой паре (с9, Ои)е С" х С" припишем степень

принадлежности ¡лК , О" )е [ОД]

Критерии, по которым пользователи и сервисы объединяются в кластеры, могут быть различными, но цель объединения в кластеры одна - уменьшить размерность решаемой задачи Пользователь, также как и сервис, может принадлежать сразу нескольким группам с различной степенью принадлежности нечеткая кластеризация Когда сервисов и пользователей, принадлежащих сразу нескольким кластерам, становится достаточно много, размерность задачи может уменьшиться незначительно Поскольку вариантов кластеризации может существовать довольно много, становится актуальной задача выбора «лучшего» способа кластеризации Для решения этой задачи введем степень четкости

соответствия Е, которая определим как р-_, где к - количество

к

кластеров Gs и G" Вариант, кластеризации, имеющий максимальное значение степени четкости соответствия F, считаем кластеризацией, обеспечивающей минимальную погрешность при реализации поддержки сервисов

Кластеризация на основе принципа однородности позволяет создавать кластеры, которые являются общими для различных предприятий Однако остальные предложенные типы кластеризации имеют право на существование при решении локальных задач поддержки некоторых сервисов

В пятом разделе выполнено моделирование поведения информационной системы под воздействием управляющих решений, вырабатываемых системой управления, основанной на разработанных алгоритмах управления Выполнен сравнительный анализ разработанных алгоритмов управления

Программный комплекс моделирования реализует разработанные алгоритмы, которые позволяют управлять уровнем ИТ-сервиса Комплекс позволяет создавать модель информационной системы, основанной на ИТ-сервисах С целью удобства представления информации и сокращения времени моделирования модель информационной системы ограничена пятью сервисами {si, s2, s3, s4, s5}

Было исследовано два основных режима функционирования информационной системы штатный режим и режим комплексного сбоя В штатном режиме рассматривается поведение ИТ-сервисов при незначительных отклонениях уровней ИТ-сервисов от ограничений SLA В режиме комплексного сбоя наблюдается значительное отклонение от нормы характеристик ИТ-сервисов Результаты первого эксперимента приведены в таблице 1 Введены следующие обозначения R — количество задействованных ресурсов, Т — общее время нарушения SLA (измеряемое в тактах)

Табл 1 Результаты работы алгоритмов управления в штатном режиме работы

сервис/ алгоритм управления S1 S2 S3 S4 S5 Всего

R Т R Т R Т R т R Т R Т

без управления 1 3 1 6 1 0 1 5 3 88 7 102

базовый алгоритм 2 1 2 1 1 0 2 1 6 4 13 7

модифицированный базовый алгоритм 2 1 2 4 1 0 1 1 4 5 10 11

алгоритм на основе измерения разности 2 1 2 2 1 0 2 3 5 10 12 16

алгоритм на основе анализа прогнозируемых значений 1 0 3 0 1 0 1 0 6 0 12 0

комбинированный алгоритм 2 0 2 0 1 0 3 0 4 0 12 0

Наиболее эффективные результаты показали комбинированный алгоритм управления и алгоритм на основе анализа прогнозируемых значений Затем было исследовано поведение информационной системы под управлением разработанных алгоритмов управления в кризисной ситуации

комплексном сбое Результаты эксперимента приведены в таблице 2

Табл 2 Результаты работы алгоритмов после комплексного сбоя ИС

сервис/ алгоритм управления S1 S2 S3 S4 S5 Всего

R Т R Т R Т R Т R Т R Т

без управления 1 49 1 46 1 43 1 49 3 66 7 253

базовый алгоритм управления 13 12 13 12 14 13 14 13 30 28 84 78

модифицированный базовый алгоритм 14 13 7 12 1 13 2 19 24 51 48 108

алгоритм на основе измерения разности 37 8 25 8 29 7 31 10 71 4 193 37

алгоритм на основе анализа прогнозируемых значений 18 0 21 0 13 2 26 0 30 1 108 3

комбинированный алгоритм 19 1 21 0 13 0 26 0 34 1 ИЗ 2

Наилучшие результаты с точки зрения выполнения SLA, как и в предыдущем эксперименте, показали алгоритм управления на основе анализа прогнозируемых значений, а также комбинированный алгоритм, которые практически полностью исключают возможность нарушения SLA Однако в реальных ИС применяемость алгоритмов управления на основе анализа прогнозируемых значений для управления уровнями ИТ-сервисов будет затруднительна в связи со сложностью построения модели в точности соответствующей реальному объекту (сервису) Наиболее эффективным в реальных ИС видится применение комбинированного алгоритма управления, который компенсирует несовершенство построенной модели за счет уточнения управляющего воздействия управлением на основе измерения разности

Таким образом, с целью практической апробации разработанных алгоритмов управления ИТ-сервисами информационной системы была разработана программная моделирующая система, позволяющая создавать модель ИС, и выполнено экспериментальное исследование поведения модели ИС в двух основных ситуациях функционирования штатный режим и режим комплексного сбоя сервисов ИС Штатный режим характеризуется время от времени возникающими сбоями невысокой сложности и умеренным потоком заявок на обслуживание Режим комплексного сбоя означает одновременный выход из строя всех сервисов ИС и огромным потоком заявок на обслуживание Наилучшие результаты с точки зрения сокращения времени нарушения SLA были достигнуты алгоритмами управления, основанными на анализе прогнозируемых значений Для широкого применения в реальных ИС рекомендуется комбинированный алгоритм управления, который позволяет компенсировать расхождения между построенной моделью и реальным объектом, и обладает преимуществами управления на основе анализа прогнозируемых значений и на основе измерения разности

Полученные практические результаты моделирования ИС являются

подтверждением применяемости разработанных алгоритмов управления уровнями ИТ-сервисов

В заключении приводятся основные результаты, полученные в данной диссертационной работе, формулируются общие выводы

Теоретические и практические исследования позволили формализовать понятие уровня ИТ-сервиса и на его основе разработать модель управления и определить подход к управлению уровнями ИТ-сервисов в информационных системах Разработанный подход может быть распространен на разные уровни детализации объектной модели информационной системы предприятия -«Информационная система - кластеры сервисов - сервисы - характеристики сервисов», ограничения на которые могут быть представлены в виде соглашения SLA

Полученные результаты дают возможность обоснованного выбора требуемого уровня ИТ-сервисов в информационных системах предприятия или организации, декларируемых соглашениями об уровне сервиса, что позволяет сократить затраты на содержание ИТ—инфраструктуры и повысить эффективность использования ИТ на предприятиях

Практическая апробация теоретических исследований подтвердила жизнеспособность разработанного подхода к управлению уровнями ИТ-сервисов, что подтверждается соответствующими актами внедрения

В приложениях приведены акты, подтверждающие использование результатов работы

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ.

В диссертационной работе для достижения сбалансированного режима функционирования информационной системы применен комплексный подход к управлению уровнями ИТ-сервисов, основанный на нечеткой логике

Основные новые теоретические и практические результаты, полученные в результате диссертационного исследования, состоят в следующем

1 Формализовано понятие уровня сервиса в виде лингвистической переменной нечеткой логики

2 Построена формализованная модель управления уровнем сервиса на базе нечеткой ситуационной сети

3 Разработаны нечеткие алгоритмы интеллектуального управления уровнем сервиса и выполнен их сравнительный анализ

4 Для проведения экспериментальных исследований разработана программная система моделирования На ней проведено экспериментальное исследование времени восстановления уровня сервиса и затраченных на восстановление ресурсов в различных ситуациях для разработанных нечетких алгоритмов интеллектуального управления

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ РАБОТЫ

1 ЮМ Вишняков, С Ю Новиков «Модель управления уровнем сервиса на базе нечетких величин» // Сборник трудов «Интеллектуализация

информационного поиска, скантехнологии и электронные

библиотеки», Всероссийская научная школа-семинар студентов,

аспирантов и молодых ученых, Таганрог 2007, — с79-82,

2 ЮМ Вишняков, С Ю Новиков «Управление уровнем сервиса в информационной системе промышленного предприятия» // Сборник трудов «Информационные технологии, системный анализ и управление», IV Всероссийская научная конференция молодых ученых, аспирантов и студентов., Таганрог 2006 -с51-56,

3 Вишняков ЮМ. Новиков СЮ Задача управления уровнем сервиса в ИТ-подразделениях предприятий // Труды Международных научно-технических конференций «Интеллектуальные системы» (AIS'07) и «Интеллектуальные САПР» (CAD-2007) Научное издание в 4-х томах -М Физматлит, 2007, Т 2 -с 269-273,

4 Новиков СЮ Об одном подходе к определению уровня сервиса в информационных системах // Труды Международных научно-технических конференций «Интеллектуальные системы» (AIS'07) и «Интеллектуальные САПР» (CAD-2007) Научное издание в 4-х томах - М Физматлит, 2007, Т 2. -с 365-369,

5 ЮМ Вишняков, С Ю Новиков «Мониторинг состояния информационной системы предприятия на базе нечетких величин» // Сборник трудов «Интеллектуализация информационного поиска, скантехнологии и электронные библиотеки», Всероссийская научная школа-семинар студентов, аспирантов и молодых ученых, Таганрог 2007, - с76-79,

6 ЮМ Вишняков, А Цур, С Ю Новиков Каталогизатор электронных документов // Материалы трудов Всероссийской НТК с международным участием «Компьютерные технологии в инженерной и управленческой деятельности», 2001 №3(21) с 217-218,

7 Вишняков Ю М, Новиков С Ю, Таранов С В Подход к разработке графических пользовательских интерфейсов серверных систем IBM AS400, журнал «Программные продукты и системы» Nal, 2002 с 40-42,

8 Вишняков Ю М, Новиков С Ю, Хашковский В В Современные подходы к организации взаимодействия с серверными системами IBM AS/400 // Известия Высших Учебных Заведений электромеханика —2002 № 1(11) - С 21-23

Личный вклад автора в работах, написанных в соавторстве, состоит в следующем [1] — предложено использовать множественную функцию отображения для определения текущего состояния ИТ-сервисов, [2] -разработана схема управления уровнями ИТ-сервисов в информационных системах, основанных на сервисах, [3] — предложен критерий управления уровнями ИТ-сервисов, основанный на поиске точки максимума функции чистой прибыли от реализации ИТ—сервиса, [5] — разработана система мониторинга информационной системы с использованием нечетких величин, [6] — предложен подход к повышению уровня сервисов посредством каталогизации электронных документов, [7] - предложен метод расширения интерфейса серверных систем AS400 в контексте предоставления необходимого уровня сервисов конечным пользователям, [8] —предложен подход расширения предоставляемых услуг пользователям текст-ориентированных серверных систем

Технологический институт Южного федерального университета в г Таганроге

347928, Ростовская область г Таганрог, пер Некрасовский 44

ВВЕДЕНИЕ.

1 ПОДДЕРЖКА СЕРВИСОВ В ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМАХ ПРЕДПРИЯТИЙ. АНАЛИЗ ПРОБЛЕМЫ, ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ.

1.1 АНАЛИЗ ПРОБЛЕМЫ ПОДДЕРЖКИ ИТ-СЕРВИСОВ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ ПРЕДПРИЯТИЙ.

1.2 АНАЛИЗ ПАРАМЕТРОВ СЕРВИСА. ПРЕДСТАВЛЕНИЕ СОСТОЯНИЯ СЕРВИСА В ВИДЕ СОГЛАШЕНИЯ ОБ УРОВНЕ СЕРВИСА.

1.3 АНАЛИЗ СОВОКУПНОСТИ СЕРВИСОВ.

1.4 ОЦЕНКА УРОВНЯ СЕРВИСА.

1.5 РАЗРАБОТКА ГРАФИЧЕСКОГО ПРЕДСТАВЛЕНИЯ СОГЛАШЕНИЯ ОБ УРОВНЕ СЕРВИСА.

1.6 ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ.

2 РАЗРАБОТКА НЕЧЕТКОЙ МОДЕЛИ СЕРВИСА НА ОСНОВЕ СОГЛАШЕНИЯ ОБ УРОВНЕ СЕРВИСА.

2.1 ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ. ПРОЦЕДУРА ПОСТРОЕНИЯ ЭТАЛОННЫХ СИТУАЦИЙ.

2.2 РАЗРАБОТКА МНОЖЕСТВА ЭТАЛОННЫХ СИТУАЦИЙ ДЛЯ НЕЧЕТКОЙ СИТУАЦИОННОЙ МОДЕЛИ СЕРВИСА.

2.3 НЕЧЕТКАЯ СИТУАЦИОННАЯ СЕТЬ УРОВНЯ СЕРВИСА.

2.4 СИТУАЦИОННАЯ МОДЕЛЬ СЕРВИСА «ГОРЯЧАЯ ЛИНИЯ»

2.5 ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ.

3 РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ НЕЧЕТКИХ АЛГОРИТМОВ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ УРОВНЯМИ СЕРВИСОВ.

3.1 АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ МЕТОДОВ УПРАВЛЕНИЯ УРОВНЯМИ СЕРВИСОВ.

3.2 БАЗОВЫЙ АЛГОРИТМ УПРАВЛЕНИЯ УРОВНЕМ СЕРВИСА

3.3 МОДИФИЦИРОВАННЫЙ БАЗОВЫЙ АЛГОРИТМ УПРАВЛЕНИЯ УРОВНЕМ СЕРВИСА.

3.4 АЛГОРИТМ УПРАВЛЕНИЯ УРОВНЕМ СЕРВИСА НА ОСНОВЕ ИЗМЕРЕНИЯ РАЗНОСТИ.

3.5 АЛГОРИТМ УПРАВЛЕНИЯ УРОВНЕМ СЕРВИСА НА ОСНОВЕ ИЗМЕРЕНИЯ РАЗНОСТИ С УЧЕТОМ ЗАВИСИМОСТИ СЕРВИСОВ

3.6 АЛГОРИТМ УПРАВЛЕНИЯ УРОВНЕМ СЕРВИСА НА ОСНОВЕ АНАЛИЗА ПРОГНОЗИРУЕМЫХ ЗНАЧЕНИЙ.

3.7 КОМБИНИРОВАННЫЙ АЛГОРИТМ УПРАВЛЕНИЯ УРОВНЕМ СЕРВИСА.

3.8 ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ.

4 РАЗРАБОТКА ПОДХОДА ДЛЯ СНИЖЕНИЯ РАЗМЕРНОСТИ ЗАДАЧИ.

4.1 ОБОСНОВАНИЕ, НЕОБХОДИМОСТИ УКРУПНЕНИЯ КАТЕГОРИЙ ЭЛЕМЕНТОВ ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ ПРЕДПРИЯТИЯ.

4.2 ПОСТРОЕНИЕ МНОЖЕСТВА СЕРВИСОВ И МНОЖЕСТВА ПОЛЬЗОВАТЕЛЕЙ ИТ-СЕРВИСОВ. ВВЕДЕНИЕ ОТНОШЕНИЙ И СООТВЕТСТВИЙ.

4.3 КЛАСТЕРИЗАЦИЯ МНОЖЕСТВА СЕРВИСОВ И МНОЖЕСТВА ПОЛЬЗОВАТЕЛЕЙ.

4.4 СИСТЕМА МОНИТОРИНГА.

4.5 ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ.

5 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НЕЧЕТКИХ АЛГОРИТМОВ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ УРОВНЯМИ СЕРВИСОВ.

5.1 СОСТАВ И СТРУКТУРА КОМПЛЕКСА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ.

5.2 МОДЕЛИРУЕМЫЕ СЕРВИСЫ.

5.2.1 РЕСУРСЫ МОДЕЛИРУЕМЫХ ИТ-СЕРВИСОВ.

5.2.2 КОНТРОЛИРУЕМЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ.

5.2.3 ОГРАНИЧЕНИЯ SLA.

5.3 РЕГИСТРАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ МОДЕЛИРОВАНИЯ.

5.4 РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО

МОДЕЛИРОВАНИЯ.

5.4.1 ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЖИМА ШТАТНОГО

ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ ИС.

5.4.2 ИССЛЕДОВАНИЕ ПОВЕДЕНИЯ ИС ПРИ

ВОЗНИКНОВЕНИИ КОМПЛЕКСНОГО СБОЯ.

5.5 ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ.

Усиливающаяся роль информатизации управления предприятием предъявляет повышенные требования к качеству предоставляемых информационных услуг. Но вместе с положительным эффектом от использования информационных технологий предприятие становится зависимым от тех же самых информационных технологий [1]. Зависимость эта тем выше, чем сильнее автоматизированы бизнес-процессы предприятия. В этих условиях одним из основных требований, предъявляемых к информатизации, является поддержание на достаточном уровне информационных услуг (сервисов) [2-4], в противном случае убытки и потери для предприятия могут быть невосполнимыми [5].

В дальнейшем, для общности изложения под ИТ-сервисом (сервис) будем понимать комплекс решений или деятельность в области информатизации, направленные на поддержку бизнес-процессов.

Для поддержания сервисов на достаточном уровне в составе организации существует информационная служба (ИТ-служба, ИТ-подразделение), ответственная за реализацию информационных технологий. Иногда задачи ИТ-подразделения поручаются внешним специализированным организациям (Аутсорсинг) [6-9], однако всегда предоставляемые информационные услуги должны быть сбалансированы, а их уровень должен быть оправдан и достаточен для выполнения бизнес-процессов предприятия [10-12].

В настоящее время существует несколько структурированных подходов к организации сервисов, предлагаемых рядом коммерческих компаний. К ним можно отнести HP ITSM Reference Model компании Hewlett-Packard, IT Process Model компании IBM, MOF компании Microsoft и ряда других. Практически все они опираются на библиотеку передового опыта организации информационных технологий IT Infrastructure Library (ITIL), которая является зарегистрированной торговой маркой центрального агентства по вычислительной технике и телекоммуникациям

Великобритании [13-19]. Несмотря на британское происхождение ITIL получила распространение во всем мире. В настоящее время в России уже идет работа над выпуском национального стандарта на базе ITIL, что показывает важность описанной проблематики и для российских предприятий [20]. Основу поддержки ИТ-инфраструктуры в ITIL образуют следующие процессы управления: инцидентами, проблемами, конфигурациями, изменениями, релизами, уровнями, непрерывностью, доступностью, информационной безопасностью, мощностями и финансами.

Как правило, ИТ-инфраструктура предприятия является сложной, включает аппаратные, программные и человеческие ресурсы и не поддается точному математическому описанию в терминах классической математики [21]. По этой причине все методики ITIL оформлены виде обобщенных - вербальных рекомендаций, основанных на систематизированном передовом опыте. Именно поэтому библиотеку ITIL можно рассматривать не более чем авторитетные экспертные знания в области управления ИТ-инфраструктурой [22, 23].

На сегодняшний день не существует комплексных автоматизированных средств поддержки уровней сервисов в ИТ-структуре промышленного предприятия, а в тоже время усиливающаяся зависимость бизнес-процессов предприятия от ИТ-подразделений требует поиска адекватных автоматизированных средств организации поддержки сервисов на заданном уровне. Поэтому решение данной проблемы в настоящее время является актуальным.

Диссертационное исследование выполнено в рамках данной проблематики и ставит следующую цель.

Цель диссертации.

Разработка и исследование нечетких моделей сервисов и нечетких алгоритмов интеллектуального управления услугами в информационных системах предприятий для обеспечения обслуживания пользователей на необходимом уровне.

Объектом исследования являются нечеткие модели сервисов, нечеткие алгоритмы интеллектуального управления уровнями сервисов и нечеткая модель принятия решений для перенастройки информационной системы.

Для достижения поставленной цели исследования в диссертационной работе решены следующие основные задачи:

1. Формализовано понятие уровня сервиса в виде лингвистической переменной нечеткой логики.

2. Построена формализованная модель управления уровнем сервиса на базе нечеткой ситуационной сети.

3. Разработаны нечеткие алгоритмы интеллектуального управления уровнем сервиса и выполнен их сравнительный анализ.

4. Для проведения экспериментальных исследований разработана программная система моделирования. На ней проведено экспериментальное исследование времени восстановления уровня сервиса и затраченных на восстановление ресурсов в различных ситуациях для разработанных нечетких алгоритмов интеллектуального управления.

Методы исследования

Методы исследования основаны на использовании дискретной математики, нечеткой логики, искусственного интеллекта, теории графов.

На защиту выносятся следующие новые научные положения и результаты, полученные в диссертационном исследовании:

1. Формализованное представление уровня сервиса в виде лингвистической переменной нечеткой логики.

2. Нечеткие алгоритмы интеллектуального управления уровнем сервиса.

3. Формализованная модель интеллектуального управления уровнем сервиса на базе нечеткой ситуационной сети.

Теоретическая значимость и научная новизна результатов исследований состоит в разработке подхода к управлению уровнями ИТ-сервисов в информационных системах предприятий на основе формализованного понятия «уровень ИТ-сервиса» и модели на основе нечеткой ситуационной сети. Разработанный подход позволяет согласовать требования бизнеса с уровнями предоставляемых ИТ-сервисов и сократить затраты на содержание ИТ-инфраструктуры. Результат работы может внести существенный вклад в интеллектуализацию управления информационными сервисными системами предприятий.

Практическая ценность

Практическая ценность полученных результатов состоит в разработке нечетких моделей сервисов и нечетких алгоритмов интеллектуального управления услугами в информационных системах предприятий, которые позволяют обеспечить обслуживание пользователей на необходимом для поддержки бизнес-процессов уровне.

Внедрение результатов работы

Результаты работы использованы при реорганизации бизнес-процессов «Управления информационных технологий ОАО ТКЗ «Красный Котельщик»». Теоретические результаты и построенные на их основе программные средства моделирования позволили построить обобщенную модель сервисно-ориентированной информационной системы предприятия, исследовать ее для разных производственных ситуаций и сформулировать требования к структурной организации ИТ-подразделения предприятия. Сервисами, предоставляемыми управлением информационных технологий, пользуются все пользователи (более чем 1500 рабочих мест) корпоративной информационной системы ОАО ТКЗ «Красный Котельщик».

Внедрение и использование в сервисно-ориентированной информационной системе МУЛ «ЖЭУ» результатов диссертационной работы позволили выполнить моделирование нагрузки на операторов ввода информации с целью обеспечения заданной производительности ввода данных и оптимизации затрат на сопровождение информационной системы.

Теоретические результаты диссертационного исследования и программная модель использованы в учебном процессе Таганрогского технологического института Южного федерального университета по магистерской программе «Интеллектуальные системы».

Апробация результатов работы

Основные результаты работы неоднократно докладывались и обсуждались на конференциях и семинарах ЮФУ, в том числе:

IV Всероссийская научная конференция молодых ученых, аспирантов и студентов., Таганрог: 2006.

Всероссийская научная школа-семинар студентов, аспирантов и молодых ученых., Таганрог: 2007.

Международная научно-техническая конференция AIS'07 и CAD-2007, Геленджик: 2007.

Публикации

По материалам работы опубликовано 8 печатных работ[36-43].

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, пяти разделов, заключения и приложений. Текст изложен на 119 страницах, содержит 45 рисунков, 3 таблицы, список литературы из 105 наименований.

5.5 ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ

С целью практической апробации разработанных алгоритмов управления сервисами ИС были получены следующие результаты:

1. Разработана программная моделирующая система, позволяющая создавать модель ИС, основанной на сервисах.

2. Выполнено экспериментальное исследование поведения модели ИС, созданной с помощью разработанной программной системы. Были исследованы 2 основных ситуации функционирования ИС: штатный режим и режим комплексного сбоя сервисов ИС. Штатный режим характеризуется время от времени возникающими сбоями невысокой сложности и умеренным потоком заявок на обслуживание. Режим комплексного сбоя означает одновременный выход из строя всех сервисов ИС и огромным потоком заявок на обслуживание. Наилучшие результаты с точки зрения сокращения времени нарушения SLA были достигнуты алгоритмами управления основанных на анализе прогнозируемых значений.

3. Для практического применения в реальных ИС был рекомендован комбинированный алгоритм управления, который позволяет компенсировать расхождения между построенной моделью и реальным объектом, и обладает преимуществами управления на основе анализа прогнозируемых значений и на основе измерения разности. При условии дополнения алгоритма управления алгоритмом освобождения задействованных ресурсов может быть сокращено задействованное количество ресурсов. Алгоритм освобождения ресурсов существенно зависит от специфики каждого сервиса, и не являлся целью исследования в данной работе.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В настоящее время постоянно растущая определяющая роль информации в управлении диктует свои правила в отношении качества предоставляемых информационных услуг. От того насколько информация достоверна, как обработана, в какой форме представлена и насколько своевременно передана лицу, принимающему управленческие решения, может зависеть в целом судьба современного предприятия или организации. Можно сказать, что вместе с положительным эффектом от использования информационных технологий, производство и эффективность управления становятся зависимыми от примененных информационных технологий. И зависимость эта тем выше, чем сильнее автоматизированы бизнес-процессы предприятия, чем выше степень компьютеризации и автоматизации.

Таким образом, в условиях зависимости бизнеса от информационных технологий одним из ключевых факторов успеха является поддержание уровня требуемых сервисов на необходимом для бизнеса уровне. Предоставляемые информационные услуги должны отвечать текущим потребностям бизнеса. Процесс управления уровнем сервисов стремится найти некий баланс между предложением и спросом на набор предоставляемых сервисов при наличии противоречивых ограничений в виде необходимого качества предоставления услуг, а также минимизации затрат. Ввиду многочисленности факторов, в том числе и человеческого, и характеристик управления применение точных математических методов для управления обозначенными объектами, представляется сложно формализуемым.

В диссертационной работе применен комплексный подход к управлению уровнями сервисов, основанный на нечеткой логике.

Основные новые теоретические и практические результаты, полученные в результате диссертационного исследования, состоят в следующем:

1. Формализовано понятие уровня сервиса в виде лингвистической переменной нечеткой логики.

2. Построена формализованная модель управления уровнем сервиса на базе нечеткой ситуационной сети.

3. Разработаны нечеткие алгоритмы интеллектуального управления уровнем сервиса и выполнен их сравнительный анализ.

4. Для проведения экспериментальных исследований разработана программная система моделирования. На ней проведено экспериментальное исследование времени восстановления уровня сервиса и затраченных на восстановление ресурсов в различных ситуациях для разработанных нечетких алгоритмов интеллектуального управления.

Таким образом, теоретическое и практическое исследование методов управления уровнем сервисов в информационных системах позволило определить подход к управлению уровнями сервисов когда характеристики сервисов не поддаются точному математическому описанию в терминах классической математики.

Полученные результаты дают возможность обоснованного выбора требуемого уровня сервисов в информационных системах предприятия, декларируемых соглашениями об уровне сервиса, что позволяет сократить затраты на содержание ИТ-инфраструктуры и повысить эффективность использования ИТ в бизнесе.

Практическая апробация теоретических исследований подтвердила жизнеспособность разработанного подхода к управлению уровнями сервисов, что подтверждается соответствующими актами внедрения.

Использование результатов диссертационной работы возможно при проектировании или реинжиниринге ИС предприятия с целью определения необходимого количества выделяемых ресурсов для поддержания сервисов на заданном уровне.

1. Зейбель Э. ИТ в энергетике: туман рассеивается. //Журнал «1.telligent Enterprise». - 2007. - №4.

2. Акмеев Р. Проблемы ИТ-роста. // Журнал «Windows IT Pro» №03/2007. Электронный вариант на сайте http://www.osp.ru/win2000/2007/03/4243777/

3. Бруно Яшек. Не только администрировать, но и управлять. // Журнал «LAN». 2006. - №9. Электронный вариант на сайте http://www.osp.ni/lan/2006/09/3169793/

4. Буйдов А. Соответствие возможностей ИТ требованиям бизнеса. //

5. Журнал «Intelligent Enterprise». 2006. - №5.

6. Седов О. Тревожная автоматизация госуправления. // Журнал «Директоринформационной службы». 2006. - №5.

7. Орлов С. Аутсорсинг ИТ как основа порядка. // Журнал «LAN». 2004.

8. Электронный вариант на сайтеhttp://www.osp.ru/lan/2004/05/138997/

9. Хуан Карлос Перес. Аутсорсинг ширится. // Журнал «Computerworld».2002. №39. Электронный вариант на сайте http://www.osp.ru/cw/2002/39/57061/

10. Джеф Каплан. Локальный Аутсорсинг. // Журнал «Директор информационной службы». 2006. - 10. Электронный вариант на сайте http://www.osp.ru/cio/2006/10/3347960/

11. Гущин В. Аутсорсинг: с чего начать. // Журнал «Директоринформационной службы». 2005. - 5. Электронный вариант на сайте http://www.osp.ru/cio/2005/05/173959/

12. Потоцкий М., Журавлев Р. Управление ИТ-услугами. // Журнал «Открытые системы». 2004. - №1

13. Разумовский С. Концепция управления ИТ-услугами. // Журнал «Открытые системы» 2002. - №12. Электронный вариант на сайтеhttp://www.osp.ru/os/2002/12/182252/

14. Скрипкин К. Оптимизация затрат на ИТ-сервисы. // Журнал «Директор информационной службы». 2006. - №5. Электронный вариант на сайте http://www.osp.ru/cio/2006/05/2040768/

15. Бахметьев В. MOF дополняет ITIL. // Журнал «Открытые системы» -2004.-№1

16. Довгань С. ITIL на практике. // Журнал «Открытые системы». 2002. -№12. Электронный вариант на сайте http://www.osp.ru/os/2002/12/182249/

17. Черняк Л. ITIL и SO А, перспективы конвергенции. // Журнал «Открытые системы». 2006. - №10 Электронный вариант на сайте http://www.osp.ru/os/2006/10/3910063/

18. Дубова Н. Service Desk и другие. //Журнал «Открытые системы». -2006. №10. Электронный вариант на сайте http://www.osp.ru/os/2006/10/3910047/

19. Гален Груман. ITIL и стратегия. // Журнал «Директор информационной службы». 2007. - №7. Электронный вариант на сайте http://www.osp.ru/cio/2007/06/4249441/

20. Поляков К. ITIL в контексте стандартизации. // Журнал «Директор информационной службы». 2007. - №4. Электронный вариант на сайте http://www.osp.ru/cio/2007/04/4151978/

21. Кутуков А. Терминология ITIL. // Журнал «Открытые системы». -2004. №4. Электронный вариант на сайте http://www.osp.rU/os/2004/04/l 84190/

22. Компания «Ай-Теко» разработает национальный стандарт России в сфере ИТ. // Журнал «КИС» 2006. - №7. Электронный вариант на сайте http://citcity.ru/12820/

23. Мелихов А.Н., Берштейн JI.C., Коровин С.Я. Ситуационные советующие системы с нечеткой логикой. М:Наука, 1990

24. Поляков К. ITIL в контексте стандартизации // Журнал «Директор ИС» 2007. - №4. Электронный вариант на сайте http://www.osp.ni/cio/2007/04/4151978/

25. Лукоев О. ITIL и ITIL3 // Журнал «КИС» 2007. - №9. Электронный вариант на сайте http://citcity.ni/16813/

26. ИТ Сервис-менеджмент, введение. «IT Expert», 2003

27. Орлов А.И. Задачи оптимизации и нечеткие переменные. М.: Знание, 1980.-64 с.

28. Кофман А. Введение в теорию нечетких множеств М.: Радио и связь, 1982-432с.

29. Поспелов Д.А. Нечеткие множества в моделях управления и искусственного интеллекта. -М. :Наука, 1986-312с.

30. Ярушкина Н.Г. Основы теории нечетких и гибридных систем: Учеб. пособие. М.: Финансы и статистика, 2004. - 320 р.

31. Круглов В.В. Интеллектуальные информационные системы: компьютерная поддержка систем нечеткой логики и нечеткого вывода: учеб. пособие. / Круглов В.В, Дли М.И. М.: Физматлит, 2002. - 254 с.

32. Борисов А.Н., Алексеев А.В., Меркурьев Г.В. и др. Обработка нечеткой информации в системах принятия решений-М: Радио и связь, 1989-304с.

33. Борисов А.Н., Крумберг О.А., Федоров И.П. Принятие решения на основе нечетких моделей: примеры использования; Рига "Знание", 1990,184 с.

34. Астанин С.В., Захаревич В.Г. Обработка и представление знаний в информационно-советующих комплексах систем гибридного интеллекта. Таганрог, 1997. - 136 с.

35. Л. Заде. Понятие лингвистической переменной и его применение к принятию приближенных решений. Москва: Мир, 1976. - 166 с.

36. L. A. Zadeh. Fuzzy logic = computing with words // IEEE Trans, on Fuzzy

37. Systems. 1996. - Vol. 4. - P. 103-111.

38. L. A. Zadeh. From Computing with Numbers to Computing with Words -From Manipulation of Measurements to Manipulation of Perceptions // IEEE Transactions on circuits and systems. 1999. - Vol. 45. - P. 105119.

39. M AS/400 // Известия Высших Учебных Заведений: электромеханика. -2002. № 1(11). С. 21-23.

40. Ю.М.Вишняков, А.Цур, С.Ю.Новиков. Каталогизатор электронных документов // Материалы трудов Всероссийской НТК с международным участием «Компьютерные технологии в инженерной и управленческой деятельности», 2001. №3(21). с. 217-218

41. Литвак Б.Г. Экспертная информация: методы получения и анализа; М.; Радио и связь, 1982-184с.

42. Полещук О.М. Методы представления экспертной информации в виде совокупности терм-множеств полных ортогональных семантических пространств // Вестник Московского государственного университета леса Лесной вестник. 2002. № 5 (25). С. 198-216.

43. Панкова Л. А., Петровский A.M., Шнейдерман Н.В. Организация экспертизы и анализ экспертной информации М.: Наука, 1984-214с.

44. Р.Дорф, Р.Бишоп. Современные системы управления. М:,Юнимедиастайл 2002, 822с.

45. Дэниел О'Лири. ERP системы. Современное планирование и управление ресурсами предприятия. Выбор, внедрение, эксплуатация. М.: ООО «Вершина», 2004. - 272с.

46. Грязнова А.Г., Федотова М.А. Оценка бизнеса. -' М.: «Финансы и статистика», 2001. 514с.

47. Питере Т., Уотермен Р. В поисках эффективного управления (опыт лучших компаний) Пер. с англ. М.: Прогресс, 1986.

48. Попов Э., Шапот М. Реинжиниринг бизнес-процессов иинформационные технологии // Открытые системы. 1996. - № 01 http//:www.osp.ru

49. Рубцов С.В. Уточнение понятия «Бизнес процесс»// Менеджмент в России и за рубежом. - 2001. - №6.

50. Сухов С.В. Системный подход к управлению коммерческим предприятием // Менеджмент в России и за рубежом. 2001. - №6.

51. Томпсон А.А., Стрикленд А.Дж. Стратегический менеджмент. Искусство разработки и реализации стратегии. Пер. с англ. М.: ЮНИТИ, 1998.

52. Тренев В.Н. и др. Реформирование и реструктуризация предприятий. Методика и опыт. М.: Издателььство ПРИОР, 1998.

53. Фатхутдинов Р.А. Система менеджмента. М.: Бизнес-школа «Интел-Синтез», 1997.

54. Крючков В.Н. Нейро-лингвистические основы реинжиниринга бизнес-процессов // Менеджмент в России и за рубежом. 2002г. - № 2.

55. Забулонов А.Б. Реинжиниринг: практические подходы к реорганизации // Менеджмент в России и за рубежом. 2002. - №1.

56. Клейнер Т.Б. и др. Предприятие в нестабильной экономической среде: риски, стратегии, безопасность. М.: Экономика, 1997.

57. Годин В.В., Корнеев И.К. Управление информационными ресурсами.17.модульная программа для менеджеров «Управление развитием организации» Модуль 17. М.: ИНФРА-М, 1999. - 328с.

58. Стефанюк B.J1. Локальная организация интеллектуальных систем. -М.: ФИЗМАТЛИТ, 2004. 328с.

59. Топорков В.В. Модели распределенных вычислений. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2004. - 320

60. Петер Готтшальк, Ханс Солли-Сетер ИТ-аутсорсинг: построение взаимовыгодного сотрудничества. Альпина Бизнес Букс, 2006.

61. Н.И.Подлесный, В.Г.Рубанов. Элементы систем автоматического управления и контроля. Киев.: «Вища школа», 1982.-477 с.

62. В.А.Лукас. Теория автоматического управления. М.: «Недра», 1990.416 с.

63. Каган Б.М. Электронные вычислительные машины и системы. — М.:Энергоатомиздат, 1985.-592 с.

64. Информационные сети и их анализ //сб. статей, АН СССР, Ин-т проблем передачи информации -М:Наука, 1978

65. Информационные сети и их структура -М:Наука, 1976

66. Гаврилова Т.А., Червинская К.Р. Извлечение и структурирование знаний для экспертных систем. М.: Радио и связь, 1992. - 290 с.

67. Ивченко Г.И., Каштанов В.А., Коваленко И.Н. Теория массового обслуживания: Учеб. пособие для студентов вузов. М.: Высшая школа, 1982. - 256 с.

68. Финаев В.И. Алгоритмизация и имитационное моделирование с применением аппарата систем массового обслуживания: Учебное пособие. Таганрог: ТРТУ, 2003. 72 с.

69. Бочаров П.П., Печинкин А.В. Теория массового обслуживания: Учебник для вузов. М.: РУДН, 1995. - 592 с.

70. Нильсон Н.Д. Принципы искусственного интеллекта. Радио и связь, 1985.-376 с.

71. Девятков В.В. Системы искусственного интеллекта: Учебное пособие. -МГТУ, 2001.-350 с.

72. Кельтон В., Лоу А. Имитационное моделирование. Классика CS. -СПб.: Питер, Киев: BHV, 2004. 847 с.

73. Гнеденко Б.В., Коваленко И.Н. Введение в теорию массового обслуживания. -2-е изд. М.: Наука, 1987. - 336 с.

74. Винер Н. Кибернетика, или Управление и связь в животном и машине / 2-е изд. М.: Наука 1983. - 344 с.

75. Коршунов Ю.М. Математические основы кибернетики. М.: Энергоатомиздат, 1987.-496 с.

76. Куратовский К., Мостовский А. Теория множеств. М.:Мир, 1965.200с.

77. Системное программирование. Конечные распознаватели: Учебное пособие/Ю. М. Вишняков; Таганрог, радиотехн. ин-т. Таганрог, 1991. 74 с.

78. Кузьмин В.Б. Параметрическое отношение лингвистических значений переменных и ограничений // Модели выбора альтернатив в нечеткой среде, Рига, 1980, с.75-76

79. Демидович Б.Л. Марон И.А. Основы вычислительной математики М.: Наука, 1970-663с.

80. Васильев В.И., Красильников В.В., Плаксий С.И., Тягунова Т.Н. Оценка качества деятельности образовательного учреждения. М: Издательство ИКАР, 2005

81. Дюбуа Д., Прад Г. Теория возможностей. Приложения к представлению знаний в информатике М.: Радио и связь, 1990.

82. Ribeiro R.A., Moreira A.M. Fuzzy Query Interface for a Business Database // International Journal of Human-Computers Studies, Vol. 58 (2003), PP. 363-391.

83. Dubois D., Prade H. Using Fuzzy Sets in Database Systems: Why and How? // Proc. of 1996 Workshop on Flexible Query-Answering systems (FQAS'96), Denmark, May 22-24,1996, PP. 89-103.

84. Рыжов А.П. Элементы теории нечетких множеств и измерения нечеткости, М., Диалог-МГУ, 1998.- 116 с.

85. Домрачев В.Г., Полещук О.М., Ретинская И.В. О тенденциях развития систем обработки информации в образовательной среде // Качество. Инновации. Образование. 2002. № 1. С. 67-69.

86. Круглов В.В., Дли М.И. Интеллектуальные информационные системы: компьютерная поддержка систем нечеткой логики и нечеткого вывода. М.: Физматлит, 2002.

87. Рутковская Д., Пилиньский М., Рутковский JI. Нейронные сети, генетические алгоритмы и нечеткие системы. М., 2004.

88. Прикладные нечеткие системы/Под ред. Тэтано Т., Асаи К., Сугэно М: Мир, 1993.

89. Нечеткие множества и теория возможностей. Последние достижения/ Под ред. Р.Ягера. М.: Радио и связь, 1986.

90. Орловский С.А. Проблемы принятия решений при нечеткой исходной информации. М.: Наука, 1981.

91. Борисов А.Н., Крумберг О.А., Федоров И.П. Принятие решений на основе нечетких моделей. Примеры использования. Рига:/ "Зинатне", 1990.

92. Малышев Н.Г., Берштейн Л.С., Боженюк А.В. Нечеткие модели для экспертных систем в САПР. М.: Энергоатомиздат, 1991.

93. Р.Беллман, Л.Заде. Вопросы принятия решений в расплывчатых условиях // Вопросы анализа и процедуры принятия решений./ М.: Мир, 1976.

94. Zadeh L.A. Calculus of Fuzzy Restrictions// Fuzzy Sets and Their Applications to Cognitive and Decision Progresses/ Ed. by L.A. Zadeh, K.S Fu, K. Tanaka and M. Shimura New York: Academic Press, 1975-P.l-39.

95. Zadeh L.A. Toward a Theory of Fuzzy Information Granulation and its Centrality in Human Reasoning and Fuzzy Logic// Fuzzy Sets and Systems. -1997.-Vol. 90.-P.l 11-127.

96. Zadeh L.A. Fuzzy Sets as a Basis for a Theory of Possibility// Fuzzy Sets and Systems. 1978. - Vol.1. - P. 3-28.

97. ЮО.Бобровский С. Анатомия ИТ-сервисов. PC Week. №7 2007

98. Ю1.Новиков Ф.А. Дискретная математика для программистов. СПБ. Литер. 2002. - 304с.

99. Ю2.Башмаков А.И., Башмаков И.А. Интеллектуальные информационные технологии. М.:Изд-во МГТУ им.Н.Э.Баумана, 2005. 304с.

100. Ю5.Мызгин И. Мониторинг и управление инженерной инфраструктурой ЦОД. // Журнал «LAN». 2006. - №7.