автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.01, диссертация на тему:Разработка методического аппарата эффективной эксплуатации АСУ

Введение.

1, Обоснование необходимости исследования и разработки методического аппарата по эффективной эксплуатации АСУ.

1.1. Анализ состояния вопросов эксплуатации АСУ на современном этапе.

1.2. Структура комбинированного способа эксплуатации и обоснование требований к методическому ^аппарату повышения качества эксплуатации АСУ. i.;.

1.3. Выбор и обоснование показателя эффективности процесса эксплуатации.,Постановка; задачи исследования. 1.4. Выводы.

2. Моделирование процессов эксплуатации АСУ в аппаратных средстых одноуров-.

2.1. Разработка моделей процессов эксплуатации однообъектных АСУ.;.,.

2.2. Разработка процессов эксплуатации взаимосвязан]* невых многообъектных АСУ.

2.3. Разработка моделей процессов эксплуатации взаимосвязанных многоуровневых многообъектных АСУ.

2.4. Выводы.i.

3. Разработка методического аппарата повышения качества программных средств АСУ.

3.1. Анализ основных положений оценки качества программных средств.

3.2. Постановка задачи на разработку аппарата повышения качества программных средств АСУ.l.i.:.

3.3. Разработка и обоснование модели программы и модели ошибок.;.

3.4. Разработка и обоснование формально-логических моделей повышения качества программных средств по структурным показателям.,.

3.5. Разработка и обоснование процедуры автоматизации доказательства семантической правильности программ.

3.6. Оценка сложности и конечности процедур определение структурных показателей.;.

3.6. Выводы.

4. Оценка аппаратных и программных средств повышения эффективности эксплуатации АСУ.

4.1. Выбор целевой функции и ^критериев оценки эксплуатации

4.2. Рекомендации по применению моделей эксплуатации АСУ бор эффективного и выспособа организации эксплуатации

4.3.Оценка эффективности методики повышения качества эксплуатации АСУ.

4.4. Выводы.!.

Основными задачами научных исследований на 2001-2002 гг. в вопросе поддержания техники АСУ в постоянной готовности к использованию является:

Отработка по повышению надежности АСУ и систем, находящихся в постоянной эксплуатации;

Обеспечение высокой эффективности эксплуатации АСУ;

Научное сопровождение создания перспективных комплексов АСУ.

Одним из факторов влияющих на техническую готовность и эффективность применения АСУ является их постоянная готовность, достигаемая посредством внедрения прогрессивных методов эксплуатации, которые предусматривают проведение эксплутационных мероприятий по поддержанию АСУ в постоянной готовности к техническому использованию в

1 * течение длительного периода эксплуатации.

Специалисты различных областей вынуждены, особенно в последние годы решать проблему поиска и внедрения прогрессивных способов эксплуатации. Это вызвано тем, что по мере усложнения конструктивной и функциональной сложности АСУ повышения требований к их надежности заметно возрастают затраты на техническое обслуживание и их ремонт.

Анализ опыта эксплуатации АСУ, находящихся в постоянной готовности предопределил основные направления развития способов эксплуатации и необходимый уровень их эксплутационных характеристик. К таким # направлениям можно отнести: повышение безотказности и сохраняемости элементной базы систем, увеличение их стойкости к различным факторам, поиск путей улучшения эксплутационной технологичности систем АСУ, совершенствование систем, предотвращение внезапных отказов в процессе использования по назначению.

Решение научно-технической задачи улучшение эксплутационной технологичности достигается на основе внедрения прогрессивных спосо бов эксплуатации и разработки новых подходов к проектированию высококачественных программных средств.

Большое внимание теоретическим исследованиям и практическим разработкам новых подходов к проектированию высококачественных программных средств АСУ уделяется в нашей стране и за рубежом. К настоящему времени имеются CASE - технологии разработки программных средств. В США и западной Европе вопрос обеспечения качества программных средств стоит на первом месте:.

В учреждениях и научных предприятиях РФ используются предупредительные методы разработки программных средств, которые позволяют обнаруживать часть ошибок до этапа испытаний. На этапе испытаний программных средств обнаружительные методы дают основание для гарантированных оценок надежности данного программного средства по вероятности безотказной работы, насчитанных по результатам тестирования.

Недостатком оценивания качества программных средств по вероятности безотказной работы является большое число необходимых тестовых прогонов; На практике полное тестирование практически невозможно, а стохастическое тестирование не даёт гарантий отсутствия всех ошибок.

Программные средства,! реализующие функции управления сложными объектами, накладывают дополнительные ограничения на процесс испытаний, так как выполнение каждого теста определяется временем реализации всех управляющих воздействий, которые носят длительный характер.

Тестированием не решается вопрос безопасности программных средств, так как специально внесенные программные операторы, искажающие нормальное функционирований и программы, защищены от тестирования и проявляются только в реальной работе. Причиной этих недостатков служит отсутствие методов и средств прямого определения корректности программ.

В связи с этим назрела настоятельная необходимость разработки научно-обоснованного методического аппарата для оценки и обеспечения требуемого качества программных средств АСУ и задача внедрения прогрессивных способов эксплуатации АСУ является актуальной и определяет основную направленность данной работы. Отсюда непосредственно вытекает цель диссертационной работы - разработка и внедрение прогрессивных способов эксплуатации и повышения качества программных средств

АСУ.

Решение основной задачи должно включать в себя решение частных задач: 2

3.

4.

Выбор и обоснование, показателей эффективности процесса эксплуатации АСУ;

Разработка модели процессов эксплуатации одно-объектных АСУ; Разработка моделей процессов эксплуатации взаимосвязанных многоуровневых, многообъектных АСУ; !

Разработка и обоснование модели-программы и модели ошибок;:

5. Разработка и обоснование перечня показателей качества качества;

6. Разработка и обоснования формально-логической модели и критериев повышения качества программных средств; Разработка методики повышения качества программных:средств; атации АСУ

Разработка рекомендации по применению моделей эксплуг и выбор эффективного способа АСУ;

Актуальность темы диссертации заключается в решении выше перечисленных задач.

Целью диссертационной работы является разработка методического аппарата эффективной эксплуатации АСУ и повышения требуемого качества программных средств АСУ. # ,

Диссертационная работа включает в себя введение, четыре раздела, заключение и списка литературы.

Результаты работы реализованы в закрытых учреждениях Министерства РФ при выборе способа эксплуатации и обоснованию требований к программным средствам перспективных АСУ в федеральном унитарном государственном предприятии КБ «Селена» при оценивании качества программных средств АСУ и выработке предложений по совершенствованию алгоритмов функционирования перспективных АСУ в учебном процессе в КВИ на кафедре «Эксплуатации систем электроснабжения» и КубГТУ на кафедре «Информатики».

На основании этого можно сделать вывод, что применение разработанного в диссертационной работе научно-методического аппарата эффективной эксплуатации АСУ позволит повысить эффективность эксплуатации и качества программных средств АСУ.

Предметом дальнейших исследований могут служить

1 I. ' следующие вопросы:

- разработка методик выбора параметров для индивидуального прогнозирования технического состояния при эксплуатации АСУ по состоянию и комбинированным способом;

- разработка методик индивидуального, прогнозирования при эксплуатации АСУ по состоянию и комбинированным способом;

- разработка процедуры семантической идентификации перемещаемых программ;

- разработка модели программ, написанных на логических граммирования (ПРОЛОГ, ЛИСП); * разработка более полной модели ошибок; разработка процедуры прямого определения завершаемости программ. языках про

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе рассмотрены теоретические и практиче ские вопросы разработки методического аппарата эффективной эксплуатации АСУ.

Основные научные результаты и выводы диссертационной работы заключаются в следующем:

- в части теоретических исследований обоснована актуальность темы и ее связь с общей научно-исследовательской проблемой повышения готовности АСУ и надежности выполнения поставленных задач АСУ за счет выбора; и внедрения прогрессивного способа эксплуатации АСУ;

- разработаны и обоснованы показатели эффективности процесса экс * . плуатации АСУ. При применении разработанного методического аппарата повышается эффективность эксплуатации АСУ, при этом эксплуатационные расходы снижаются на 28-20%, а коэффициент технического использования повышается на 26%;

- разработаны модели эксплуатации АСУ, применение которых позволит выбрать эффективный способ эксплуатации;

- получены новые структурные показатели качества, которые в совокупности с известными выявляют все структурные ошибки программы относительно новой модели ошибок;

- теоретически обоснован, подход к доказательству корректности с использованием технологии баз знаний. Для реализации данного подхода реализована процедура семантической идентификации, которая позволяет обнаруживать все семантические ошибки относительно новой модели ошибок. Получены и классифицированы критерии программ;

- разработана методика повышения качества ПС.

Таким образом, применяя разработанный методический ^аппарат, позволит осуществить научно обоснованный выбор способов эксплуатации i

АСУ. корректности

На основе разработанного методического аппарата предоставляется возможность осуществить перевод составных частей на эксплуатацию по состоянию.

Разработана структура экспертной системы повышения качества программных средств и реализованы ее основные компоненты на языке логического программирования TURlfo-PROLOG. Данная экспертная система позволяет устранять семантические разрывы между стадиями проектирования до получения исходных текстов программ.

Разработан и поставлен компьютерный эксперимент по и обеспечению корректности программных средств. Показано; что результаты эксперимента соответствуют теоретическим выводам диссертационной работы. Программы, состоящие из 100 операторов, были идентифицированы на ПЭВМ Pentium-Ill с тактовой частотой 500 МГц за 16 секунд, на ПЭВМ с тактовой частотой 1000 МГц время идентификации составляет оцениванию порядка 3 секунд. Перспективные пролог-машины затратят ные доли на это тысячсекунды. Вероятность ошибки при семантической идентификации на три порядка меньше вероятности программной ошибки и составляет 4-Ю"6.j !

Эффективность методик повышения качества программных средств АСУ оценивается на 6-25% больше по сравнению с существующими методиками, что дает основания для практического использования данной методики. Таким образом, вторая задача на исследование разработки методики эффективного контроля программных средств АСУ решена.