автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Разработка системы административного управления подразделения администрирования АСУП

На правах рукописи

РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ АДМИНИСТРАТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ ПОДРАЗДЕЛЕНИЯ АДМИНИСТРИРОВАНИЯ АСУП

Специальность: 05.13.06 Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (промышленность)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

□□345Э8БВ

Орел 2009

003459866

Работа выполнена в Академии ФСО России

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Пирогов Владимир Витальевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Константинов Игорь Сергеевич

Защита состоится 17 февраля 2009 г. в 16.00 часов на заседании диссертационного Совета Д 212.182.01 при Орловском государственном техническом университете по адресу: 302020, г. Орел, Наугорское шоссе, 29. Факс: (0862) -41-98-18; (0862) - 41-66-84

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Орловского государственного технического университета.

Автореферат разослан 16 января 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук,

кандидат технических наук Рожков Валерий Геннадьевич

Ведущая организация: ФГУП «НИИ «КВАНТ»

профессор

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы.

Промышленность переходит на выпуск продукции индивидуально под все группы потребителей. Стремление к более полному удовлетворению потребностей конкретных клиентов, а также более полному и эффективному использованию различных ресурсов требует использования производств, имеющих гибкую структуру бизнес-процессов, что приводит к появлению новых подходов, концепций и методологий в построении автоматизированной системы управления предприятием. Внедрение новых подходов к сопровождению АСУП в России осуществляется в рамках направлений информационной поддержки жизненного цикла изделий и интегрированной логистической поддержки.

Поддержание АСУП и ее компонентов на достаточном для успешного управления предприятием в рыночных условиях уровне, организуется системой административного управления. Важным элементом системы административного управления корпоративной АСУП является система головного администрирования АСУП, решающая задачи непосредственного администрирования АСУП и информационно-вычислительной сети предприятия. Эффективное использование моделирования в процессе принятия решения по сопровождению позволяет повысить эффективность администрирования. Совершенствование АСУП выполняется в направлении интеллектуализации систем административного управления, содержащих распределенные экс-пертно-моделирующие системы с распределенными гибкими инструментальными комплексами (РГИК), обеспечивающими выполнение комплексных запросов на моделирование - генерации гибридных моделей. Системы управления гибридным моделированием сложных компонентов АСУП включают множество серверов моделирования, задача эффективного управлениями которыми требует решения.

Цель исследования - повышение эффективности администрирования корпоративной ИВС в составе АСУП за счет совершенствования организации головной системы административного управления, в том числе системы моделирования в ее составе.

Объект исследования диссертационной работы - распределенная система управления запросами и процессами моделирования (РСУЗ) в составе РГИК подразделения головного администрирования АСУП.

Предмет исследования - комплекс моделей РСУЗ и ее существенного компонента - системы диспетчеризации.

В соответствии с целью были определена общая научная задача диссертационной работы: найти более эффективную функциональную модель организации РСУЗ с учетом условий достаточной верности (отсутствия существенных ошибок) и требований к затратам времени и ресурсов и сформулированы частные научные задачи:

1. Предложить функциональную модель распределенной системы управления запросами (РСУЗ) при условии переноса части функций по обеспечению выполнения гибридных моделей с персонала подразделения голов-

ного администрирования на аппаратно-программные средства РСУЗ, удовлетворяющую условиям верности, требованиям ресурсоемкое™ и оперативности.

2. Предложить модель организации системы диспетчеризации РСУЗ, обеспечивающую отсутствие тупиковых ситуаций зацикливаний в процессе функционирования, реализующую требования ресурсоемкости и оперативности.

3. Предложить вариант формального языка для системы диспетчеризации РСУЗ обладающий функциональной достаточностью для описания множества типов задач администрирования и процессов моделирования и разработать для него эффективный интерпретатор.

4. Предложить методику экспериментальной проверки РСУЗ, включающую выбор адекватного контрольного примера в виде важной задачи подразделения головного администрирования, построение макета РСУЗ с системой диспетчеризации в ее составе, макетов систем моделирования, выбор плана проведения эксперимента. На основе результатов эксперимента сформулировать научно-технические предложения для построения РСУЗ в различных подразделениях головного администрирования КИВС.

Методы исследования, использованные в процессе выполнения диссертационной работы: исследования операций, системный анализ, теории раскрашенных сетей Петри, аппарат формальных языков и грамматик, теория конечных автоматов, планирования статистических экспериментов, теории вычислительных машин и сетей.

Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем:

1. Предложена функциональная модель РСУЗ, базирующаяся на методах анализа структурно-топологических характеристик автоматизированных систем управления, отличающаяся автоматизацией рутинных функций выполнения гибридных моделей.

2. Предложена математическая модель системы диспетчеризации распределенной системы управления запросами, верность которой подтверждена патентом на изобретение, базирующаяся на использовании теории раскрашенных сетей Петри и использовании методов формальных языков и грамматик, отличающаяся новым составом функций и логикой работы.

3. Предложена методика экспериментальной проверки РСУЗ, базирующаяся на методах иерархического планирования экспериментов, отличающаяся применением разработанного экспериментального стенда с прототипом РГИК.

Практическая значимость результатов диссертационной работы заключается в следующем:

1. Предложен макет распределенного гибкого инструментального комплекса подразделения головного администрирования АСУ отделов сопровождения корпоративной АСУП с возможностью дальнейшего развития;

2. Предложен способ распределенной обработки информации с распределенным управлением, обеспечивающий выполнение запросов на распреде-

ленное моделирование. Способ защищен Патентом на изобретение РФ №2231113 от 20.06.2004 г.

3. Предложен прототип РСУЗ в подразделениях сопровождения АСУП, что подтверждается ее использованием в ряде научно-исследовательских работ и деятельности предприятий.

Реализация результатов.

1. Экспертно-моделирующая сеть на базе шеЬ-технологии в службе информационных технологий ЗАО «Орлэкс» (г. Орел).

2. Модель организации системы административного управления подразделения головного администрирования в системе сопровождения АСУП ООО «Инком» (г. Томск).

3. Прототип распределенной экспертно-моделирующей системы подразделения головного администрирования ИВС АСУП с средствами синхронизации для отдела ИВС ФГУП Омский НИИ приборостроения (г. Омск).

4. Модель организации системы административного управления подразделения администрирования АСУП, позволяющая использовать гибридное моделирование корпоративной информационно-вычислительной сети в процессе администрирования использована при разработке прототипа системы управления сопровождением АСУП института «Кибернетический центр» (г. Томск).

5. Прототип распределенного гибкого комплекса моделирования с механизмом диспетчеризации, гарантирующим результативность моделирования, использован при разработке перспективной АСУ комплексов обработки данных в ФГУП «НИИ «КВАНТ».

Апробация. Основные положения и результаты работы были доложены и обсуждены на международной научно-практической конференции «Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности» (2005 г.), международной научно-методической конференции вузов и факультетов телекоммуникаций (2006 г.), научно-практической конференции «Современные методы обработки информации - 2005» (2005 г.)

Публикации. По теме диссертационного исследования опубликовано 10 работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, и заключения. Диссертация содержит 151 стр., 39 рисунков, 7 таблиц. Список литературы содержит 85 наименований.

Положения, выносимые на защиту:

1. Функциональная модель РСУЗ, обеспечивающая автоматизацию функций выполнения гибридных моделей компонентов АСУП.

2. Математическая модель системы диспетчеризации распределенной системы управления запросами, базирующаяся на специализированном языке обработки запросов на моделирование.

3. Методика экспериментальной проверки РСУЗ, результаты проверки и научно-технические предложения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во ВВЕДЕНИИ описываются объект и предмет исследования, формулируются цель и задачи диссертационной работы, перечисляются используемые в работе методы исследования, обосновывается научная новизна и практическая значимость результатов диссертации, обосновывается актуальность работы и коротко излагается содержание.

В ПЕРВОЙ ГЛАВЕ «Анализ систем администрирования АСУП» проводится анализ систем управления промышленными предприятиями и отмечается важность использования в процессе сопровождения АСУП комплексов моделирования, позволяющих строить гибридную модель объекта и обеспечивать ее выполнение с учетом взаимодействия моделей, входящих в ее состав.

Автоматизация систем управления предприятием на всех уровнях иерархии управления, от измерительно-управляющих устройств до систем поддержки принятия решений на стратегическом уровне является важной составляющей повышения эффективности производства. Эффектом внедрения автоматизации является повышение результативности функционирования бизнес-процессов предприятия и совершенствование контроля процессов управления.

Развитие и совершенствование стандартов систем управления предприятием в большинстве случаев сконцентрировано в области ресурсной поддержки процесса производства. Своевременное обеспечение предприятия такими ресурсами как исходное сырье, производственные мощности, человеческие ресурсы позволяет организовать эффективный производственный цикл. В условиях распределенного характера производственного процесса, а также повышения требований к контролю качества продукции особую роль приобретают технологии сопровождения изделий, объединенные САЬБ-идеологией.

В рамках этих технологий подразделения сопровождения корпоративной АСУП играют важнейшую роль в совершенствовании, как процессов автоматизации, так и процессов интеграции. Наиболее значимые функции выполняет подразделение головного администрирования АСУП. Подразделение головного администрирования решает частные задачи из общего потока задач, поступающего на отдел сопровождения корпоративной АСУП. При этом круг таких задач чрезвычайно широк. В общем случае можно выделить следующие функциональные группы задач административного управления, решаемые подразделением головного администрирования в целях сопровождения корпоративной АСУП: решение задач развертывания корпоративной ИВС (КИВС) предприятия; оперативное управление КИВС предприятия; управление модернизацией КИВС предприятия и ее отдельных элементов.

При этом процессы сопровождения в рамках корпоративной АСУП можно также свести к САЬ8-идеологии, а подразделение администрирования АСУП представить в виде виртуального С АЬБ-предприятия особого типа. При этом в общем случае подразделение администрирования может взаимо-

действовать с другими предприятиями для обеспечения процесса сопровождения на всех этапах жизненного цикла.

Из теории автоматизированного управления известно, что общий процесс решения задач сопровождения АСУП и ее компонентов представляется в виде схемы, приведенной на рисунке 1. При этом важной частью процесса принятия управленческого решения по сопровождению является этап проведения модельного эксперимента (на рисунке 1 - 2-й этап).

Рисунок 1 - Процесс принятия управленческого решения в подразделении головного администрирования АСУП

Таким образом, подразделение головного администрирования имеет группу функций, связанных с осуществлением моделирования крупномасштабных объектов АСУП. Функциональная схема подразделения головного администрирования по реализации второго этапа принятия решений на сопровождение АСУП в нотации ШЕРО представлена на рисунке 2.

Основным узким местом в приведенной схеме является перегруженность пользователя выполнением функций при разработке гибридных моделей. Выдвигается гипотеза, что автоматизация выполнения рутинных функций позволит повысить эффективность применения подразделения головного администрирования в целях сопровождения АСУП. Для эффективного использования ресурсов подразделения головного администрирования в целях управления предприятием в последние годы широко используется моделирование предметной сферы (корпоративной ИВС и ее составных частей) различными способами: имитационными, аналитическими, агентными, ситуационными и т.д. В целях обеспечения процесса одновременного выполнения множества запросов на моделирование необходимо иметь соответствующую инфраструктуру распределенного моделирования. Указанная архитектура

реализуется распределенными гибкими инструментальными комплексами (РГИК). Ресурсами РГИК являются комплексы различных типов моделей, размещаемых на серверах моделирования. РГИК можно определить как класс распределенных вычислительных систем, специализирующихся на решении задач распределенного моделирования. В основе настоящей работы лежат результаты исследований в области распределенного моделирования АСУП: организации моделирования (Б. Я. Советов, С. А. Яковлев, С. И. Олзоева), балансировки загрузки (А. И. Миков, Е. Б. Замятина), отказоустойчивости (Е. В. Лебеденко), технологий удаленного выполнения (А. А. Воробьев).

Задача • сопровождения АСУП \ ^ | исходное

Требования к:

- модели компонента АСУП;

- качеству проведения экспериментов;

- результатам моделирования

Сотрудник подразделения головного администрирования

Исходная система управления запросами РГКМ

Рисунок 2 - Исходная функциональная модель подразделения головного администрирования АСУП (этап моделирования)

Функционально РГИК состоит из следующих компонентов: распределенная система управления запросами (РСУЗ); распределенная интегрированная база моделей, спецификаций моделей, систем моделирования и методик для изучения и распределенного гибридного моделирования объектов КИВС; система административного управления РГИК.

Распределенная база моделей, сценариев и систем гибридного моделирования состоит, в свою очередь, из универсальных и специализированных систем моделирования, локальных и распределенных баз моделей и сценариев. Система административного управления РГИК включает администраторов САУ и используемые ими в целях администрирования программно-аппаратные средства. Все подсистемы РГИК размещаются и функционируют на основе информационно-вычислительной сети предприятия. Важными факторами, влияющими на распределенный характер РГИК, являются наличие множества уникальных систем моделирования, моделей и сценариев, расположенных распределенно на серверах моделирования, а также необходимость повышения оперативности моделирования.

ВТОРАЯ ГЛАВА «Модель организации системы диспетчеризации РСУЗ распределенного гибкого инструментального комплекса» посвящена описанию комплекса моделей системы диспетчеризации РСУЗ РГИК подразделения головного администрирования в части решения задач моделирования, а также их верификации. Предлагается перенести часть функций от сотрудника подразделения головного администрирования - пользователя РГИК, на РСУЗ. Предложенная функциональная схема представлена на рисунке 3.

Функцию декомпозиции модели предлагается заменить на функцию разработки сценария гибридного моделировании, функцию представления модели в виде набора запросов предлагается заменить на функцию интерпретации сценария и передать ее для выполнения в систему диспетчеризации РСУЗ. При этом пользователь освобождается от функций генерации схем моделирования и обеспечения процесса выполнения моделей. Часть функций по анализу результатов в части, касающейся объединения и представления, предлагается передать в РГИК. Таким образом, с целью выполнения комплексных запросов на моделирование предлагается модифицировать РСУЗ путем внесения в ее состав системы диспетчеризации.

Задача » сопровождения ' ~ " АСУП | I 1 [ исходная описание модели

объекта -компонента АСУП

Концептуальная модель

Требования к:

- модели компонента АСУП;

- качеству проведения экспериментов;

- результатам моделирования

си

_2J Формализация модели на основе РБМ

Формальная модель

п

"Разработка

сценария моделирования на ЯЗМ

Сценарий моделирования

Интерпретатор

Автоматизация генерации схемы моделирования

{

а

^"]~инте}элретаЦия" сценария в частные

_ггапрпгк! .

Набор запросов

5 I Iенерация

схемы моделирования

Схема моделирования

Распределённая система управлений запросами

Система диспетчеризации

Автоматизация выполнения запросов на моделирование

{

-^Выполнение гибридной модели

Результаты выполнения запросов

гп

Визуализация результатов

Представление результатов

Сотрудник подразделения головного администрирования

5 [Оораоотка и анализ результатов моделирования

Результаты моделирования

Рисунок 3 - Модифицированная модель подразделения головного администрирования АСУП

В процессе модификации система диспетчеризации вносится в РСУЗ как в основную подсистему управления обработкой запросов РГИК. Предлагается добавить интерпретатор сценариев языка запросов на моделирование, преобразующий корректный сценарий в схему моделирования, и внести измене-

ния в диспетчер запросов, исполнитель запросов, блок проверки занятости и блок приема, связанные с диспетчеризацией при выполнении запроса на гибридное моделирование. Обобщенная модель организации системы диспетчеризации РСУЗ приведена на рисунке 4.

На основе предложений автора по модификации РСУЗ путем внесения системы диспетчеризации в ее состав разработан способ распределенной обработки данных с распределенным управлением, на который получен патент на изобретение № 2231113. Способ распределенной обработки данных с распределенным управлением относится к вычислительной технике и может использоваться в распределенных вычислительных системах и, в частности, в РГИК для управления процессом обработки множества запросов пользователей. Предложения автора в использованном способе заключаются в модификации механизма обработки запросов, часть входных данных которых получается из результата предыдущих запросов. Такой механизм можно использовать для гибридного моделирования, в том числе для применения в распределенных системах моделирования. Для решения этой задачи добавлен блок передачи запроса, который преобразует запрос в требуемый для внутреннего представления вид (для РГИК таким представлением является схема моделирования). Запатентованный способ применим в различных распределенных вычислительных системах при распределенной обработке данных, что повышает важность сделанного изобретения и позволяет расширить область применения.

База локальных и альтернативных адресов ГИК

Блок выделения адреса исполнителя запросов

Error

{Az}

Альтернаплвный адрес опознан

Блок сравнения адреса

Zn=<Az, Pz>

Маршрутизатор запросов

Исполнитель запросов занят?

fûZn}

Блок приема Д2п

Локальный адрес опознан

Редиректор запросов/ отчетов

Другие РГИК

Блок передачи в

систему моделирования 1

Блок передачи в

систему моделирования п

|{ÜRn}l

Диспетчер запросов

Блок проверки занятости 1

Блок проверки занятости л

Система контроля занятости

Т

{ARn}

{Д2п}

Очередь FIFO

Сценарии моделирования

{AZn}

-й Исполнитель запросов '

Проверка I___________^

занятости 4 4

L

Сборщик Сборщик

отчета 1 отчета п

Блок проверки окончания обработки

Блок управления интерфейсом

Сборщик отчетов

интерпретатор

ГАгент управления ] 1 сервером ^моделирования i

Г Агент управления 1 сервером . ¡_моделирова_ния N ,

Рисунок 4 - Обобщенная модель организации системы диспетчеризации

РСУЗ

Для анализа возможностей РГИК выполнять гибридные запросы на моделирование было проведено исследование динамики функционирования модели системы диспетчеризации РСУЗ. В качестве показателей пригодности РСУЗ как распределенной асинхронной системы выбраны отсутствие зацикливаний и тупиковых ситуаций. Проведенный анализ методов формальной верификации распределенных систем показал, что наиболее целесообразным является использование математического аппарата теории раскрашенных сетей Петри.

ai начальная разметка tern. Оннсывшл комплексный запрос на моделирование,

состоящий И1 тре* Ч;,.-Г'|\ вопросов 1 ко. i медали ыс для выполнения треттъега запроса (к черной системе моделирования) получаются hi результатов выгю.чмения периых двух (красной II желтой}

|-; равчеткаGem после первого .щ и liij'iaiiniinii'j i .';iiii. :i и нтораИ запросы (сраЕнпыпают перс чо.ц. 11II n ' -il

а) paste™ сета после второго шага. г' Юикчшя рйыетна сет Обработка асд\

Выполняет™ Третий запрос (срийетымкг иерес зам ров ва. РезупьтиЫ ойрийот™

ПерехаД 111}. iV||V *;JHIJ Г■ ."' ЭДВДr.lllll ЧСрСЭ ll.li HOICI

шгтерфейе.

Рисунок 5 - Динамика функционирования варианта модели системы диспетчеризации РСУЗ РГИК в виде раскрашенной сети Петри

На основе модели организации РСУЗ с системой диспетчеризации в ее составе разработано ее представление с использованием аппарата раскра-

шенных сетей Петри, которое исследовалась на возможность возникновения тупиковых ситуаций и зацикливаний. При этом рассматривался комплекс моделей, структура и начальные разметки которых определялись количеством серверов моделирования и частных запросов в гибридном запросе. Количество серверов и запросов варьировалось в диапазоне от двух до семи. На рисунке 5 представлена последовательность состояний варианта модели в одном из опытов, показывающем корректный процесс обработки гибридного запроса, состоящего из трех частных запросов, на трех различных системах моделирования. При этом предполагается, что входные данные для третьего запроса необходимо получить из результатов обработки первого и второго запросов.

Исследование динамики функционирования системы диспетчеризации РСУЗ проводилось с использованием программного средства моделирования и анализа раскрашенных сетей Петри СРМооЬ. Результаты исследований показали корректность обработки гибридных запросов и гарантированную остановку процесса обработки при некорректных входных данных и были обобщены для использования в РГИК с большим количеством систем моделирования и структур частных запросов в гибридном запросе.

В ТРЕТЬЕЙ ГЛАВЕ «Создание языка управления запросами и процессами комплексного моделирования и интерпретатора для РСУЗ РГИК» рассматривается механизм генерации гибридных моделей компонентов АСУП и ИБС. Общая схема исследования представлена на рисунке 6.

ХГ

Исследование средств и методов

выполнения гибридных запросов

Разработка функционально достаточного языка управления запросами

Р=1

Разработка интерпретатора с ЯЗМ

зз-

Экспериментальная проверка ЯЗМ и интерпретатора

жГ

Анализ языков

выполнения запросов применяемых с системах административного управления АСУП

назраоотка семантики

языка управления запросами и процессами комплексного моделирования

~ЗТ"

Разработка анализатора семантики ЯЗМ

2.3 | газраоотка алфавита

и грамматики ЯЗМ с использованием автоматных грамматик

3.2 | Анализ алфавита и

разработка конечных автоматов, на основе автоматной _грамматики ЯЗМ_

3.3 | I |рограммирование

интерпретатора с использованием методов автоматного программирования_

Рисунок 6 - Схема процесса создания языка управления запросами и процессами комплексного моделирования для РСУЗ РГИК

Для возможности объединения нескольких частных запросов в один сложный запрос, описывающий гибридную модель, необходимо внедрить в

состав РГИК средства и методы разработки сценариев (согласно рисунку 6). Для решения этой задачи предложен язык управления запросами и процессами комплексного моделирования (ЯЗМ), реализующий требуемый для разработки сценариев функциональный минимум. ЯЗМ является интерпретируемым языком сценариев и включает восемь операторов (таблица 1).

Таблица 1 - Операторы языка запросов на моделирование

№ Оператор Назначение Синтаксис Параметры

Основные операторы

1 ЗАПУСК Запрос на выполнение модели и выдачу результатов запускам модели) <Х1,...,Хп -РШ имя модели - символическое имя из базы адресов моделей; XI,... ,Хп - входные параметры модели; Р - номер запрашиваемого выходного параметра; ИМ-переменная, в которую помещается результат

2 ПОКАЗАТЬ Вставка значения переменной в результирующий отчет показать-\1 подпись >-N М-переменная для вставки; подпись - выводимое обозначение переменной; ¿V- номер графика

3 РАВНО Присваивание равно'X >~М Х-числовое значение; М- переменная, в которую необходимо поместить значение

4 цикл Цикловая конструкция запроса - оператор помещается в первую строку запроса, и остальной текст выполняется как тело цикла, при этом цикловой переменной является #00 цикл X Х- количество повторов (переменная #00 изменяет свое значение от 1 до X)

Вспомогательные операторы

5 СЛОЖИТЬ Сложение двух переменных С.10- житъ(М1,М2)ШЗ М1М2 - складываемые переменные; МЗ - переменная, в которую помещается результат

6 ВЫЧЕСТЬ Вычитание вы- честь(М1,М2)ШЗ М1.М2 - переменные (М1-М2); МЗ - переменная, в которую помещается результат

7 УМНОЖИТЬ Умножение двух переменных умпо- жить(М1 М2) А//,Л/2 - умножаемые переменные; МЗ - переменная, в которую помещается результат

8 РАЗДЕЛИТЬ Деление разде- лить(М1,М2)ШЗ М1.М2 - переменные (М1/М2); МЗ - переменная, в которую помещается результат

Согласно теории формальных языков, для корректной задания ЯЗМ необходимо описать его грамматику. Предложенный ЯЗМ описывается с помощью левосторонней грамматики. ЯЗМ задан с помощью грамматики С, включающей в свой состав две подграмматики: С = (С1,С2), первая из которых реализует определение оператора языка, а вторая - определяет параметры оператора. Грамматики С,С1,С2 заданы следующими выражениями:

01 =

{л.я^р.д

02

С({А1,Л2,ЛЗ,А4.А5\1р..9,ЛЛ..Я:, > ,#„_,(,),Л-УР.Я) Р:

А5 -> А5 А..А5 Я;А\ А5 < )А5(\А5#\А5_;А2 -> А\ 0..А1 9\А2 0..А2 91А2 < \А2 > \А2,\А2(\А2);АЗ ->А2± ' В1, В2, ВЗ, В4, В5, В6,В7, В8, В9, В10, В11, В12, В13, В14, В15, В16, В17, В18, В19, В20, В21, В22, В23, В24, В25, В26, В27, В28, В29, ВЗО, ВЗ1, В32, ВЗЗ, В34, В35, В36, В37, В38, В39, В40, В41, В42, В43, В44, В45, В46, В47, В48, В49, В50.В51, В52, В53, В54, В55, В56, В57, В58, В59, В60, В61

Р:

В6 В1С; В13 -> В6Л; В21 ^ В130; В29 -> В21Ж; В37-> В29И; В45 В37Т; В51 В45Ь; В57 -> В51 Х;В7 В13; В14-> В7А; В22 ->■ В14П; ВЗО В22У; В38 -> ВЗОС; В46 -> В38К; В52-»В46Х;В5-» В1В; В12-> В5Ы; В20 -> В124; В28 В20Е; В36 В28С; В44 В50Ь; В56 -» В501;В4 В1У; В1 1 -> В4М; В19->В1 1Н; В27 В190; В35 В27Ж; В43-> В35И; В49—> В43Т; В55 В49Ь; В60 -> В551; В2 В1Р, В9 -> В16А; В17-> В93; В25 -» В17Д; ВЗЗ -> В25Е; В41 ВЗЗЛ; В47 В4 Ш; В53 -> В47Т; В58 В53Ь; В61 В581; В16 -> В9В; В24 -> В16Н; В32 -> В240; В40 В32 ±; ВЗ -> В1П; В10 ВЗО; В18 -> В10К; В26 -> В18А; В34 -> В263; В42 В34А; В48 -у В42Т; В54 -> В48Ь; В59 В541; В8 -> В1Ц;В15 -» В8И;В23 В15К;ВЗ 1 -> В23Л;В39 -> ВЗ 11 ([51, Б2, вЗ, 84,85, Б6,57,58,59,510,5Ц 2,513,814,515.]

к^БП,818,519,820,821,822,523,524,825,526,527, 1{А..Я,А..г,<,>,(,),,,#,1,0..9,-},Р,(3 ^ (_528, Б29, ЭЗ 0, вЗ 1,832, ЭЗ 3, БЗ4,535, БЗ 6, ЭЗ 7,53 8 ] Р:

Э5 —>518(; Б4 —>в!8#; 83^818<; 84->8_;Б9->55#;514->Б90..Б9915140.5149; 518 -> 514,; 522 -> 518#;526 -> 522 0.522 91526 0.526 9;Б29 526);532 -> 529#; 534 -> 532 0.532 9| 534 0.534 9;536-> 5341;510 -> 55 А.55 г 155 А.55 Я1510 А.510 Ъ \

0 А.. 510 Я;515 -> 510);Б19 -> Б! 5 <;Б23 ^ 819 А.519 г 1519 А..519 Я | Б23 А.523 г | 823 А..823 Я;в27 823 >;Б30-^ 827-;833 -> 530 0.530 91 вЗЗ 0.533 9;835 -> вЗЗ#; 837 -» 835 0.535 91537 0.537 9;Э38->5371;58 -> 54 0.54 9158 0.58 9^13-» 58 <; 817 ->513 А.513 г 1813 А.Ь13 Я | Б17 А.517 г| 517А.517 Я;Б21 -»-817 >;Б25 -> 821-; в28 -» 825 0. Я25 91 в28 О.Я28 9£31 -> в281; в7 83 0.. 83 91 в7 0.. в7 9; в12 -> в7 >;

6 812# £20 -» 816 0.516 91Б20 0.Б209;824 Б20 ±;86 82 0.52 91 86 0.56 9;Э11 —> вб

Предложенный язык позволяет разрабатывать сценарии, на основе которых генерируются гибридные модели АСУП и ИВС. Сценарии ЯЗМ в генераторе схем моделирования РСУЗ преобразуются в схему моделирования.

Интерпретатор сценариев ЯЗМ разработан на основе грамматик С, (71,02. Поскольку ЯЗМ порождается левосторонней грамматикой, то он является автоматным, т.е. распознается некоторым конечным детерминированным автоматом.

На основе каждой грамматики разработан соответствующий ей детерминированный конечный автомат, выполняющий определение оператора, его параметров, либо частный запрос, который преобразуется в последовательность команд его выполнения в схеме моделирования. Предложенные конеч-

ные автоматы представлены на рисунке 7 (а, б, в). Их разработка на основе грамматик предполагает корректность преобразования верного сценария в схему моделирования. Программную реализацию интерпретатора предпочтительно разрабатывать с использованием методов автоматного программирования, позволяющих генерировать надежные программы на основе конеч-

б) конечный автомат на основе в) конечный автомат на основе

грамматики О] грамматики 02

Рисунок 7 - Конечные автоматы, реализованные в интерпретаторе с ЯЗМ

ЧЕТВЕРТАЯ ГЛАВА «Экспериментальная проверка РСУЗ РГИК в процессе сопровождения АСУП» посвящена практическому исследованию эффективности предложенной модели организации РСУЗ на контрольном примере, а также формулированию научно-технических предложений по внедрению гибридного моделирования в процесс сопровождения АСУП.

Предлагается методика экспериментальной проверки РСУЗ, которая представлена на рисунке 8. Методика базируется на методах иерархического планирования экспериментов и позволяет оценить пригодность РСУЗ для выполнения комплексных запросов на моделирование.

Для оценки результативности процесса обработки гибридных запросов на моделирование прототипом РГИК разработан автоматизированный испытательный стенд полунатурного моделирования. Программное обеспечение «АСУ СТЕНД» разработано автором, что подтверждено свидетельством о регистрации программы для ЭВМ в Роспатенте № 2008610707. На вход стенда в процессе исследований подавался контрольный пример из числа актуальных задач сопровождения АСУП, для которого было необходимо приме-

нение гибридного моделирования. В качестве оценки эффективности выступала результативность выполнения гибридного запроса на моделирование.

С

3

|—^Построение макета РГИК ^

I юстроение макета РСУЗ

—х—

тт

Структурная настройка макета РГИК_

Г51] выполнение Г" "разработанного сценария .

_6_| Экспертная оценка по "фактору «количество серверов моделирования»

РЗ

Экспертная оценка результатов по фактору «контрольный пример»

I 8.1 Обработка результатов 1 экспериментальной проверки

ТТП--

программного макета системы диспетчеризации_

1 2 I Выбор актуального I

'|примера из задач сопровождения!

[~5~1 Разработка сценария I I моделирования на ЯЗМ I

■I т./У иаарицвткэ

программного макета _интерпретатора

1.2 I Разработка программных макетов серверов _моделирования_

ь.ч | интерпретации-

сценария в частные запросы и ^генерация схемы моделирования

5.2 [выполнение частных

запросов на моделирование \ т

\ I 5.3 |иоор и визуализация О результатов моделирования

С

3

Рисунок 8 - Методика экспериментальной проверки РСУЗ

С целью практической верификации предложенной модели организации РСУЗ, распределенного способа управления обработкой данных и схемы организации гибридного моделирования разработан прототип РГИК, позволяющий осуществлять моделирование компонентов АСУП в процессе ее сопровождения подразделением головного администрирования. Прототип РГИК развернут на распределенной вычислительной системе и является распределенным программно-техническим средством.

С целью обеспечения доступа к системе диспетчеризации РСУЗ с ЭВМ, имеющих разные характеристики, предложено формировать гибридные запросы и получать результаты с использованием \уеЬ-технологий. Система диспетчеризации имеет встроенный \veb-cepBep, позволяющий осуществлять гибридное моделирование с рабочих мест подразделения головного администрирования. В ходе проектирования прототипа РГИК особое внимание было уделено обоснованию реализационного базиса, включающего \уеЬ-сервер и механизм удаленного запуска приложений - серверов моделирования.

В качестве одной из тестовых задач (как имеющей особую актуальность в процессе сопровождения АСУП) для верификации прототипа РГИК с использованием экспериментального стенда использовалась следующая задача сопровождения: «Разработка проекта модернизации КИВС при добавлении нового сегмента для организации работ выделенного подразделения». Целя-

ми модернизации выступали добавление нового сегмента ИВС и обеспечение качества обслуживания пользователей на заданном уровне.

1) На первом этапе в процессе решения задачи была выбрана модель АСУП, используемая в процессе сопровождения, декомпозирующаяся на семь элементарных моделей (СМО с отказами), реализации которых имеются в распределенной базе моделей прототипа РГИК. Модель АСУП позволяет рассчитывать вероятность отказа в обслуживании запросов пользователей.

2) На втором этапе был разработан сценарий гибридного моделирования на языке запросов на моделирование, представленный на рисунке 9.

запуск(СМО с отказами)<100000,1,2500,752,2,1>-3#01 у множить(#01,752)#02

запуск(СМО с отказами)< 100000,1,2500,1316,2,1 >-3#03 умножить(#03,1316)#04

запуск(СМО с отказами)<100000,1,300,#02,2,1>-3#05 умножить(#06,#02)#06

запуск(СМО с отказами)<100000,2,300,#04,2,1>-3#07

умножить(#07,#04)#08

сложить(#06,#08)#09

запуск(СМО с отказами)< 100000,1,2500,#09,2,1 >-3# 10 умножить(#09,# 10)# 11 сложить(# 11,8640)# 12

запуск(СМО с отказами)<100000,2,4800,#12,2,1>-3#13 ум ножить(# 13, # 12)# 14

запуск(СМО с отказами)<100000,30,300,#13,2,1>-Ш5 показать# 15<-Результат моделирования>

Рисунок 9 - Тестовый сценарий гибридного моделирования

3) Предложенный сценарий был загружен в интерпретатор ЯЗМ системы диспетчеризации, который сформировал схему моделирования, описывающую порядок запуска частных моделей. Указанная схема моделирования (рисунок 10) явным образом интерпретируется из разработанного сценария, поскольку анализ строк при работе интерпретатора происходит в последовательном режиме.

ккикю, I, 2500.752. 2.Т

СМО с отказами

тит. 1. Ш(. 2. Г

Модель КС очередь № 15 Модели ЦКУ очередь №15 Модель НС'

СМО с о пенами СМО с отказами СМО с отказами

мо«ю. 1. з4оо. ^09,}.1 100000, 2, 4800, " 12. 2. 1 нншоо. зо, 1/1V 5, |

3 1

Модель кг очередь №15 Модель С2 очередь№)5

СМО с ошдемн СМО с отказами

100000, 1, 2500, 1364, 2, 1 ЮОООО, 2, :«)(). »04. 2, 1

3

Рисунок 10 - Тестовая схема моделирования (порядок выполнения тестового

комплексного запроса)

Операторы сценария, связанные с изменением переменных, обрабатываются централизованно на сервере, в результате чего они не учитываются в схеме моделирования.4) Результаты эксперимента с комплексным запросом на моделирование, реализованным на ЯЗМ и содержащим 7 частных запро-

сов на моделирование, представлены на рисунке 11. Частные запросы на моделирование соответственно называются: К1, К2, С1, С2, КС, ЦКУ, ЦС, и представляют собой запрос на запуск частной модели. Результаты указанного эксперимента показывают, что прототип РГИК сформировал несколько различных отображений схемы моделирования на архитектуру используемой вычислительной системы. Наличие различных отображений определяется порядком вычислений и не оказывает влияния на достижение цели моделирования, поскольку формируются только допустимые отображения, не приводящие к тупикам и зацикливаниям.

Опыт 1 Опыт I

ti К2 |С 1 |С2 | КС |ЦКУ|ЦС | Узел 1 К 1 С2| ■> |UC I

Опыт 2 Г

к, К 2 | С 1 | С 2 | КС | ЦКУ | ЦС | Узел 2 К 2 : |КС|

Опыт 3

УзелЗ С1|. |ЦКУ|

К1 К 2 fe 1 | С 2 | КС |ЦКУ| ЦС

Опыт 4

К 1 | К2 | С 1 | С 2 | КС |ЦКУ| ЦС [», Узел 1 KI С 2 I , |цку|

Опыт 5 /

к,| К 2 | сТ| С 2 КС [ЦКУ | ЦС Узел 2 К 2

Г

Один вычислительный узел УзелЗ 1 1 .

Опыт I

Узел 1 К 1 1 С 1 I -. | ЦКУ I Опыт 3

Узел 1 К 1 С 2 1 |ЦКУ|

Узел 2 К 2 I С2 | | КС | | ЦС |

Опыт 2 I* Узел 2 К 2

У^ел 1 К 1 | С1 I '-1 ЦКУ I

Узел 3 |С1| |цс|

Узел 2 К 2 1 С2 I КС | , | ЦС | t'

Опыт 3 1 Узел 1 К 1 1 С 2 |/Ч|цКУ|

Узел 1 К 1 1 С1 || КС I | ЦС I

Узел 2 К 2 L:- 1 кс 1

Узел 2 К 2 | С 2 | . | ЦКУ |

Опит 4 1 Узел 3 ■',../') С 1 I ; |ЦС^

Узел 1 К 1 1 С I || КС | , | ЦС |

i'

Опыт *

Узел 2 К 2 | с 2 | :< 1 ЦКУ | ^ Узел 1 К 1 , : 1 КС 1

Опыт 5 1

Узел 1 К 1 | С1 I КС I : I цс I Узел 2 К2 с 2 ¡' у|цКУ|

Узел 2 К 2 | С 2 I I ЦКУ | Узел 3 i'-'' К :|Цс| ,

лва вычислительных jjjia три вычислительных уш

Рисунок 11 - Варианты отображений схемы моделирования на архитектуру вычислительной системы, состоящей из одного, двух и трех вычислительных

узлов

Количество отображений зависит от количества узлов в используемой вычислительной системе для целей распределенного моделирования. Формирование только допустимых отображений позволяет отметить достижение целей исследования - обеспечение результативности выполнения комплексных запросов на моделирование.

5) Применение полученной с помощью комплексных запросов имитационной модели позволило повысить обоснованность принятия решения по развитию фрагмента АСУП организации.

Полученные результаты легли в основу научно-технических предложений заключающихся в:

- использовании в системе административного управления подразделения головного администрирования АСУП распределенного гибкого ин-

струментального комплекса с предложенной модифицированной распределенной системой управления запросами в его составе;

- применении теоретически обоснованных и экспериментально проверенных функциональной модели и алгоритмов системы диспетчеризации в составе РСУЗ с первой версией языка запросов на моделирование и интерпретатора для него;

методике разработки последующих версий системы диспетчеризации, языка запросов на моделирование и интерпретатора с использованием формальных методов теории сетей Петри, аппарата теории формальных языков и грамматик и теории конечных автоматов.

В ЗАКЛЮЧЕНИИ перечисляются основные результаты диссертационной работы. Делаются предложения по применению полученных результатов.

ВЫВОДЫ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Результатом проведенного исследования является доказательство пригодности функциональной модели РСУЗ, базирующейся на методах анализа структурно-топологических характеристик автоматизированных систем управления, отличающейся автоматизацией рутинных функций выполнения гибридных моделей.

Предложена математическая модель системы диспетчеризации РСУЗ, обеспечивающая отсутствие тупиковых ситуаций и зацикливаний в процессе функционирования, удовлетворяющая требованиям ресурсоемкости и оперативности. Предложен, экспертно обоснован и экспериментально проверен вариант формального языка управления запросами и процессами моделирования, уменьшающий неопределенность и некорректность в описании запросов и исходных схем организации и выполнения моделирования и годный по показателю лексическая достаточность для описания множества типов задач администрирования и процессов моделирования. Для языка управления запросами и процессами моделирования предложена и экспериментально проверена на реализуемость формальная модель интерпретатора, годная по показателю верность интерпретации для всего множества запросов, представленных на ЯЗМ.

Предложена методика проверки РСУЗ, базирующаяся на методах иерархического планирования экспериментов и позволяющая оценить пригодность РСУЗ. На основе актуального контрольного примера в виде важной задачи подразделения головного администрирования, макета РСУЗ с системой диспетчеризации в ее составе и макетов систем моделирования, был проведен эксперимент и проверены предложенные модель организации системы диспетчеризации, варианты ЯЗМ и интерпретатора. На основе результатов эксперимента сформулированы научно-технические предложения для построения РСУЗ в различных подразделениях головного администрирования АСУП.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Гришаков, В.Г. Использование раскрашенных сетей Петри для верификации модели организации системы административного управления корпоративной АСУП / В. Г. Гришаков, Е. В. Лебеденко, Пирогов В. В. // Системы управления и информационные технологии, 2008, 3.2(33). - С. 243-248 (список ВАК). Лично соискателем предложена модель РСУЗ и проведена формальная верификация с использованием аппарата раскрашенных сетей Петри.

2. Способ распределенной обработки данных с распределенным управлением [текст]: пат. 2231113 Рос. Федерация: МПК 7 G 06 F 15/16 / Пирогов В.В., Лебеденко Е.В., Гришаков В.Г.; заявитель и патентообладатель Академия ФАПСИ при Президенте РФ. - № 2001133245/09; заявл. 06.12.2001 ; опубл. 20.06.2004, Бюл. № 17. Лично соискателем предложен способ распределенного гибридного моделирования.

3. Гришаков В.Г., Христенко Д.В. Архитектура современной АСУП CALS-типа // Депонированная в ВИНИТИ №24-В2006, 2006. - 17 С. Лично соискателем предложено использование гибридного моделирования при сопровождении АСУП.

4. Гришаков, В.Г. Архитектура распределенной базы моделей сети гибких инструментальных комплексов /В. Г. Гришаков, А. А. Воробьев, А. В. Молчанов, Е. В. Лебеденко // Депонированная в ВИНИТИ УДК 681.3 (072.8) 681.854, 1999. - 17 С. Лично соискателем предложена архитектура распределенной базы моделей и методик.

5. Гришаков, В.Г. Использование распределенной системы управления запросами для построения распределенных автоматизированных обучающих систем / В. Г. Гришаков, Д. В. Христенко, И. В. Логинов // Межвузовский сборник научных трудов №6 «Проблемы комплексного обеспечения защиты информации и совершенствование образовательных технологий подготовки специалистов в области информационной безопасности». - Краснодар, КВВУС, 2006. - С. 203-207. Лично соискателем предложена модель организации системы диспетчеризации РСУЗ.

6. Гришаков, В.Г. Интеллектуализация административного управления распределенной АСУ / В. Г. Гришаков, Д. В. Христенко, И. В. Логинов // Сборник научных трудов международной научно-практической конференции "Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности". - Санкт-Петербург, Военная Академия Связи, 2005. - С. 44-45. Лично соискателем рассмотрены подходы к использованию РСУЗ в интеллектуальных САУ.

7. Гришаков, В. Г. Особенности применения технологии CALS для управления высшим учебным заведением / В. Г. Гришаков, Д. В. Христенко, И. В. Логинов // Сборник научных трудов IX международной научно-методической конференцию вузов и факультетов телекоммуникаций -Санкт-Петербург, Петербургского государственного университета телекоммуникаций им. проф. М. А. Бонч-Бруевича, 2006. - С. 91-94. Лично соискателем рассмотрено использование подразделения администрирования АСУП.

8. Гришаков, В.Г. Особенности задач управления подразделения головного администрирования // Современные проблемы информатизации в проектировании и телекоммуникациях: Сб. трудов. Вып. 13 / Под ред. д.т.н., проф. О. Я. Кравца. - Воронеж: «Научная книга», 2008. - С. 41-42. Соискателем рассмотрены основные задачи подразделения головного администрирования.

9. Гришаков, В. Г. Особенности идентификации вычислительного кластера системой управления / В. Г. Гришаков, И. В. Логинов, А. В. Абдалов // материалы 1-й Всероссийской научно-технической конференции «Современные информационные технологии в деятельности органов государственной власти «Информтех-2008». - Курск: Курск, гос. техн. ун-т., 2008. - С. 124-125. Лично соискателем предложены механизмы взаимодействия РГИК и вычислительного кластера в его составе.

10. Автоматизированная система управления полунатурными и натурными экспериментальными стендами : свидетельство о государственной регистрации программ для ЭВМ № 2008610707/В. Г. Гришаков, Д. В. Христенко, И. В. Логинов, завлен.№2007615101 от 12.12.2007. Лично соискателем разработан прототип системы управления полунатурным и имитационным моделированием.

Гришаков Вадим Геннадьевич Автореферат диссертации на соискание ученой степени к.т.н.

Подписано в печать* t .Ci .2009 г. Формат 30x42/4. Печать офсетная.

Усл. печ. л. 1. Тираж 100 экз. Заказ № ^ Отпечатано в типографии Академии ФСО России 302034, г. Орел, ул. Приборостроительная 35.

СПИСОК ОБОЗНАЧЕНИЙ И СОКРАЩЕНИЙ.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СИСТЕМ АДМИНИСТРИРОВАНИЯ АСУП.

1.1 Анализ автоматизированных систем управления в иерархии управления предприятием.

1.2 Анализ процессов моделирования при принятии решений в процессе сопровождения АСУП.

1.3 Постановка задачи исследования.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 1.

ГЛАВА 2. МОДЕЛЬ ОРГАНИЗАЦИИ СИСТЕМЫ ДИСПЕТЧЕРИЗАЦИИ РСУЗ РАСПРЕДЕЛЕННОГО ГИБКОГО ИНСТРУМЕНТАЛЬНОГО КОМПЛЕКСА.

2.1 Создание функциональной модели системы диспетчеризации РСУ

2.2 Создание модели организации системы диспетчеризации распределенной системы управления запросами.

2.3 Способ распределенной обработки данных с распределенным управлением.

2.4 Анализ современных подходов к верификации распределенных вычислительных систем.

2.5. Верификация модели функционирования РСУЗ.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 2.

ГЛАВА 3. СОЗДАНИЕ ЯЗЫКА УПРАВЛЕНИЯ ЗАПРОСАМИ И ПРОЦЕССАМИ КОМПЛЕКСНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ И ИНТЕРПРЕТАТОР ДЛЯ РСУЗ РГИК.

3.1. Анализ процессов гибридного моделирования в РГИК.

3.2. Создание языка управления запросами и процессами комплексного моделирования компонентов АСУП.

3.3. Интерпретатор для языка управления запросами и процессами комплексного моделирования.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 3.

ГЛАВА 4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА РСУЗ РГИК В ПРОЦЕССЕ СОПРОВОЖДЕНИЯ АСУП.

4.1 Методика экспериментальной проверки РСУЗ на стенде полу натурного моделирования АСУП.

4.2 Разработка прототипа распределенного гибкого инструментального комплекса.

4.3 Экспериментальное исследование прототипа РГИК на актуальной задаче сопровождения АСУП.

4.4 Научно-технические предложения по организации распределенного гибридного моделирования при сопровождении АСУП.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 4.

Актуальность темы.

Промышленность переходит на выпуск продукции индивидуально под все группы потребителей. Стремление к более полному удовлетворению потребностей конкретных клиентов, а также более полному и эффективному использованию различных ресурсов требует использования производств, имеющих гибкую структуру бизнес-процессов, что приводит к появлению новых подходов, концепций и методологий в построении автоматизированной системы управления предприятием. Внедрение новых подходов к сопровождению АСУП в России осуществляется в рамках направлений информационной поддержки жизненного цикла изделий и интегрированной логистической поддержки [48,65].

Поддержание АСУП и ее компонентов на достаточном для успешного управления предприятием в рыночных условиях уровне, организуется системой административного управления. Важным элементом системы административного управления корпоративной АСУП является система головного администрирования АСУП, решающая задачи непосредственного администрирования АСУП и информационно-вычислительной сети предприятия. Эффективное использование моделирования в процессе принятия решения по сопровождению позволяет повысить эффективность администрирования. Совершенствование АСУП выполняется в направлении интеллектуализации систем административного управления, содержащих распределенные экспертно-моделирующие системы с распределенными гибкими инструментальными комплексами (РГИК), обеспечивающими выполнение комплексных запросов на моделирование — генерации гибридных моделей. Системы управления гибридным моделированием сложных компонентов АСУП включают множество серверов моделирования, задача эффективного управлениями которыми требует решения.

Цель исследования — повышение эффективности администрирования корпоративной ИВС в составе АСУП за счет совершенствования организации головной системы административного управления, в том числе системы моделирования в ее составе.

Объект исследования диссертационной работы — распределенная система управления запросами и процессами моделирования (РСУЗ) в составе РГИК подразделения головного администрирования АСУП.

Предмет исследования — комплекс моделей РСУЗ и ее существенного компонента - системы диспетчеризации.

В соответствии с целью были определена общая научная задача диссертационной работы: найти более эффективную функциональную модель организации РСУЗ с учетом условий достаточной верности (отсутствия существенных ошибок) и требований к затратам времени и ресурсов и сформулированы частные научные задачи:

1. Предложить функциональную модель распределенной системы управления запросами (РСУЗ) при условии переноса части функций по обеспечению выполнения гибридных моделей с персонала подразделения головного администрирования на аппаратно-программные средства РСУЗ, удовлетворяющую условиям верности, требованиям ресурсоемкости и оперативности.

2. Предложить модель организации системы диспетчеризации РСУЗ, обеспечивающую отсутствие тупиковых ситуаций зацикливаний в процессе функционирования, реализующую требования ресурсоемкости и оперативности.

3. Предложить вариант формального языка для системы диспетчеризации РСУЗ обладающий функциональной достаточностью для описания множества типов задач администрирования и процессов моделирования и разработать для него эффективный интерпретатор.

4. Предложить методику экспериментальной проверки РСУЗ, включающую выбор адекватного контрольного примера в виде важной задачи подразделения головного администрирования, построение макета

2. Предложен способ распределенной обработки информации с распределенным управлением, обеспечивающий выполнение запросов на распределенное моделирование. Способ защищен Патентом на изобретение РФ № 2231113 от 20.06.2004 г.

3. Предложен прототип РСУЗ в подразделениях сопровождения АСУП, что подтверждается ее использованием в ряде научно-исследовательских работ и деятельности предприятий.

Реализация результатов.

1. Экспертно-моделирующая сеть на базе \уеЬ-технологии в службе информационных технологий ЗАО «Орлэкс» (г. Орел).

2. Модель организации системы административного управления подразделения головного администрирования в системе сопровождения АСУП ООО «Инком» (г. Томск).

3. Прототип распределенной экспертно-моделирующей системы подразделения головного администрирования ИВС АСУП с средствами синхронизации для отдела ИВС ФГУП Омский НИИ приборостроения (г. Омск).

4. Модель организации системы административного управления подразделения администрирования АСУП, позволяющая использовать гибридное моделирование корпоративной информационно-вычислительной сети в процессе администрирования использована при разработке прототипа системы управления сопровождением АСУП института «Кибернетический центр» (г. Томск).

5. Прототип распределенного гибкого комплекса моделирования с механизмом диспетчеризации, гарантирующим результативность моделирования, использован при разработке перспективной АСУ комплексов обработки данных в ФГУП «НИИ «КВАНТ».

Апробация. Основные положения и результаты работы были доложены и обсуждены на международной научно-практической конференции «Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности» (2005 г.), международной научно-методической конференции вузов и факультетов телекоммуникаций (2006 г.), научно-практической конференции «Современные методы обработки информации -2005» (2005 г.)

Публикации. По теме диссертационного исследования опубликовано 10 работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, и заключения. Диссертация содержит 151 стр., 39 рисунков, 7 таблиц. Список литературы содержит 85 наименований.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 4

1. Предложен подход к верификации прототипа РГИК на основе тестовой сложной задачи сопровождения АСУП: разработка проекта модернизации КИВС путем добавления нового сегмента для организации работ выделенного подразделения. Целью верификации является проверка результативности при обработке комплексных запросов на моделирование. Указанные подход лег в основу методики экспериментальной проверки РСУЗ, выносимой на защиту.

2. Тестовая задача представлена в виде, предполагающем использование гибридной модели в процессе ее решения. Выбрана из множества доступных адекватная гибридная модель на основе имеющихся в прототипе РГИК частных моделей (использовались модели СМО различного типа). На основе гибридной модели был разработан сценарий на языке запросов для моделирования, предполагающий выполнение семи частных запросов на моделирование.

3. Предложена архитектура стенда для проведения экспериментов с прототипом РГИК, позволяющая оценить результативность гибридного моделирования, тем самым провести практическую верификацию предложенных проектных решений.

4. Проведены эксперименты с прототипом РГИК на основе тестовой задачи сопровождения АСУП при различном количестве используемых вычислительных узлов. Во всех случаях прототип РГИК сформировал схемы моделирования, на основе которых были получены их отображения на архитектуру вычислительной системы, обеспечивающие результативность выполнения комплексных запросов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Результатом проведенного исследования является доказательство пригодности функциональной модели РСУЗ, базирующейся на методах анализа структурно-топологических характеристик автоматизированных систем управления, отличающейся автоматизацией рутинных функций выполнения гибридных моделей. Предложена математическая модель системы диспетчеризации РСУЗ, обеспечивающая отсутствие тупиковых ситуаций и зацикливаний в процессе функционирования, удовлетворяющая требованиям ресурсоемкости и оперативности. Предложен, экспертно обоснован и экспериментально проверен вариант формального языка управления запросами и процессами моделирования, уменьшающий неопределенность и некорректность в описании запросов и исходных схем организации и выполнения моделирования и годный по показателю лексическая достаточность для описания множества типов задач администрирования и процессов моделирования. Для языка управления запросами и процессами моделирования предложена и экспериментально проверена на реализуемость формальная модель интерпретатора, годная по показателю верность интерпретации для всего множества запросов, представленных на ЯЗМ. Предложена методика проверки РСУЗ, базирующаяся на методах иерархического планирования экспериментов и позволяющая оценить пригодность РСУЗ. На основе актуального контрольного примера в виде важной задачи подразделения головного администрирования, макета РСУЗ с системой диспетчеризации в ее составе и макетов систем моделирования, был проведен эксперимент и проверены предложенные модель организации системы диспетчеризации, варианты ЯЗМ и интерпретатора. На основе результатов эксперимента сформулированы научно-технические предложения для построения РСУЗ в различных подразделениях головного администрирования АСУП.

1. Аверченков В.И., Кузнецов Д.О. Автоматизация обеспечения технологичности конструктивных форм сборочных соединений в условиях применения CAD / САМ / САЕ-систем // Вестн. компьютерн. и информ. технол. 2006. - N 1(19). - С.7-14.

2. Бакаев, В. В. Информационное обеспечение, поддержка и сопровождение жизненного цикла изделия Текст. / В. В. Бакаев, Е. В. Судов, В. А. Гомозоев и др. / под редакцией Бакаева В. В. — М.: Машиностроение-1, 2004. 624 с.

3. Баранов И. Ю., Пирогов В. В., Христенко Д. В. Интеллектуальная система административного управления развитием корпоративной информационно-вычислительной сети // "Датчики и системы". №6, 2001. с. 42-46

4. Блохин В. Г., Глудкин О. П., Гуров И. А., Ханин М. А. Современный эксперимент: подготовка, проведение, анализ результата. — М.: Радио и связь, 1997. — 232 с.

5. Бондарь A.B. Разработка интегрированной системы управления качеством наукоемких изделий: автореф. дис. . д-ра техн. наук / Воронеж, мех. завод. Брянск, 2008. - 33 с.

6. Бурдонов, И. Б. Обзор подходов к верификации распределенных систем Текст. / И. Б. Бурдонов, А. С. Косачев, В. Н. Пономаренко, В. 3. Шнитман. М.: ИСП РАН, 2003. - 52 е.: ил.

7. Бурдонов, И. Б. Теория конформности для функционального тестирования программных систем на основе формальных моделей Текст. : дис. . док. физ.-мат. наук : 05.13.11 : защищена 21.05.08 / Бурдонов Игорь Борисович. М, 2008. - 596 с.

8. Бурдонов, И. Б. Теория соответствия для систем с блокировками и разрушениями Текст. / И. Б. Бурдонов, А. С. Косарев, В. В. Кулямин. М.: «Наука». - 2008, 495 с.

9. Внедрение CALS-технологий в КБ приборостроительного и ИТ профиля / Везенов В.И., Свешников О.Г., Кондратов. С., Афанасьев А.Г. // Качество и ИЛИ (CALS) технологии. - 2004. - N 1(1). - С.86-87. - Библиогр.: 3 назв.

10. Гаврилов, Д. А. Управление производством на базе стандарта MRP II 2-е изд. Текст. СПб Питер, 2005 - 416 е.: ил. - ISBN 5-469-00920-3.

11. Гайдышев И. Анализ и обработка данных Текст. : специальный справочник. СПб.: Питер, 2001. - 752 е.: ил. - ISBN 5-31800220-Х.

12. Гвишиани Д. М. Многокритериальные задачи принятия решений Текст. / Под ред. Д. М. Гвишиани и С. В. Емельянова. — М.: машиностроение, 1978. — 192 е.: ил.

13. ГОСТ 24.701-86. Надежность автоматизированных систем управления: основные положения. — 11 с.

14. ГОСТ Р ИСО 10303-1-99. Системы автоматизации производства и их интеграция. Представление данных об изделии и обмен этими данными. Часть 1. Общие представления и основополагающие принципы. 11 с.

15. Гребнев, С. А. Подходы к решению проблемы интеграции АСУТП и АСУП Текст. / С. А. Гребнев, В. И. Кузякин, О. В. Синенко // Автоматизация в промышленности. — М.: 2003, №9. с. 28-30.

16. A.П. Кудинова, Г.Г. Матвиенко, В.Ф. Самохина. СПб.: Изд-во Политехи, унта, 2005.-с. 44-45.

17. Гришаков, В.Г. Архитектура современной АСУП CALS-типа Текст. //В.Г. Гришаков, Д. В. Христенко Депонированная в ВИНИТИ №24-В2006, 2006. 17 с.

18. Двоеглазов Д.В., Иванников А.Д., Матчин В.Т., Мордвинов

19. Деменков М.Е. Повышение эффективности конструкторско-технологического проектирования на основе интегрированной модели жизненного цикла изделий: автореф. дис. . канд. техн. наук / Моск. гос. технол. ун-т "Станкин". М., 2005. - 24 с.

20. Дешин М.А. Проектирование дирижаблей нового поколения на основе компьютерного моделирования с применением CALS-технологии // Новые информ. технологии: тез. докл. XV междунар. шк.-семинара. М.: МИЭМ, 2007.-С.171-172.

21. Дубов Ю. А., Травкин С. И., Якимец В. Н. Многокритериальные модели формирования и выбора вариантов систем Текст. М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1986. - 296 е.: ил. - (Теория и методы системного анализа).

22. Капустин Н. М. Автоматизация производственных процессов в машиностроении Текст. : Учеб. для втузов / Н. М. Капустин, П. М. Кузнецов, А. Г. Схиртладзе и др.; под ред. Н. М. Капустина. М.: Высш. шк., 2004. - 415 е.: ил. - ISBN 5-06-004583-8.

23. Котов В.Е. Сети Петри М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1984. — 160 с.

24. Кревский, И. Г. Формальные языки, грамматики и основы построения трансляторов: Учебное пособие Текст. / И. Г. Кревский, М. Н. Селиверстов, Григорьева К. В., под ред. А. М. Бершадского. — Пенза: Изд-во Пенз. гос. ун-та, 2002. 124 е.: ил.

25. Кузнецов Б. Ф. Стохастические модели и методы анализа информационно-измерительных систем АСУ ТП Текст. / Ангарск: Ангарская государственная техническая академия, 2007. — 180 е.: ил.

26. Курсин Д.А. Разработка модели управления жизненным циклом изделия на стадии эксплуатации // Вестн. машиностроения. 2005. -N 9. - С.79-85. - Библиогр.: 4 назв.

27. Кутузов О. И., Татарникова Т. М. Моделирование телекоммуникационных сетей. Учебное пособие. СПб.: СПбГУТ им. проф. М.А. Бонч-Бруевича, 1999.

28. Лалани С., Чандэк Р. ActiveX. Минск: Попурри, 2000. 624 с. ISBN 985-438-201-Х.

29. Лебеденко, Е. В. Исследование системы управления распределенного инструментального комплекса для администрирования корпоративных АСУП Текст. : дис. . канд. тех. наук : 05.13.06 : защищена 20.05.07 / Лебеденко Евгений Викторович. Орел, 2007. - 176 с.

30. Лебеденко, Е. В. Разработка алгоритма оптимального планирования распределения запросов в системах распределенного моделирования // Системы управления и информационные технологии, 2007, 2(27). С. 240-243.

31. Лебеденко, Е. В. Сравнение альтернатив распределенных систем управления гибридным моделированием объектов корпоративных информационно-вычислительных сетей / Е. В. Лебеденко, В. В. Пирогов, А. А. Воробьев // Датчики и системы, 2002, № 4. С. 7-10.

32. Мамиконов А. Г. Проектирование АСУ Текст. : Учебник для спец. «АСУ» вузов. — М.: Высш. шк., 1987. — 303 е.: ил.

33. Марка Д., МакГоуэн К. Методология структурного анализа и проектирования. — М.: МетаТехнология, 1993. — 240 с.

34. Мелихов, А. Н. Теория алгоритмов и формальных языков

35. Текст. / А. Н. Мелихов, В. И. Кодачигов Таганрог: ТРГУ, 2006. - 80 е.: ил.

36. Меньков, А. В. Теоретические основы автоматизированного управления / А. В. Меньков, В. А. Острейковский. — Учебник для вузов. М.: Издательство Оникс, 2005. - 640 е.: ил. - ISBN 5-488-00129-8.

37. Мирошник И. В. Теория автоматического управления. Нелинейные и оптимальные системы Текст. СПб.: Питер, 2006. - 272 е.: ил. - (Серия «Учебное пособие»). - ISBN 5-469-00351-5.

38. Монтгомери, Д. К. Планирование экспериментов и анализ данных: пер. с англ. JI: Судостроение, 1980. - 384 с.

39. Мусаев, А. А. Автоматизация, диспетчерских производственных процессов промышленных предприятий Текст. / А. А. Мусаев, Ю. М. Шерстюк // Автоматизация в промышленности. М.: 2003, №9. с. 36-43.

40. Мусаев, А. А. Интеграция автоматизированных систем управления крупных промышленных предприятий: принципы, проблемы, решения Текст. / А. А. Мусаев, Ю. М. Шерстюк // Автоматизация в промышленности. М.: 2003, №10.

41. Негойце К. Применение теории систем к проблемам управления Текст. — М.: Издательство «Мир», 1981. — 183 е.: ил. (в пер.).

42. Непейвода Н. Н. Стили и методы программирования: Курс лекций: Учеб. пособие. — Интернет-ун-т информ.технологий, 2005. — ISBN 5-95560-023-0.

43. Норенков, И. П. Информационная поддержка наукоемких изделий. CALS-технологии Текст. / И. П. Норенков, П. К. Кузьмин М.: Изд-во МВТУ им. Баумана, 2002. - 320 с.

44. О'Лири, Д. ERP системы. Современное планирование и управление ресурсами предприятия. Выбор, внедрение, эксплуатация Текст. / Дэниел О'Лири; [Пер. с англ. Ю. И. Водяновой]. М.: ООО «Вершина», 2004. - 272 е.: ил. - ISBN - 5-94696-067-9.

45. Окулесский В.А., Портной В.О. Развитие и совершенствование системы обеспечения качества продукции с использованием CALS-технологий функционального и информационного моделирования // ИТПП. 2000. - N 2. - С.6-13.

46. Олзоева С. И. Распределенное моделирование в задачах разработки АСУ. Улан-Удэ: Издательство ВСГТУ, 2005. - 219 с.

47. Певзнер Л. Д. Теория систем управления Текст. — М.: издательство Московского государственного горного университета, 2002. — 472 с. ISBN 5-7418-0076-9 (в пер.).

48. Пентус, А. Е. Теория формальных языков : учебное пособие Текст. / А. Е. Пентус, М. Р. Пентус. М.: Изд-во ЦПИ при механико-математическом ф-те МГУ, 2004. — 80 с.

49. Пуцко Н. Н. Разработка методов и средств оценки эффективности функционирования web-серверов : дисс. канд. технич. наук : 05.13.13. Москва, 2005. - 121 с. : ил.

50. Р 50.1.028-2001. Информационная технология поддержки жизненного цикла продукции. Методология функционального проектирования. — 54 с.

51. РоговС., НамиотД. Тестирование производительности Web-серверов // Открытые системы . 2002 . №12. С. 55-59.

52. Самарский, А. А. "Компьютеры, модели, вычислительный эксперимент". Москва "Наука" 1988. 176 с.

53. Советов Б. Я., Яковлев С. А. Моделирование систем Текст. М.: издательство Высшая школа, 2007. - 343 с. - ISBN 978-5-06-003860-6 (в пер.).

54. Трояновский В. М. Информационно-управляющие системы и прикладная теория случайных процессов Текст. : Учебное пособие. М.: Гелиос АРВ, 2004. - 304 е.: ил. - ISBN 5-85438-011-0.

55. Хопкрофт, Джон. Э. Введение в теорию автоматов, языков и вычислений Текст. / Джон Э. Хопкрофт, Р. Мотвани, Д. Д. Ульман. 2-е изд.: Пер. с англ. — М.: Издательский дом «Вильяме», 2002. — 528 е.: ил. — парал. Тит. Англ. ISBN 5-8459-0261-4 (рус).

56. Христенко Д. В., Лебеденко Е. В., Воробьев А. А. Сеть распределенных экспертно-моделирующих систем и методика оценки ее качества // Известия ОрелГТУ. № 1, 2008. с. 44-52

57. Христенко, Д. В. Разработка системы административного управления корпоративной информационно-вычислительной сети Текст. : дис. . канд. тех. наук : 05.13.06 : защищена 20.05.08 / Христенко Дмитрий Викторович. — Орел, 2008. 200 с.

58. Шалыто А. Технология автоматного программирования // «Мир ПК», 2003. №10, С.74-78.

59. Яблочников, Е. И. ИПИ-технологии в приборостроении Текст. / Е. И. Яблочников, В. И. Молочник, А. А. Миронов. СПб.: СПбГУИТМО, 2008. - 128 с.

60. Якобовский, М. В. Распределенные системы и сети. Учебное пособие. М.: МГТУ «Станкин», 2000. — 118 е., ил.

61. Bozga, M. Automated validation of distributed software using the IF environment. / M. Bozga, S. Graf, L. Mounier / In S.D. Stoller and W. Visser,editors, Workshop on Software Model-Checking, associated with CAV'01 (Paris, France) July 2001.

62. Chandy, K. M. and J. Misra (1981). "Asynchronous Distributed Simulation via a Sequence of Parallel Computations." Communications of the ACM 24(4): 198-205.

63. Dahl, O. Structured Programming / Dahl, O., Dijkstra, E. and Hoare, C.A.R. London.: England: Academic Press, 1972.

64. David S. FrankeJ. Model Driven Architecture: Applying MDA to Enterprise Computing. John Wiley & Sons, 2003. ISBN 0-471-31920-1.

65. Perakath Benjamin, Kumar V. Akella, Kaiser Malek, Ronald Fernandes. An Ontology Driven Framework For Process-Oriented Applications. Proceedings of the 2005 Winter Simulation Conference M. E. Kuhl, N. M. Steiger, F. B. Armstrong, and J. A. Joines, eds.

66. Richard E. Nance. Distributed Simulation With Federated Models: Expectations, Realizations And Limitations. In Proceedings of the 1999 Winter Simulation Conference. P. A. Farrington, H. B. Nembhard, D. T. Sturrock, and G. W. Evans, eds. pp. 1026-1031.

67. Rembold U., Blume C., Dillmann R. Computer-integrated manufacturing technology and systems. New York: M. Dekker, 1985.- 790.

68. S. Gilmore and J. Hillston. The PEPA workbench: a tool to support a process algebra-based approach to performance modelling. In Computer Performance Evaluation, Modeling Techniques and Tools, LNCS 794: 353-368, Springer-Verlag, 1994.