На правах рукописи

Ен Тве

Модели и методики повышения эффективности

процессов проектирования автоматизированных систем

сопровождения и контроля работ со структурной адаптацией

Специальность: 05.13.06.

Автоматизация и управление технологическими процессами и

производствами (в приборостроении)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва, 2010

Работа выполнена на кафедре «Информатика и программное обеспечение вычислительных систем» в Московском государственном институте электронной техники (технический университет).

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Гагарина Лариса Геннадьевна

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Бондаревский Аркадий Самуилович кандидат технических наук, доцент Федоров Алексей Роальдович

Ведущая организация: ООО «НТЦ Компонент»

Защита состоится «22» апреля 2010 года в 16:00 на заседании диссертационного совета Д 212.134.04 при Московском Государственном Институте Электронной Техники (Техническом Университете) по адресу: 124498, Москва, Зеленоград, проезд 4806, МИЭТ

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МИЭТ.

Автореферат разослан «17» апреля 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук, профессор А.И. Погалов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. Научно-технический прогресс привел к значительному расширению спектра задач, решаемых с помощью вычислительных машин и информационных технологий. В настоящее время одной из основных задач, обеспечивающих эффективное функционирование предприятий приборостроения и других отраслей промышленности, является рациональное использование ресурсов предприятий на всех этапах жизненного цикла производимой продукции. Все вышесказанное делает необходимым разработку автоматизированных систем сопровождения и контроля работ (АССКР). Изменяющиеся в процессе эксплуатации условия функционирования АССКР требуют модификации самих систем, что фактически означает необходимость повторного прохождения почти всего цикла профессиональной разработки.

Необходимость введения адаптации отмечают и разработчики АССКР компаний ЗАО «ВЕГА ПЛЮС», ЗАО «АйСиТи Автоматизация», Холдинга «Информтест», ЗАО РТСофт, КСКАвтоматизация, ГосНИИСИ, поскольку им приходится создавать систему при значительной априорной неопределенности об условиях ее функционирования. При этом усреднение поведения среды позволяет спроектировать систему, оптимально работающую только при среднем состоянии среды. Всякое же отклонение среды от среднего приводит к неоптимальности функционирования системы.

Именно поэтому так важно вводить в систему адаптирующие подсистемы, с тем чтобы поддерживать ее эффективность в оптимальном состоянии независимо от состояния среды. C учетом особенностей сложных систем, адаптацию в широком смысле можно определить как процесс целенаправленного изменения параметров и структуры системы, который состоит в определении критериев ее функционирования и выполнении этих критериев.

Все вышесказанное делает необходимым разработку АССКР со структурной адаптацией, поскольку структурные вариации при адаптации АССКР обладают значительно большим эффектом, чем параметрические. Введение структурной адаптации в АССКР на этапе ее проектирования ставит перед разработчиками ряд сложных научнопрактических задач, в том числе задачу эффективной загрузки компонентов системы и снижение времени проектирования системы.

Результаты исследований, направленных на разработку теоретических основ, методов и средств адаптации изложены в работах отечественных и зарубежных ученых: Н.А. Бернштейн, Г.С. Альтшуллер, Л.А.

Растригин, Д.П. Деревицкий, А.Л. Фрадков, В.Г. Срагович, В.Н. Фомин, В.А. Якубович и др., однако в настоящее время перечисленные проблемы до сих пор остаются открытыми. Таким образом, актуальными являются исследования, направленные на создание моделей и методик повышения эффективности процессов проектирования автоматизированных систем сопровождения и контроля работ со структурной адаптацией.

Предмет и объект исследования. Объектом исследования являются автоматизированные системы сопровождения и контроля работ для производственных и технологических процессов. Предметом исследования и разработки являются модели и методики, позволяющие повысить эффективность процессов проектирования таких систем за счет структурной адаптации.

Проблемная ситуация, сложившаяся в области объекта исследований. Внесение изменений в АССКР на этапе эксплуатации затруднено необходимостью оценки информации об условиях ее функционирования и принятия решений о структурных изменениях АССКР. Проблема состоит в разработке моделей и методик, позволяющих повысить эффективность модификации структуры АССКР на этапе эксплуатации в зависимости от текущих параметров загрузки ее компонентов.

Цель и задачи исследования. Целью работы является разработка моделей и методик, позволяющих повысить эффективность работ по проектированию и модификации АССКР за счет использования структурной адаптации. Для достижения указанной цели в работе необходимо решить следующие задачи:

- формализация процессов проектирования АССКР со структурной адаптацией;

- разработка методики проектирования АССКР по временному критерию и оценка ее эффективности;

- cоздание математической модели процесса обслуживания в многоканальных АССКР;

- разработка математической модели состояний АССКР при различной производительности ее узлов;

- разработка архитектуры АССКР со структурной адаптацией на основе предложенных моделей и методик;

- имитационное моделирование разработанных научных положений.

Методы исследования. В диссертационной работе использованы методы системного анализа, автоматического управления, дискретной математики, теоретико-графовые методы, методы теории массового обслуживания. Моделирование и проверка результатов выполнены на ЭВМ. При разработке программ моделирования использованы методы объектно-ориентированного и структурного программирования.

Научная новизна. В диссертационной работе решена научнопрактическая проблема создания эффективных моделей и методик проектирования АССКР со структурной адаптацией, обеспечивающих рациональную загрузку компонентов системы и снижение времени ее проектирования. Получены новые научные результаты, а именно:

- предложена методика проектирования АССКР со структурной адаптацией, позволяющая на основе теории графов оценить время разработки, этапы и последовательность работ по созданию и модификации АССКР;

- разработана математическая модель процесса обслуживания в многоканальной АССКР, направленная на обоснование требований к характеристикам устройств, рациональный выбор конфигурации АССКР и сокращение затрат на обеспечение функциональности при нестационарных интенсивностях потоков заявок и объемах обработки;

- предложена математическая модель состояний АССКР, определяющая предельный закон распределения числа загруженных каналов в зависимости от характеристик потока заявок и производительности системы;

- предложена архитектура АССКР со структурной адаптацией, разработаны и программно реализованы методики моделирования интенсивности информационных потоков и загрузки компонентов системы и модели процесса обслуживания в многоканальной АССКР, позволяющие оценить соответствие выбранной конфигурации экстремальным условиям эксплуатации системы во время пиковых нагрузок.

Практическая значимость работы заключается в повышении эффективности автоматизированных систем контроля и сопровождения работ со структурной адаптацией. Гибкость предложенных решений делает возможным их применение при сопровождении и контроле работ в приборостроении, микроэлектронике, авиационной промышленности, энергетике и др. Впервые предложенная методика проектирования АССКР со структурной адаптацией позволяет на этапе эксплуатации учесть изменяющиеся условия функционирования системы. Создание АССКР на основе разработанной методики резко сокращает трудоемкость модификации АССКР.

Анализ эффективности применения структурной адаптации в АССКР показал, что длительность этапов разработки и сопровождения АССКР сокращается на 20-40%; а начиная со второго образца АССКР со структурной адаптацией, снижение трудоемкости может достигать 50 % (в зависимости от числа рециклов).

Обосновано, что с помощью структурной адаптации и устранения дисбаланса загрузки компонентов обеспечивается снижение среднего времени пребывания заявок в сети в 50 раз, а числа заявок, находящихся в очередях – в 100 раз.

определяется корректным применением строго математического аппарата и подтверждается результатами имитационного моделирования, доказавшими преимущества предложенных в работе моделей и методик, выразившимися в снижении трудоемкости процессов проектирования систем и загрузки ее компонентов.

Внедрение результатов работы. Диссертационная работа выполнялась в соответствии с планом научно-технических исследований кафедры ИПОВС МИЭТ и является составной частью научно-исследовательской работы «Теоретические основы интеллектуализации поддержки принятия решений», проводимой в рамках тематического плана МИЭТ. Результаты диссертационной работы используются в учебном процессе кафедры ИПОВС МИЭТ в курсах «Проектирование информационных систем», «Компьютерные технологии в науке и образовании». Внедрение подтверждено соответствующим актом.

Личный вклад автора. Все основные результаты получены автором лично, главными из них являются:

- формализация процессов проектирования АССКР со структурной адаптацией;

- методика проектирования АССКР со структурной адаптацией;

- математическая модель процесса обслуживания в многоканальной - математическая модель состояний автоматизированной системы сопровождения и контроля работ;

- архитектура АССКР со структурной адаптацией;

- имитационная модель типовой АССКР с 15-узлами;

- имитационные модели процесса обслуживания в многоканальной - программная реализация предложенных моделей и методик.

На защиту выносятся:

1. Результаты анализа характеристик АССКР, методов и средств автоматизированных систем.

2. Формализация процессов проектирования АССКР со структурной адаптацией.

3. Методика проектирования АССКР по временному критерию и результаты оценки ее эффективности.

4. Математические модели состояний и процесса обслуживания в многоканальной АССКР со структурной адаптацией.

5. Архитектура АССКР со структурной адаптацией.

6. Результаты имитационного моделирования, апробации и внедрения разработанных научных положений.

Апробация работы. Основные результаты исследования были представлены на 6 международных, всероссийских и межвузовских научных конференциях:

- 13ая всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Микроэлектроника и информатика – 2006»

- г. Москва, МИЭТ, 2006 г;

- 14ая всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Микроэлектроника и информатика – 2007»

- г. Москва, МИЭТ, 2007 г;

- 1ая всероссийская межвузовская научно-техническая конференция «Актуальные проблемы информации. Развитие информационной инфраструктуры, технологий и систем – 2007» - г. Москва, МИЭТ, - 15ая всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Микроэлектроника и информатика – 2008»

- г. Москва, МИЭТ, 2008 г;

- 2ая всероссийская межвузовская научно-техническая конференция «Актуальные проблемы информации. Развитие информационной инфраструктуры, технологий и систем – 2008» - г. Москва, МИЭТ, - 16ая всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Микроэлектроника и информатика – 2009»

- г. Москва, МИЭТ, 2009 г.

Публикации. По результатам проведенных научных исследований опубликовано 12 работ, в том числе 3 статьи в изданиях, входящих в перечень ВАК, без соавторов опубликовано 9 работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, глав, заключения, списка литературы и приложений. Работа содержит 144 страницы основного текста, 39 рисунков, 11 таблиц, список литературы из 101 наименования и 3 приложения. Приложения содержат листинги программ; копии документов о внедрении и использовании.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении обосновывается актуальность темы диссертации, формулируются общие проблемы, цели и задачи исследования, научное и практическое значение полученных результатов, рассматривается структура диссертации и взаимосвязь отдельных глав.

В первой главе проанализирована область автоматизированного сопровождения и контроля работ, выделены ключевые понятия в данной области, факторы, влияющие на эффективность сопровождения и контроля исполнения работ. Представлена обобщенная математическая модель для решения задачи управления по результатам контроля. Показано, что в общем виде задача сопровождения работ и управления по результатам контроля исполнения работ сводится к введению такого управляющего воздействия, чтобы:

где i - допустимое отклонение измеренных значений показателей от их плановых значений; xi0 - заданные (плановые) контролируемые величины и показатели, xi - фактические значения показателей.

Проведен системный анализ функциональных возможностей современных АССКР. В результате анализа показано, что ни одна из рассмотренных систем не обладает возможностями адаптации. При этом высокая функциональность и сложность настройки АССКР удлиняет их внедрение и адаптацию к потребностям конкретной организации, что влечет необходимость дополнительных затрат и привлечения предприятия-разработчика системы.

Исследованы методы проектирования АССКР, показано, что на практике применяют сочетание нескольких методов автоматизации.

Выявлены основные нефункциональные требования к средствам проектирования АССКР, в частности, оперативное регулирование мощности для масштабирования, открытость, неоднородность, разделение ресурсов, отказоустойчивость, прозрачность.

При исследовании подходов к адаптации рассмотрены параметрическая, структурная адаптация, адаптация объекта, адаптация целей управления. Показано, что дестабилизирующими факторами при функционировании АССКР являются потоки заявок на обработку информации (их интенсивность и требуемые ресурсы), помехи в каналах связи ЭВМ, ненадежность отдельных элементов и др. Наличие информации о состоянии этих факторов и модели АССКР позволило бы решить соответствующую оптимизационную задачу и определить, какие меры необходимы для возврата АССКР в оптимальное по заданным критериям состояние. Выделены специфические черты АССКР как объекта адаптации. Обоснована перспективность использования структурной адаптации для АССКР.

Определены цели и задачи диссертационных исследований, направленные на создание моделей и методик повышения эффективности процессов проектирования автоматизированных систем сопровождения и контроля работ со структурной адаптацией, обеспечивающие рациональную загрузку компонентов системы и снижение времени ее проектирования.

Во второй главе рассмотрен процесс проектирования АССКР со структурной адаптацией. Предложена методика проектирования АССКР по временному критерию и проведена оценка ее эффективности.

Проведена формализация процессов проектирования АССКР со структурной адаптацией. Общая задача структурной адаптации может быть сформулирована как задача минимизации функционала интегральных затрат на рассматриваемом интервале:

где q ( t ) - распределенные во времени затраты на модификацию АССКР; x = { x1, x2,..., xn } - вектор параметров системы; ( x ) функция, описывающая правила формирования структуры системы;

( y, t ) функция, учитывающая распределенное во времени влияние на q ( t ) вектора инструментов модификации y = { y1, y2,..., yk }.

Предложена методика проектирования АССКР со структурной адаптацией, позволяющая оценить временной критерий разработки на основе теории графов, отражающих состав и последовательность работ по созданию и модификации АССКР. Проведено исследование жизненного цикла АССКР, обосновано сокращение сроков создания и модификации АССКР за счет применения адаптации. По сравнительному временному критерию и графам работ на всех этапах жизненного цикла АССКР обоснована высокая эффективность предложенной методики создания АССКР со структурной адаптацией.

Согласно концепции структурной адаптации в АССКР функции настройки и частичной модификации АССКР могут быть выполнены в процессе эксплуатации путем автоматизации, без привлечения разработчика. В работе показано, что применение структурной адаптации при создании и модификации АССКР приводит к сокращению числа работ в жизненном цикле на этапах технического и рабочего проектирования, а также к автоматизации некоторых этапов модификации АССКР (рис. 1).

Традиционный путь АССКР с адаптацией Суммарную относительную трудоемкость S проектирования АССКР предложено оценивать с использованием нагруженных графов работ по формуле:

где mip - число рециклов из вершины i в вершину p, si - известные статистические данные относительной трудоемкости работ в жизненном цикле АССКР.

Рассмотрены ситуации однократного возврата с каждого этапа к предыдущему и увеличения числа рециклов вдоль графа от 1 до 5 с возвратами на несколько этапов назад.

Для оценки применения структурной адаптации на этапах создания новых образцов АССКР примем следующие допущения: однотипные работы при разных подходах подразумевают одинаковую трудоемкость;

работы внутри каждого отдельного этапа жизненного цикла (ЖЦ) имеют равную продолжительность независимо от подхода;

автоматизированные действия занимают в 10 раз меньше времени, чем неавтоматизированные; соотношения времени на различных этапах (текущий номер этапа обозначим через i ) составляют:

i = 1 - предпроектная стадия (6 % длительности ЖЦ);

i = 2 - техническое проектирование (5 % длительности ЖЦ);

i = 3 - рабочее проектирование (22 % длительности ЖЦ);

i = 4 - сопровождение (67 % длительности ЖЦ).

Если обозначить длительность ЖЦ при традиционном подходе через T0 и абсолютные длительности работ i -го этапа как i, то на основании принятых допущений запишем следующие соотношения:

откуда 1 = 0.03T0, 2 = 0.0625T0, 3 = 0.0733T0, 4 = 0.0957T0.

Для первой АССКР со структурной адаптацией длительность ЖЦ при принятых допущениях составит:

для второй и последующих АССКР Таким образом, T0 = 1.2, T0 = 1.6.

При принятых допущениях можно заключить, что с введением адаптации длительность этапов разработки и сопровождения АССКР сокращается на 20-40%.

В третьей главе проведен анализ функционирования АССКР со структурной адаптацией и моделирование информационных потоков АССКР со структурной адаптацией.

Работоспособность АССКР состоит в правильном выполнении заданных функций, т.е. в правильной реализации заданного множества алгоритмов обработки материальных и информационных потоков.

Эффективность проектирования АССКР заключается в ограниченности или минимальности разного рода затрат, связанных с разработкой и применением АССКР. К показателям эффективности АССКР относятся показатели производительности, например, средние значения времён ответа АССКР на разные типы запросов, средние числа задач разного типа, решаемых системой в единицу времени, коэффициенты загрузки устройств АССКР и другие показатели.

использован математический аппарат теории массового обслуживания.

Аналитические методы расчета характеристик АССКР базируются на анализе экспоненциальных разомкнутых сетей массового обслуживания (СеМО), где в качестве узлов могут выступать как одноканальные, так и многоканальные системы массового обслуживания (СМО), имеется очередь неограниченной длины, длительности обслуживания заявок во всех узлах сети представляют собой случайные величины, распределенные по экспоненциальному закону, обслуживание заявок в каждом узле осуществляется по бесприоритетному принципу FIFO. При использовании такого математического аппарата удается получить аналитические модели для решения широкого круга задач исследования систем.

осуществляется по следующей методике:

- расчет коэффициентов передач j и интенсивностей потоков заявок j = j 0 в узлах j = 1, n СеМО;

- проверка условия отсутствия перегрузок в СеМО 0 < min 1, 2,..., n, где K j - количество устройств, b j b1 2b2 n bn длительность обслуживания заявок в узле j ;

- расчет узловых характеристик (время ожидания заявок в очереди и пребывания в системе, длина очереди и число заявок в системе, среднее число занятых приборов и т.д.);

- расчет сетевых характеристик (среднее число заявок, ожидающих обслуживания в сети, и среднее число заявок, находящихся в сети, среднее время ожидания и среднее время пребывания заявок в сети).

Предложенная методика позволяет выявлять перегрузки СеМО АССКР, моделировать варианты разгрузки узких мест за счет использования структурной адаптации АССКР.

Математическая модель обслуживания в многоканальном узле АССКР как разомкнутой СМО M/M/n в стационарном режиме может быть представлена следующим образом. Пусть - интенсивность потока заявок, - интенсивность обслуживания, n - число устройств узла. Тогда вероятность отсутствия в АССКР заявок, нуждающихся в обработке, определяется из выражения:

Вероятность того, что все устройства узла заняты обслуживанием заявок:

Среднее время ожидания обслуживания:

Среднее число заявок, ожидающих обслуживания в очереди:

В работе также представлены аналитические выражения и для таких характеристик АССКР, как:

- вероятность того, что в узле (в т.ч. в очереди) находится k заявок;

- вероятность того, что время ожидания обслуживания больше t ;

- среднее число заявок в узле (в очереди и обслуживаемых данным узлом);

- среднее число устройств, занятых обслуживанием заявок в узле;

- среднее число свободных устройств в узле.

Данная модель может быть использована для обоснования требований к характеристикам устройств АССКР (при n = const ) или решения технико-экономической задачи оптимизации конфигурации АССКР, в том числе при переменных интенсивностях потоков заявок и объемах обработки.

Математическая модель состояний АССКР при различной производительности ее узлов может быть описана с помощью СеМО. В диссертации приведены аналитические зависимости для АССКР, состоящей из двух узлов с различной производительностью (интенсивностью обслуживания), причем заявка, которая поступает в момент отсутствия в системе других заявок, может поступить на обслуживание в любой из двух узлов. Данная математическая модель обобщена для случая n параллельно работающих узлов, каждый из которых обладает собственной производительностью n.

Пусть поток заявок пуассоновский, перед входом в систему заявки поступают в неограниченную очередь емкостью s, распределение времени обслуживания экспоненциальное, вероятности состояний системы обозначим через p0, p1, p2, p3,..., pn.

Для гибкого распределения потока заявок на канал j введена функция f ( j ).

Вероятности состояний каналов при 1 k n :

Вероятности для состояний очереди при s 1 :

Среднее число заявок в очереди:

Полученные формулы дают предельный закон распределения числа занятых каналов в зависимости от характеристик потока заявок и производительности системы обслуживания в АССКР. С помощью предложенного математического аппарата можно проанализировать работу АССКР в целом, получить различные параметры состояний системы, на основе которых сделать вывод об эффективности ее работы.

В четвертой главе проведено имитационное моделирование и оценка эффективности полученных результатов.

При разработке архитектуры АССКР со структурной адаптацией обоснована необходимость введения помимо основного контура управления дополнительного контура адаптации.

В диссертации предложена архитектура АССКР со структурной адаптацией (рис.2), позволяющая определять предельную интенсивность потока заказов на производство в условиях имеющихся производственных мощностей; определять возможные последствия при интенсивности, превышающей предельную; выявлять узкие места в организации производственного процесса; моделировать различные подходы к разгрузке узких мест; моделировать конфигурацию АССКР для заданной интенсивности входного потока с возможностью минимизации различных параметров (узловых и сетевых характеристик).

Проведено имитационное моделирование интенсивности информационных потоков и загрузки компонентов типовой АССКР сборочного производства, состоящей из 15 узлов, граф которой представлен на рис. 3. Программа моделирования написана на языке Java. Обработка данных численных экспериментов осуществлялась на базе MS Excel.

Устройства маркировки выполнении техпроцесса на участках автоматического производства Рис. 2. Архитектура АССКР со структурной адаптацией Рис.3 Граф АССКР как разомкнутой экспоненциальной сетевой модели В приведенном графе АССКР приняты следующие обозначения узлов: узел 1 – участок комплектования; узел 2 –участок монтажа; узел 3 – участок визуального контроля; узел 4 – участок первого функционального контроля; узел 5 – участок нанесения покрытия; узел 6 – участок второго функционального контроля и регулировки; узел 7 – участок сборки; узел 8 – участок третьего функционального контроля и регулировки; узел 9 – участок испытаний; узел 10 – участок упаковки;

узел 11 – участок устранения дефектов первоначального монтажа; узел 12 – участок перемонтажа; узел 13 – участок визуального контроля изменений; узел 14 – участок корректировки покрытия; узел 15 – участок разборки.

Система линейных алгебраических уравнений для расчета интенсивностей потоков заявок в узлах данной СеМО имеет вид:

где pij вероятность того, что заявка после обслуживания в узле i перейдет в узел j.

В результате анализа производительности выявлено, что наиболее загруженными компонентами системы являются участок испытаний и участок регулировки. Увеличение интенсивности поступления заявок в АССКР на 36 % (с 0 = 0,05 c 1 до 0 = 0,068 c 1 ) привело к резкому росту значений сетевых характеристик. В частности, среднее время пребывания заявок в сети выросло в 9,38 раза, а число заявок, находящихся в очередях – в 21 раз. Выявлено, что узким местом, является узел 9 (участок испытаний), загрузка которого много больше загрузок других узлов и составляет 9 = 0,979. В этом узле характеристики обслуживания заявок выросли наиболее существенно:

среднее время пребывания заявок в 13 раз (с 57 до 770 секунд), а средняя длина очереди – почти в 25 раз (с 1,85 до 46 заявок). С помощью структурной адаптации и устранения дисбаланса загрузки компонентов обеспечено снижение среднего времени пребывания заявок в сети в 50 раз, а числа заявок, находящихся в очередях – в 100 раз.

Также в работе проведено имитационное моделирование процесса обслуживания заявок в многоканальных узлах АССКР на примере сборочного производства. Некоторые результаты моделирования представлены на рис. 4-6.

Значения параметров, % Рис. 4. Зависимость вероятностных параметров функционирования Значения параметров, ед.

Рис. 5. Зависимость числа заявок в очереди и в узле от числа устройств Рис. 6. Зависимость среднего времени ожидания обслуживания от числа Анализ результатов расчетов и данных, представленных на рис. 4показывает, что при заданных характеристиках обслуживания при числе каналов в узле, равном 9 единицам, среднее время ожидания в очереди составляет ~0,6 минуты; средняя длина очереди ~0,1 заявки;

вероятность ожидания обслуживания дольше 10 минут не превышает ~2,1%; из 9 устройств в среднем постоянно заняты ~5,1 каналов;

вероятность образования очереди заявок на обслуживание составляет ~8,1%.

Дальнейшее увеличение числа каналов обслуживания не существенно влияет на основные параметры, характеризующие эффективность функционирования данного узла АССКР, в частности среднее количество заявок, находящихся в узле, остается неизменным.

При моделировании зависимости параметров АССКР от интенсивности потока заявок при фиксированных значениях количества устройств узла и среднего времени обслуживания заявок выявлено, что выбранная конфигурация многоканального узла АССКР соответствует экстремальным условиям эксплуатации во время пиковых нагрузок при максимальной интенсивности входного потока заявок равной 10 час-1, не приводящей к перегрузке устройств узла и созданию экспоненциально возрастающих очередей.

Моделирование переходного процесса функционирования многоканальной АССКР выбранной конфигурации проводилось при следующих параметрах: средняя интенсивность потока заявок 10 час-1, время обслуживания 30 минут, длительность простоя на ремонте 3 часа, в течение простоя в очереди скопилось 30 требующих обслуживания заявок.

Показано (рис.7), что в данных условиях выбранная конфигурация многоканального узла АССКР выходит на стационарный режим за время 8 часов.

Таким образом, можно заключить, что предложенная автором диссертации модель обслуживания в многоканальных узлах АССКР позволяет оценивать зависимости вероятностных, количественных и временных параметров от структуры многоканального узла АССКР и использовать полученные оценки для структурной адаптации АССКР.

Значения параметров, % диссертационной работы и сформулированы основные выводы.

В приложениях представлены документы, подтверждающие внедрение результатов диссертационной работы, а также фрагменты программного кода моделирования процесса проектирования АССКР со структурной адаптацией.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

В ходе выполнения диссертационной работы разработаны модели и методики повышения эффективности процессов проектирования автоматизированных систем сопровождения и контроля работ со структурной адаптацией, при этом получены следующие научные результаты.

автоматизированных систем сопровождения и контроля работ со структурной адаптацией решения задач рациональной загрузки компонентов системы и снижения времени их проектирования.

2. Проведена формализация процессов проектирования АССКР со структурной адаптацией и введен интегральный показатель затрат на модификацию как функционал от параметров системы.

3. Предложена методика проектирования АССКР со структурной адаптацией, позволяющая на основе теории графов оценить время разработки, этапы и последовательность работ по созданию и модификации АССКР.

4. Анализ эффективности применения структурной адаптации в АССКР показал, что длительность этапов разработки и сопровождения АССКР сокращается на 20-40%; а начиная со второго образца АССКР со структурной адаптацией, снижение трудоемкости может достигать 50 % (в зависимости от числа рециклов).

5. Разработана математическая модель процесса обслуживания в многоканальной АССКР, направленная на обоснование требований к характеристикам устройств, рациональный выбор конфигурации АССКР и сокращение затрат на обеспечение функциональности при нестационарных интенсивностях потоков заявок и объемах обработки.

автоматизированной системы сопровождения и контроля работ, определяющая предельный закон распределения числа загруженных каналов в зависимости от характеристик потока заявок и производительности системы.

7. Предложена архитектура АССКР со структурной адаптацией, на языке Java программно реализована методика моделирования интенсивности информационных потоков и загрузки компонентов системы.

8. Разработана имитационная модель типовой АССКР с 15узлами, проведен анализ производительности и выявлены наиболее загруженные компоненты системы. Обосновано, что с помощью структурной адаптации и устранения дисбаланса загрузки компонентов обеспечивается снижение среднего времени пребывания заявок в сети в 50 раз, а числа заявок, находящихся в очередях – в 100 раз.

9. Разработаны и программно реализованы имитационные модели процесса обслуживания в многоканальной АССКР, позволяющие оценить соответствие выбранной конфигурации экстремальным условиям эксплуатации системы во время пиковых нагрузок.

10. Результаты диссертационных исследований внедрены в учебный процесс Московского государственного института электронной техники (технический университет).

Список опубликованных работ по теме диссертации 1. Ен Тве, Гагарина Л. Г., Румянцева Е. Л. Формализация структурно-параметрической адаптации в распределенных автоматизированных системах // «Естественные и технические науки» – М., №6, 2009. – С. 519- 2. Ен Тве. Математическая модель процесса обслуживания в многоканальной автоматизированной системе сопровождения и контроля работ // «Естественные и технические науки» – М., №2, 2010.

– С. автоматизированной системы сопровождения и контроля работ // «Естественные и технические науки» – М., №2, 2010. – С. 4. Ен Тве. Анализ и выбор технологий создания распределенных систем в многоплатформенной среде Java. «Микроэлектроника и информатика» – М.: МИЭТ, 2006. - с 195.

5. Ен Тве. Исследование особенностей распределенных и адаптируемых информационных систем. «Микроэлектроника и информатика» – М.: МИЭТ, 2007. - с 183.

6. Ен Тве. Модификация распределенных информационных систем со структурно-параметрической адаптацией. «Актуальные проблемы информатизации. Развитие информационной инфраструктуры, технологий и систем» – М.:МИЭТ, 2007. - с 97.

7. Ен Тве, Гагарина Л.Г., Румянцева Е.Л. Характеристики распределенных систем и их классификация. «Оборонный комплекс – научно-техническому прогрессу России: Межотр. Научно-тех.

Жунал/ВИМИ.» – М., 2007. - с. 34-36.

8. Ен Тве. Построение распределенных информационных систем со структурно-параметрической адаптацией в среде Java.

«Микроэлектроника и информатика» – М.: МИЭТ, 2008.-с 155.

распределенных информационных систем. «Актуальные проблемы информатизации. Развитие информационной инфраструктуры, технологий и систем» – М.:МИЭТ, 2008. - с 114.

10. Ен Тве. Румянцева Е.Л. Метод структурно-параметрической адаптации распределенных информационных систем с использованием прототипа. «Актуальные проблемы информатизации. Развитие информационной инфраструктуры, технологий и систем» – М.:МИЭТ, 2008. - с 115.

11. Ен Тве. Реализация структурно-параметрической адаптации в распределенной информационной системе учета лабораторных работ.

«Микроэлектроника и информатика» – М.: МИЭТ, 2009. - с 172.

12. Ен Тве. Реализация структурно-параметрической адаптации в распределенной автоматизированной системе сопровождения технологического процесса на производстве // «Аспирант и Соискатель». – M.: Изд-во «Компания Спутник+», №.6 (54). – 2009. – С.

100-101.

Подписано в печать:

Заказ № _. Тираж_ экз. Уч.изд. л.

Формат 60х84 1/ Отпечатано в типографии МИЭТ 124498, Москва, МИЭТ