WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 |

При построении динамической модели функционирования ПМК необходимо учесть, что она является потоковой и поэтому должна отражать влияние входного потока на эффективность системы в целом. При помощи системного подхода найдем аналитическое описание рассмотренных выше подсистем ПМК.

Для нахождения общего времени обработки информации были сформулированы и математически описаны критерии, характеризующие пропускную способность, представленных на рисунке 8, подсистем и ПМК в целом.

Формально эта задача описывается m-канальной ''чистой'' системой массового обслуживания, на вход которой поступает простейший поток заявок с плотностью, равной среднему числу сообщений, поступающих в единицу времени. Длина очереди и время пребывания в ней не ограничены, предполагается также, что каждый канал может обслуживать только одну заявку, а каждая заявка обсуживается только одним каналом. То есть для каждой из подсистем можно построить размеченные ориентированные графы, которые достаточно просто описываются дифференциальными уравнениями состояний системы.

Проинтегрировав систему дифференциальных уравнений при начальных условиях ; ; (i>0) и устремив, получим предельные вероятности состояний, преобразовав которые с помощью таблиц Пуассоновского распределения к виду, удобному для расчетов можно получить выражения для расчётов среднего числа заявок в очереди, среднего времени ожидания заявки в очереди и пропускной способности подсистем и системы в целом.

Для подсистемы входных устройств:

(15)

(16)

где:

(17)

Показатели (15) - (17) являются внутренними характеристиками подсистемы, позволяющими оценить технические возможности отдельных устройств и подсистемы в целом. А в качестве обобщенного критерия выступает пропускная способность подсистемы, которая определяется производительностью МПД. МПД имеет m однотипных адаптеров с производительностью. Следовательно, максимальная производительность МПД может быть равна. А производительность МПД с учетом плотности потока заявок:. Следовательно, пропускная способность подсистемы обмена информацией оценивается критерием (к2.1.3):

(18)

Для подсистемы коммутатор-сервер:

(19)

где:.

(20)

. (21)

Для подсистемы автоматизированных рабочих мест:

В качестве показателя обобщенного критерия, на этом этапе, выступает время обработки сообщения в ПМК, которое не должно превышать заданный критерий :

. (24)

Указанный критерий позволяет количественно оценить эффективность ПМК в целом, так как является аналитическим описанием комплекса с учетом всех его основных характеристик и динамики функционирования:

, (25)

где:

среднее время устранения общих искажений-

среднее время считывания и корректировки обработанного текста по экрану дисплея-

Параметры определяются техническими возможностями соответственно адаптера канала, АОИ и принтера, а параметры и зависят от квалификации и опыта работы оператора. Параметр полностью определяется техническими возможностями комплекса и поэтому служит переменной величиной, по которой оптимизируется обобщенный показатель.

На основе разработанной математической модели проведено имитационное моделирование и оптимизация структуры ПМК на основе многошагового итерационного процесса.

В восьмой главе произведена оценка эксплуатационной и экономической эффективности разработанного автоматизированного комплекса управления КВО, рассмотрены системные аспекты полученных выигрышей с точки зрения точности структуризации частных критериев по таким наиболее важным критериям как достоверность, производительность и надёжность функционирования ИС КВО.

Для оценки точности разработанного в диссертации метода структуризации показателей эффективности СПУИС применена методика, характеризующая влияние частных показателей на обобщаемый показатель. Известные методы структуризации частных показателей, основанные на применении качественной шкалы, как минимум на два порядка уступают точностным характеристикам, основанных на разработанных в диссертации вероятностных показателей.

Для оценки достоверности принимаемой информации введено понятие "потеря достоверности" (КПД), которое определятся как отношение числа искаженных комбинаций к общему числу переданных комбинаций и характеризующегося критерием - потери достоверности,

Для характеристики системы с точки зрения оперативности передачи информации, введено понятие коэффициента использования канала (Кик), который определяется вероятностью передачи по каналу связи только полезной информации и характеризуется критерием – коэффициентом использования канала.

Зависимость и oт качества канала иллюстрируется графически на рисунке 9.

Сравнительный анализ трёх разработанных режимов работы устройств параллельной работы (УПР) показывает, что коэффициент использования канала при работе аппаратуры РОС по двум параллельным каналам в режимах "А" и "В" значительно выше, чем при работе по одному каналу. При этом потери достоверности в режиме "А" в два раза, а в режиме "Б" на два порядка становятся меньше.

В режиме "Б" коэффициент использования канала значительно ниже, чем в обычных системах РОС, но потери достоверности становятся почти на восемь порядков меньше.

Таким образом, из графика видно, что УПР существенно повышают достоверность и скорость передачи информации по сравнению с обычными системами РОС. Наиболее оптимальным режимом работы системы является режим "В", когда с повышением достоверности, намного возрастает и скорость передачи информации. Наличия режимов "А" и "Б" расширяют возможности применения системы и дадут наибольший эффект при использовании их в различных условиях обстановки.

Критерий надёжности системы передачи данных оценивается по коэффициенту готовности, который характеризуется вероятностью того, что изделие окажется работоспособным в любой произвольно выбранный момент периода эксплуатации. Причём, в нашем случае, коэффициент готовности характеризуется только критерием времени наработки на отказ и временем восстановления.

Произведён выбор структуры тракта передачи данных (ПД) путём оценки различных вариантов их построения.

Выбор структуры тракта ПД определяется в основном требованиями к надёжности системы связи и расстоянием между оконечными пунктами. Расчеты показывают, что при совместном использовании устройств автоматической коммутации каналов, одного резервного канала и двух основных каналов параллельной работы, получается высокий коэффициент готовности, характеризующий систему в целом как систему высокой надёжности.

Исходя из произведённых расчётов видно, что при обычной производительности модулей ПМК время обработки не превышает заданного критерия, а при увеличении производительности модулей время обработки падает примерно на одну минуту, что даёт дополнительный выигрыш в оперативности прохождения сообщений.

Прослеживается характерная особенность, что ПМК имеет большой запас производительности и поэтому будет одинаково эффективно функционировать как в повседневных условиях, так и в периоды кризисных ситуаций.

Путём экспериментальных исследований выявлено, что ожидаемый минимальный выигрыш по времени обработки входящей информации, при внедрении ПМК, колеблется в пределах от 11 до 14 раз, соответственно при обычной или повышенной производительности устройств.

Результаты расчетов экономической эффективности от внедрения автоматизированных методов обработки информации в КВО свидетельствуют, что разработанная автоматизированная информационная система в 2,6 раза снижает издержки на эксплуатацию, а все затраты окупятся через 1,5 месяца.

В заключении отражены основные выводы и результаты диссертации, показана их новизна и определены направления внедрения полученных результатов.

Приложение содержит таблицы и рисунки.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

В диссертационной работе на основе методологии системных исследований решена научно-техническая проблема синтеза АКУ КВО. В результате проведённых исследований разработаны теоретические, методологические и организационно-технические основы синтеза ИС КВО, которые решают актуальную научную проблему обеспечения эффективности АКУ КВО.

Получены следующие результаты:

1. Обоснована актуальность научной проблемы и на основе методологии системных исследований определены причинно-следственные связи повышения нагрузки на ИС КВО и произведена математическая формализация процесса обработки документированной информации. Разработана методика синтеза математической модели для определения оргштатной структуры и потенциальной пропускной способности традиционных ООДИ. На основе разработанной математической модели исследована пропускная способность традиционных ООДИ. Результаты исследований свидетельствуют о не эффективности работы традиционных ООДИ при значительном увеличении нагрузки. Произведённые системные исследования пропускной способности традиционных и автоматизированных ООДИ, проводившиеся на уровне подсистем, показали необходимость перехода к полностью автоматизированным методам приёма и обработки информации.

2. Исследовано место системы ООДИ в надсистеме (системы КВО), а также определён заданный критерий, определяющий эффективность функционирования системы обработки документированной информации в целом, концептуальной основой которой является системная парадигма информационного обмена документированной информации в системе управления КВО. Произведена системная структуризация критериев эффективности функционирования ИС КВО и определена их иерархия. Решена многокритериальная задача синтеза критически важной системы, определены и научно обоснованы наиболее значимые критерии эффективности информационных систем критически важных объектов.

3. Разработана методика системных исследований оценки и выбора типовых СПУИС для обеспечения эффективности ИС КВО, по одному из выбранных наиболее важных критериев – как функциональная стабильность, на основе комплексной модели её функционирования, реализованной на уровне угроз безопасности аналитическими выражениями, а на уровне функций противодействия имитационными моделями. Разработанный метод на два порядка превосходит известные методы, что гарантирует оптимальный выбор СПУИС.

4. Разработаны теоретические основы синтеза автоматизированных ИС КВО с использованием параллельных каналов связи, один из которых образован по intranet технологии, характеризующие выбранные наиболее важные критерии эффективности ИС КВО как оперативность, достоверность и надёжность. Основой синтеза послужили разработанные частные адаптивные алгоритмы и их математические модели функционирования, разработанные на основе ориентированных вероятностных графов состояний. Исследования адаптивных алгоритмов с использованием адаптивных моделей показало высокую эффективность ИС КВО в различных условиях обстановки. Данные частные адаптивные алгоритмы обладают новизной и оформлены патентами.

5. Разработана методика прогнозирования канала связи, логика и программа автоматического переключения основного канала связи на резервный, позволяющие переключать аппаратуру РОС либо по приёму и передачи одновременно, либо порознь. Последняя программа позволяет реализовать четыре различных адаптивных переключений с РОС. Для реализации данной программы на уровне технических решений разработаны структурные схемы устройства автоматической коммутации каналов, исполнительное переключающее устройство, устройства для определения разности времени запаздывания сигнала в каналах связи, которые обладают новизной и оформлены патентами.

6. Исследована специфика функционирования и формирования корпоративной и локальной сетей автоматизированных комплексов управления критически важных объектов на основе системной парадигмы информационного взаимодействия в условиях дестабилизирующих факторов, а также разработана общая структура корпоративной и локальной сетей КВО на основе выбранных наиболее значимых критериев, с учётом общих принципов построения информационных систем, которые полностью удовлетворяют требованиям ФСТЭК, предъявляемым а автоматизированным системам по классам 2А и 2Б. Для увеличения надёжности функционирования разработанной сети при резких колебаниях нагрузки в особые периоды кризисных ситуаций подчинённые локальные сети подключены к центральной опорной сети ООДИ параллельными каналами, образованными через открытую глобальную сеть internet, при помощи криптографически защищённого VPN-туннеля и высокоскоростного телекодового канала передачи данных.

7. На основе системного подхода разработана динамическая математическая модель функционирования ПМК как на уровне подсистем, так и в целом. Созданы основы теории оптимизации структуры типовых ПМК, которые содержат научно-методический аппарат моделирования и анализа функционально-структурных свойств информационной архитектуры комплекса, учитывающего системную парадигму информационного взаимодействия и обеспечивающего автоматизацию синтеза и анализа с формальным доказательством корректности результатов путём осуществления многошагового итерационного процесса. Установлено, что наиболее перспективным путём оптимизации структуры ПМК является путь увеличения быстродействия устройств обработки информации и одновременного их резервирования.

8. Научно обоснована эффективность разработанной ИС КВО по таким параметрам как оперативность, достоверность и надёжность. Расчёты показали, что оптимальным, с точки зрения оперативности и достоверности передачи информации является частный адаптивный алгоритм в режиме «В». режимы «А» и «Б» могут быть использованы в других условиях, обусловленных требованиями обстановки и руководства. Надёжность системы определялась по коэффициенту готовности. Из наиболее часто встречающихся исследованных вариантов построения трактов передачи информации высокую надёжность обеспечивает тракт, состоящий из двух основных и одного резервного канала связи. Расчёт экономической эффективности от внедрения АКУ КВО показал, что затраты на эксплуатацию уменьшаются в 2,6 раза, а издержки на внедрение окупаются через 1,5 месяца.

Таким образом разработанный научно-методический аппарат, объединяющий в рамках комплексного подхода системную парадигму информационного взаимодействия, теоретические положения методологии синтеза ИС КВО позволяет перейти на новый качественный уровень обеспечения оперативности, достоверности, надёжности и безопасности информационных процессов в АКУ КВО.

Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»