Введение к работе
, і
Актуальность темы. Одним из основных направлений повышения эффективности управления является создание и использование автоматизированных информационно-управляющих систем (АИУС) в различных звеньях государственных и хозяйственных структур, основу которых составляет использование современных ЭВМ и новых информационных технологий. Современные АИУС используются при принятии важных управленческих решений. Их функционирование связано с вводом, обработкой, хранением и выдачей в соответствии с требованиями пользователей больших . объемов информации. Их характеризует параллельная и распределенная обработка информации, работа в реальном масштабе времени и режиме многопользовательского обслуживания. Эффективность и качество функционирования АИУС такого класса существенно зависит от достоверности исходной и получаемой в результате обработки информации. Необходимая достоверность информации в АИУС обеспечивается выбором эффективных систем контроля и исправления ошибок на всех этапах обработки и хранения данных, оптимизацией структур их хранения. Разработка и эксплуатация АИУС, обеспечивающих максимальный или заданный уровень достоверности данных в условиях ограниченных ресурсов, представляет собой комплексную проблему, включающую в себя следующие задачи: создание адекватного формализованного языка описания современных/информациопных технологий с учетом требований к достоверности и защите данных от несанкционированного- доступа, разработка методов анализа систем обработки данных с точки зрения достоверности, разработка методов синтеза оптимальных с точки зрения выбранных критериев эффективности систем контроля и защиты данных от несашопюнкровашюго доступа, разработка оптимальных технологий обработки данных при эксплуатации АИУС.
Широков внедрение АИУС, необходимость повышения качества их функционирования и, в то ю время, отсутствие общей методологии, адекватных современным ішфорлационним технологиям формальных моделей, методов и алгоритмов анализа и синтеза оптимальных по критериям достоверности и степени защищенности данных систем обработки данных (СОД) и структур их хранения обуславливает актуальность проведенных в диссертационной работе научных исследований.
Цель работы. Целями работы являются:
- разработка методов и универсального языка математического
моделирования современных информационных технологий и построение
на их основе моделей функционирования систем обработки данных с
учетом требований к достоверности информации;
- постановка и решение на основа разработанных моделей
комплекса взаимосвязанных задач анализа и синтеза оптимальных по
выбранным критериям эффективности систем контроля и исправления
ошибок в АИУС и эффективных структур хранения данных;
- разработка алгоритмов и прикладных программ моделирования и
оптимизации систем обработки- данных в АНУС по критерию максимума
достоверности информации.
I-.'этоды исследования. Основзшв результаты диссертационной работы получены и математически обоснованы с использованием методов теории сетей Петри, теории графов, матричной алгебры, математического программирования, оптимизации на сетях и графах, теории вероятностей и случайных процессов.
Научная новизна. В результате проведенных научных исследований, анализа особенностей функционирования современных АИУС, обобщения существующих методов моделирования СОД разработапа единая методология анализа современных информационных технологий и проектирования систем обработки данных в АИУС, обеспечивающих максимальный или заданный уровень достоверности информации, получаемой пользователями. Разработан новый аппарат моделирования сложных ' систем на основе целенаправленно модифицированных расширений сетей Петри, исследованы математические и прикладные аспекты теории модифицированных обобщенных сетей Петри.
Рассмотрен комплекс вопросов обеспечения достоверности обработки информации при функционировании АИУС. С использованием разработанных моделей обобщенных сетей Петри поставлены и решены задачи анализа структуры СОД, процессов возникновения и распространения ошибок, задачи синтеза систем повышения достоверности информации в АИУС. Одной из характерных особенностей современных АИУС является построение информационной базы системы на.основе концепции банка данных (БнД). Для данного класса систем с использованием модифицированных сетей Петри разработана единая методология автоматизированного проектирования баз данных (БД), учитывающая требования к достоверности и защите информации от несанкционированного использования. Основу методологии составляет комплекс формализованных моделей, методов и алгоритмов,
обеспечивающий -анализ предметных областей пользователей, формирование обоОщешюй внешней модели БД, получение рациональной канонической структуры БД, синтез оптимальных по заданным критериям эффективности логических структур баз данных.
Приведенные в диссертации модели и методы анализа СОД и процессов возникновения и распространения ошибок, проектирования структур баз даяных впервые разработаны и опубликованы автором и по сравнению с существующими методами позволяют учесть динамику повэде-гая системы, параллельность и распределенность обработки информации, конфликтные ситуации при использовании! общих ресурсов системы, формализовать и автоматизировать процесс анализа и синтеза системы обеспечения достоверности информации в СОД, этапы предпроектного анализа и технического проектирования компонент логического уровня БнД, что существенно снижает затраты на проектирование, эксплуатация и развитие АИУС, повышает качество принимаемых прозктных ретений.
Практическая ценность. Разработанные метода и универсальный язык математического моделирования современных информационных технологий позволяют с требуемой степенью адекватности описывать функционирование современных АНУС, а также сложных динамических систем дискретного типа.
Разработанные модели и алгоритмы обладают свойствами параметрической и структурной гибкости, что выражается в возможности их оперативной настройки на особенности реального объекта.
Предложенные модели, метода и алгоритмы анализа структуры СОД, синтеза опткмэльной системы обеспечения достоверности информации в АИУС, методология проектирования структур баз данных позволяют существенно (на 20-25,) сократить время проектирования системы контроля и информационной базы АИУС, повысить (на 15-30%) эксплуатационные характеристики разрабатываемых систем. На основе предложенных моделей и методов разработано программное обеспечение, реализованное на персональных ЭВМ типа ibm at и предназначонноэ для использования разработчиками на этапах технического и рабочего проектирования АИУС. Разработанные алгоритмы реализованы на языках СИ, паскаль и реализуют взаимодействие с пользователем в диалоговом режиме.
Внедрение. Эффективность разработанных в диссертационной работе моделей и методов анализа корректности структуры СОД, анализа и синтеза системы обеспечения достоверности информации в
ЛИУС, анализа и синтеза оптимальных логических структур БД подтверждена положительным опытом их использования при проектировании ряда систем. При непосредственном участім автора они внедрены при проектировании АСУ производственного объединения "Тенгизнефгетаз", вычислительной сети Всесоюзного научно-производственного объединения "Энэрготехпром", АИУС завода автомобильных агрегатов (г.Гродно), НПО "Белшюст" (г.Минск), АИУС Чернобыльской зоны (Гомельский и Брянский регионы), автоматизированной системы управления страхованием в ВНР ("авьак"), автоматизированной системы контроля и управления материально-техническим обеспечением на' уровне регионе фирмы "Туламеталло-обеспечение" (г. Тула) и ряде других.
Использование разработанных методов алгоритмов и программного обеспечения позволило существенно сократить временные и стоимостные затраты на проектирование и внедрение АИУС, повысить функциональные характеристики разрабатываемых систем. В целом официально подтвержденный экономический эффект от внедрения формализованных моделей и методов составил свыие 100 тыс. рублей и I миллион форинтов.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и дбсуздались на II Всесоюзном семинаре по методшл синтеза типовых модульных систем обработки данных (Звенигород, 1985), YIII Международной конференции "Помехоустойчивые системы и диагностика" (ПНР, Катовице, 1985), Всесоюзной конференции по автоматизации проектирования систем планирования и управления (Звенигород, 1987), конференции ГРІР "Государственные и муниципальные информационные системы" (ВНР, Будапешт, 1987), III Всесоюзной научно-технической конференции "Методы синтеза типовых модульных систем обработки данных" (Кишинев, 1988), коференции IPAC "Автоматизация проектирования систем управления" (Алма-Ата, 1989), на конференциях молодых ученых и специалистов Института проблем управления (Москва, 1985, 1986;. 1987, 1988, 1989), других конференциях и семинарах.
Связь диссертации о планом научных работ. Проведенные автором иследования выполнены по плану научно-исследовательских работ ордена Ленина Института проблем управления РАН - тема N 19-84 "Автоматизация проектирований типовых модульных информационно -управляющих систем" (номер государственной регистрации 32474319), 320-92/20 "Разработка моделей и методов типизации при проектировании распределенных баз данных ", в соответствии с
Целевой комплексной программой ГКНТ 0.80.06 "Создавать и усовершенствовать действующие автоматизированные системы управления (АСУ) промышленными министерствами, производственными объединениями и предприятиями", "Координационным планом ШМР АН СССР на 1986-1990 годы п.I.12.4.1. "Автоматизация проектирования систем и средств управления" и заданием 2.II "Разработка теоретических основ и промышленной технологии автоматизированного проектирования информационного и программного обеспечения САПР на базе типовых модульных СОД" в рамках Комплексной программы КГП СЭВ.
Публикации. Результаты проведенных автором научных исследований опубликованы в двадцати одном печатном труде.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и приложения и содержит 195 страниц машинописного текста, 7 рисунков, 1 таблицу.
