Разработка метода прогнозирования надежности накопителей информации в системах управления предприятиями Насыров, Ильдар Искандарович

Введение к работе

Актуальность темы исследования обусловлена наличием во всех системах управления крупными предприятиями большого количества автоматизированных рабочих мест (АРМ) с применением компьютерной техники. Чаще всего компьютеры подключены к общему домену соединением типа «звезда», т.е. иерархия между ними отсутствует. В процессе работы ежедневно выходят из строя элементы АРМ, что приводит к частичной или полной утрате их работоспособности, результатом чего являются простои.

Как показал анализ всех возникающих в АРМ неисправностей, большинство из них легко устранимы за счет замены отказавших элементов аналогичными рабочими. Единственными элементами, замена которых невозможна без существенных затрат времени на восстановление работоспособности, являются накопители информации, из-за необходимости восстановления данных.

Для сокращения этих затрат существует довольно много вариантов: от постоянного дублирования данных с каждого АРМ на сервер резервного копирования, до возможности восстановления в условиях лаборатории путем вскрытия накопителей и посекторного чтения с поверхности магнитных дисков при помощи специализированного оборудования. На данный момент не до конца решенной остается только проблема длительного простоя при восстановлении данных. Она связана не только непосредственно с восстановлением информации, но и с внезапностью выхода накопителей из строя, что сводит к минимуму эффект от наличия нужного количества резервного оборудования на складе.

Исходя из этого, актуальной является тема исследования по разработке метода прогнозирования надежности наиболее критичных элементов систем управления - накопителей информации, ориентированного на возможность своевременной замены компонент, у которых прогнозируемые значения параметров превышают критический уровень, на новые, в т.ч. самого современного типа. Применение такого метода для крупных предприятий позволит повысить эффективность функционирования систем управления, что будет иметь значение для развития как самих предприятий, так и страны в целом.

Степень разработанности темы исследования.

Теоретической и методологической основой исследования послужили труды отечественных и зарубежных ученых преимущественно в областях, касающихся создания и развития методов диагностирования, оценки и прогнозирования надежности технических элементов интеллектуальных систем управления: Макушкина В.А., Зубова В.В., Чикурова Н.Г. - о проблемах диагностики современного оборудования, Андрейчикова А.В., Липаева В.В. - о классификации методов диагностирования, Колесова Ю.Б, Jacobsen H.A., Funabashi M. - об интеллектуальных системах, Ярушкиной Н.Г. - об экономической эффективности систем диагностирования, Жернакова С.В., Зайцевского И.В., Васильева В.И. - о российских исследованиях в области систем диагностирования, Богданова Д.В., Рутковской Д.П., Моисеева В.Б. - о комплексных алгоритмах диагностики, Березовского C.B., Alty J.L., Попова Э.В. - об особенностях создания систем диагностирования, Абрамова И.В., Турыгина Ю.В., Якимовича Б. А.

- о надежности и современных методах организации технического обслуживания, а также ремонта технических систем и др.

Целью исследования является повышение эффективности функционирования систем управления крупными предприятиями за счет разработки метода прогнозирования и оценки надежности наиболее критичных компонент - накопителей информации.

Эта цель соответствует п. 11 "Методы и алгоритмы прогнозирования и оценки эффективности, качества и надежности сложных систем" паспорта научной специальности.

Для достижения поставленной цели потребовалось решить следующие задачи:

1. разработать алгоритм прогнозирования и оценки надежности накопителей информации в системах управления;

2. определить критерий оценки надежности накопителей информации по данным их эксплуатации в системах управления;

3. составить методику формирования базы знаний экспертной системы для оценки надежности накопителей информации в системах управления с возможностью планирования очередности их замены;

4. построить функциональную модель прогнозирования надежности накопителей информации как компонентов систем управления.

Объектом исследования выбраны накопители информации в организационно-технологических и распределенных системах управления предприятиями.

Предметом исследования является надежность накопителей информации в системах управления.

Гипотезой исследования является возможность повышения эффективности функционирования систем управления за счет использования нового метода прогнозирования и оценки надежности накопителей информации.

В процессе разработки нового метода прогнозирования надежности накопителей информации получены следующие результаты, обладающие научной новизной:

4. 1. разработан алгоритм прогнозирования и оценки надежности накопителей информации в системах управления, в отличие от имеющихся аналогов сочетающий экспертную систему и блок прогнозирования, позволяющий при замене накопителей сократить затраты времени на простои при восстановлении данных и обеспечить сохранность производственной и управленческой информации;

   2. определен критерий оценки надежности накопителей информации в системах управления, полученный на основе систематизации распределения значений параметров от времени эксплуатации, дающий возможность определить количественные выражения порогов для классификации величины параметров по уровням опасности;

   3. составлена методика формирования базы знаний экспертной системы, включающая правила определения нелинейности (ступенчатости) изменения параметров, позволяющая интерпретировать прогнозы надежности для ранжирования очередности ремонта и замены оборудования;

   4) построена функциональная модель прогнозирования надежности накопителей информации в системах управления, особенностью которой является применение нейронной сети на основе метода группового учета аргументов (МГУА) для определения скорости изменения параметров при экстраполяции из конечной точки измерений, позволяющая точнее прогнозировать параметры оборудования от времени использования.

   Практическая значимость результатов исследования включает:

   4. 3. 1. обоснование эффективности использования прогнозирования и оценки надежности накопителей информации в системах управления на основе предлагаемого метода за счет снижения затрат на ремонт техники и восстановление данных;

         2. применение результатов оценки надежности накопителей информации в системах управления для планирования закупок заменяемого оборудования, позволяющих улучшить соотношение качества и цены приобретаемых компонент;

         3. определение необходимой доли резерва заменяемого оборудования для обеспечения бесперебойной работы предприятия;

         4. выводы и рекомендации, которые могут быть использованы как на крупных производственных предприятиях, так и в других отраслях народного хозяйства страны, в т.ч. при подготовке кадров.

         Методологической основой работы явились: научное положение о необходимости комплексной алгоритмизации диагностирования и оценки надежности компонент систем управления; методы и принципы построения алгоритмов прогнозирования работоспособности элементов информационных систем управления; труды, обосновывающие преимущества гибридных методов диагностирования для решения слабоформализуемых задач указанного типа; научные разработки по обеспечению эффективности работы систем управления с прогнозированием надежности технической составляющей на основе подобных методов; материалы конференций и семинаров.

         Структура и логика исследования подчинены решению поставленных задач. В работе использовались методы логического, структурного и системного анализа с применением аппарата функционального моделирования, а также методы сопоставления полученных результатов прогнозных оценок с практическими данными.

         Положения, выносимые на защиту, являющиеся элементами разработанного метода:

         4. 3. 4. 1. алгоритм прогнозирования и оценки надежности накопителей информации в системах управления;

                  2. критерий оценки надежности накопителей информации в системах управления;

                  3. методика формирования базы знаний экспертной системы;

                  4. функциональная модель прогнозирования надежности накопителей информации в системах управления.

                  Достоверность полученных результатов, выводов и рекомендаций

                  подтверждается:

                  4. построением работы, логикой изложения, детализацией и конкретизацией представления материала;

                  5. применением современных методов обработки информации, методологии системного анализа, функционального моделирования, теории сложных систем, принципов декомпозиции;

                  6. сопоставлением результатов исследования с процессами, происходящими при функционировании накопителей информации в системах управления предприятиями.

                  Вклад автора в проведенное исследование заключается в непосредственном участии соискателя в получении исходных данных, обработке и интерпретации экспериментальных данных, разработке нового метода прогнозирования, включающего новый алгоритм, критерий, методику и функциональную модель, а также в подготовке основных публикаций по выполненной работе.

                  Апробация результатов работы.

                  Основные положения диссертации были доложены и обсуждены на 8 международных и российских конференциях, а также республиканском конкурсе научных работ: I, II, III и IV межрегиональной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Камские чтения» (ИНЭКА, апрель 2009, 2010, 2011, 2012), международной научно-технической конференции «Образование и наука - производству» (ИНЭКА, март 2010), международной научно-технической конференции ассоциации автомобильных инженеров ААИ «Автомобиле- и тракторостроение в России: приоритеты развития и подготовка кадров» (МГТУ «МАМИ», ноябрь 2010), республиканском конкурсе научных работ студентов и аспирантов на соискание премии им. Н. И. Лобачевского (МОН РТ, апрель 2011), II международной научно-практической конференции «Инновации, качество и сервис в технике и технологиях» (ЮЗГУ, май 2011), II всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Измерения, контроль и диагностика - 2012» (ИжГТУ, май 2012).

                  Публикации.

                  По теме диссертации опубликованы 23 научные работы, в т.ч. 3 статьи в журналах по перечню ВАК, 10 статей в других изданиях, 1 монография, 9 тезисов докладов в материалах конференций и конкурсов.

                  Структура и объем диссертации.

                  Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников и приложения, изложена на 133 страницах.

                  Похожие диссертации на Разработка метода прогнозирования надежности накопителей информации в системах управления предприятиями

                  

                  Комплексное управление рисками в системах обработки информации предприятий нефтеперерабатывающей промышленностиГончаров Максим Максимович

                  

                  Разработка информационного сопровождения автоматизированных систем на основе методов функциональной систематики в задачах управления ресурсами и прогнозирования технического состояния оборудования предприятийМанцеров Сергей Александрович

                  

                  Построение и управление сетевым предприятием на основе теории многоагентных систем Константинов Андрей Викторович

                  

                  Система поддержки принятия решений при управлении экологической эффективностью промышленного предприятияАгадуллина Айгуль Ильдаровна

                  

                  Система поддержки принятия решений при управлении бизнес-процессами группы предприятийПетров, Денис Владимирович

                  Система оперативного распределения ресурсов при управлении проектами создания и эксплуатации образцов новой техники и ее применение на предприятии аэрокосмической отраслиКлейменова, Елена Михайловна

                  

                  Разработка моделей и алгоритмов многомерного анализа процессов в управлении качеством на предприятииГолованов Виктор Владимирович

                  

                  Разработка метода обоснования приоритетных направлений развития наукоемких технологий на высокотехнологичном предприятииПегов Геннадий Михайлович

                  

                  Разработка методов и средств контроля знаний в процессе обучения персонала промышленного предприятияДубенко Юрий Владимирович

                  

                  Разработка методов и алгоритмов интеллектуального кэширования информационных объектов в системах управления промышленными предприятиямиКудухов Алан Нодарович