Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Алгоритм прогнозирования надежности накопителей информации при ступенчатой нелинейности показателя Насыров Рустам Искандарович

Данная диссертационная работа должна поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация, - 480 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Насыров Рустам Искандарович. Алгоритм прогнозирования надежности накопителей информации при ступенчатой нелинейности показателя: автореферат дис. ... кандидата технических наук: 05.13.05 / Насыров Рустам Искандарович;[Место защиты: Казанский национальный исследовательский технический университет имени А.Н.Туполева].- Казань, 2015

Введение к работе

Актуальность темы исследования обусловлена наличием во всех крупных организациях электронного документооборота на основе информационных систем управления с большим количеством компьютерной техники. В процессе работы ежедневно выходят из строя элементы компьютеров, что приводит к частичной или полной утрате их работоспособности, результатом чего являются простои.

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

Для сохранения возможности восстановления записанной информации имеется достаточно широкий спектр вариантов: от постоянного дублирования данных с каждого компьютера на сервер резервного копирования до вскрытия отказавших накопителей в условиях лаборатории и посекторного чтения с поверхности магнитных дисков при помощи специализированного оборудования. Однако эти способы не позволяют заметно сократить затрачиваемое при этом время.

Для решения проблемы длительного простоя при восстановлении данных был разработан метод прогнозирования надежности накопителей информации, ориентированный на возможность своевременной замены тех из них, у которых прогнозируемые значения параметров превышают критический уровень. Сокращение времени простоя при использовании этого метода достигается за счет предварительной параллельной подготовки копии накопителя со всеми необходимыми данными без прерывания работы подлежащего замене устройства.

Однако при анализе поведения главного параметра – количества переназначенных секторов, используемого в качестве показателя надежности накопителей информации от времени их эксплуатации, была обнаружена нелинейность в виде ступенек, длящихся по несколько лет. Ввиду быстрой смены марок изделий каждая новая партия накопителей отличается от уже установленных. В связи с этим обычные статистические алгоритмы для прогнозирования оказались неприменимы.

Поэтому актуальной является научная задача разработки специального алгоритма, подходящего для реализации в виде программы прогнозирования ступенчатой нелинейности показателя надежности таких важных и ответственных элементов систем управления, как накопители информации.

Применение этой программы для крупных организаций позволит повысить надежность функционирования систем управления, что будет иметь существенное значение для эффективного развития как самих организаций, 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 информационных систем управления: Змитровича А.И., Андрейчикова А.В., Андрейчиковой О.Н. – об информационных системах управления в организациях, Абрамова И.В., Турыгина Ю.В., Юрченко С.А., Якимовича Б.А. – о надежности и современных методах организации технического обслуживания и ремонта технических систем, Szabados D., Allen B., Бутузова С.Ю. – о показателях надежности элементов систем управления, Pinheiro E., Weber W.-D., Barroso L.A., Grochowski E., Пахомова С. – о конкретных причинах отказов дисковых накопителей информации, Хлопова Б.В., Митягина А.Ю., Самойловича М.И. – о физических процессах при стирании информации на магнитных дисках, Rigney S., Кокоулина А.Н., Касперски К., Бережного А. – о методах повышения надежности хранения информации на магнитных дисках, Kohonen T., Хайкина С., Ивахненко А.Г., Мюллера Й.А., Головко В.А., Круглова В.В., Дли М.И., Голунова Р.Ю. – о применении нейронных сетей для прогнозирования надежности, Sivathasan S., Cecelja F., Balachandran W., Herrmann C., Элти Дж., Кумбса М., Джарратано Д., Райли Г., Таусенда К., Куликова Г.Г., Сафонова В.О. – об аналитических системах для технической диагностики, Беляева В.Б., Тунгусовой Е.В. – об инновационных технологиях обеспечения эффективности производства, Симоновой Л.А., Ло-маева Г.В., Насырова И.И. – о методе прогнозирования надежности накопителей информации в системах управления предприятиями, прямым продолжением и развитием которого является данная работа.

Целью исследования является повышение точности прогнозирования количества переназначенных секторов в наиболее критичных элементах систем управления – накопителях информации в условиях ступенчатой нелинейности показателя надежности.

Для достижения поставленной цели потребовалось решить следующие

задачи:

1) сформулировать математическую модель, отображающую ступенча
тость зависимости показателя надежности накопителей информации;

2) подобрать критерий адекватности математических моделей прогнози
рования надежности накопителей информации при ступенчатой нелинейности
показателя;

3) выработать правила учета ступенчатой нелинейности показателя
надежности накопителей информации для аналитической системы;

4) разработать алгоритм ранжирования накопителей информации по сте
пени опасности для случая ступенчатой нелинейности показателя надежности.

Эти цель и задачи соответствуют п. 4 «Разработка научных подходов, методов, алгоритмов и программ, обеспечивающих надежность, контроль и диагностику функционирования элементов и устройств вычислительной техники и систем управления» паспорта научной специальности 05.13.05 «Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления».

Объектом исследования выбраны накопители информации в компьютерных системах управления организациями.

Предметом исследования является надежность накопителей информации в системах управления.

В процессе решения поставленных задач получены следующие результаты, обладающие научной новизной:

  1. сформулирована математическая модель прогнозирования, особенностью которой является применение усредненных значений по однородной группе накопителей для определения скорости изменения параметров при экстраполяции из конечной точки измерений, позволяющая точнее прогнозировать ступенчатую нелинейность показателя от времени использования оборудования;

  2. подобран критерий адекватности математических моделей, полученный на основе данных натурного эксперимента, дающий возможность сравнения моделей по точности отображения в условиях ступенчатой нелинейности показателя;

  3. выработаны правила аналитической системы, отличающиеся учетом ступенчатой нелинейности показателя надежности накопителей информации, дающие возможность идентифицировать накопители информации, продолжающие разрушаться в момент измерения;

  4. разработан алгоритм прогнозирования надежности, в отличие от имеющихся аналогов сочетающий аналитическую систему и блок прогнозирования, позволяющий правильно интерпретировать прогнозы надежности при ступенчатой нелинейности показателя для ранжирования очередности ремонта и замены оборудования.

Теоретическая значимость результатов исследования состоит в разработке нового алгоритма прогнозирования надежности накопителей информации в условиях ступенчатой нелинейности показателя.

Практическая значимость результатов исследования включает:

– обоснование эффективности использования программы на основе алгоритма прогнозирования надежности накопителей информации в системах управления при ступенчатой нелинейности показателя за счет снижения затрат времени на ремонт техники и восстановление данных;

– выводы и рекомендации, которые могут быть использованы как в крупных государственных и муниципальных учреждениях, так и в организациях других форм собственности во всех отраслях народного хозяйства страны, в т.ч. при подготовке кадров.

Методологической основой работы явились: научное положение о необходимости алгоритмизации процедуры прогнозирования надежности компонент систем управления; методы и принципы построения алгоритмов прогнозирования работоспособности элементов информационных систем управления; труды, обосновывающие преимущества гибридных методов прогнозирования 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 за-

дач. В работе использовались методы системного анализа с применением аппарата математического моделирования, а также методы сопоставления полученных результатов прогнозных оценок с практическими данными. Положения, выносимые на защиту:

1) математическая модель прогнозирования для случая ступенчатого ха
рактера изменения показателя надежности накопителей информации;

2) критерий адекватности математических моделей прогнозирования
надежности накопителей информации в условиях ступенчатой нелинейности
показателя;

3) правила учета ступенчатой нелинейности показателя надежности нако
пителей информации для аналитической системы;

4) алгоритм ранжирования очередности ремонта и замены накопителей
информации при ступенчатой нелинейности показателя.

Достоверность полученных результатов, выводов и рекомендаций

подтверждается:

– построением работы, логикой изложения, детализацией и конкретизацией представления материала;

– применением современных методов обработки информации, методологии системного анализа, математического моделирования, теории сложных систем, принципов декомпозиции;

– сопоставлением результатов исследования с процессами, происходящими при функционировании накопителей информации в системах управления организациями.

Вклад автора в проведенное исследование заключается в непосредственном участии соискателя в обработке и интерпретации экспериментальных данных, разработке модели, критерия, алгоритма и программы прогнозирования, а также в подготовке основных публикаций по выполненной работе.

Апробация результатов работы.

Основные положения диссертации были доложены и обсуждены на 10 международных и российских конференциях: III и IV межрегиональных, V и VI всероссийских научно-практических конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых «Камские чтения» (ИНЭКА, апрель 2011, 2012, КФУ, апрель 2013, 2014), международной научно-технической конференции ассоциации автомобильных инженеров ААИ «Автомобиле- и тракторостроение в России: приоритеты развития и подготовка кадров» (МГТУ «МАМИ», март 2012), II всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Измерения, контроль и диагностика – 2012» (ИжГТУ, май 2012), международной научно-технической конференции «Инновационные машиностроительные технологии, оборудование и материалы – 2013» (КФУ, сентябрь 2013), международной научно-технической конференции «Современные проблемы информатизации российской экономики» (ИЭУП, декабрь 2013), международной научно-практической конференции «Информационные технологии. Автоматизация. Актуализация и решение проблем подготовки высококвалифицированных кадров (ИТАП-2014, 2015)» (КФУ, март 2014, апрель 2015).

Публикации.

По теме диссертации опубликовано 19 научных работ, в т.ч. 3 статьи в журналах по перечню ВАК, 5 статей в других изданиях, 1 монография, 10 тезисов докладов в материалах конференций.

Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложения, изложена на 145 страницах.