Моделі та інформаційна технологія контролю в розподілених організаційно-технологічних системах

Размещено на http://www.allbest.ru/

ХАРКІВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ

УНІВЕРСИТЕТ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ

УДК 519.72;681.326

05.13.06 - інформаційні технології

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

МОДЕЛІ ТА ІНФОРМАЦІЙНА ТЕХНОЛОГІЯ КОНТРОЛЮ В РОЗПОДІЛЕНИХ ОРГАНІЗАЦІЙНО-ТЕХНОЛОГІЧНИХ СИСТЕМАХ

Кузьменко Сергій Вікторович

Харків - 2008

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана у Харківському національному університеті радіоелектроніки Міністерства освіти і науки України, м. Харків.

Науковий керівник - доктор технічних наук, професор Гребеннік Ігор Валерійович, Харківський національний університет радіоелектроніки, професор кафедри системотехніки.

Офіційні опоненти:

доктор технічних наук, професор Томашевський Валентин Миколайович, Національний технічний університет України "КПІ", професор кафедри автоматизованих систем обробки інформації та управління;

доктор технічних наук, професор Єрохін Андрій Леонідович, Харківський національний університет внутрішніх справ МВС України, начальник кафедри інформатики.

Захист відбудеться " 05" листопада 2008 р. о 13.00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.052.01 у Харківському національному університеті радіоелектроніки за адресою: 61166, м. Харків, пр. Леніна, 14.

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Харківського національного університету радіоелектроніки за адресою: 61166, м. Харків, пр. Леніна, 14.

Автореферат розісланий "04" жовтня 2008 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради С.Ф. Чалий

Анотації

Кузьменко С.В. Моделі та інформаційна технологія контролю в розподілених організаційно-технологічних системах.

Дисертацією є рукопис, поданий на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13.06 - інформаційні технології. - Харківський національний університет радіоелектроніки, Харків, 2008.

Дисертаційна робота присвячена розробці математичних моделей та інформаційної технології контролю в розподілених організаційно-технологічних системах.

Проведений аналіз сучасного стану створення інформаційних технологій контролю проходження дискретних матеріальних потоків у розподілених організаційно-технологічних системах показав, що для підвищення ефективності підсистем контролю необхідно розробити математичні моделі синтезу оптимальних структур підсистем контролю, синтезу та адаптації програмних засобів контролю. Виконано розробку математичних моделей оцінювання параметрів та критеріїв контролю, набула подальшого розвитку математична модель структурно-технологічної оптимізації розподілених систем обслуговування для синтезу структури підсистеми контролю. Розроблено графоаналітичні моделі оцінки вартісних та часових характеристик підсистеми контролю. Набули подальшого розвитку математичні моделі ідеографічного підходу для створення ідеографічних моделей контролю в розподілених організаційно-технологічних системах та розроблено ідеографічні моделі синтезу та адаптації засобів контролю просування дискретних матеріальних потоків у організаційно-технологічних системах. Запропоновані у дисертаційній роботі математичні моделі використано під час розробки інформаційної технології та адаптивних засобів контролю для створення підсистем контролю автоматизованих систем управління для галузі поштового зв'язку.

Ключові слова: математична модель, інформаційна модель контролю, розподілені організаційно-технологічні системи, структурно-технологічна оптимізація, графоаналітичні моделі, ідеографічні моделі, адаптивні програмні засоби. програмний інформаційний дискретний

Кузьменко С.В. Модели и информационная технология контроля в распределенных организационно-технологических системах.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.13.06 - информационные технологии. - Харьковский национальный университет радиоэлектроники, Харьков, 2008.

Диссертационная работа посвящена разработке математических моделей и информационной технологии контроля в распределенных организационно-технологических системах.

На основе анализа распределенных организационно-технологических систем продвижения дискретных материальных потоков и подсистем контроля обоснована необходимость разработки математических моделей оценки параметров контроля прохождения дискретных материальных потоков, оптимизации структур подсистем контроля, математических моделей и средств синтеза и адаптации средств контроля, ориентированных на конкретную предметную область. Формализованы процессы обработки дискретных материальных потоков в распределенных организационно-технологических системах, что позволило разработать состав и модели оценки параметров и критериев контроля, которые определяют эффективность функционирования технологической подсистемы. Это позволило использовать в информационной технологии контроля современные методы многофакторного оценивания при значительном количестве контролируемых параметров. Разработаны структуры протоколов обмена информацией между технологической подсистемой и подсистемой контроля.

Получила дальнейшее развитие математическая модель структурно-технологической оптимизации распределенных систем обслуживания для синтеза структуры подсистемы контроля в распределенных организационно-технологических системах, что позволяет определять эффективную структуру подсистемы контроля.

Впервые, в классе графо-аналитических моделей, для оценки стоимостных и временных характеристик подсистемы контроля разработаны графо-аналитические модели оценки стоимостных (ГАМОС) и временных (ГАМОВ) характеристик подсистемы контроля. Это позволило оценить эффективность структуры и параметры подсистемы контроля при решении практических задач.

Получил дальнейшее развитие идеографический подход при создании адаптивных средств контроля. Это дало возможность формирования структурных и функциональных описаний организационно-технологических систем продвижения дискретных материальных потоков. Впервые разработаны идеографические модели синтеза и адаптации средств контроля прохождения дискретных материальных потоков в этих системах, что позволяет пользователю самостоятельно изменять структуру системы контроля и корректировать инструментальные средства контроля без привлечения программистов.

Разработанные математические модели контроля прохождения дискретных материальных потоков реализованы в программном обеспечении подсистем контроля АСРК-РП и АС цеха №1 ДОПП. Программные средства подсистем контроля АСРК-РП и АС цеха №1 ДОПП внедрены и в настоящее время промышленно используются в этих системах.

Идеографические модели синтеза и адаптации средств контроля реализованы в программном средстве CASE-Control. Использование CASE-Control позволяет быстро адаптировать инструментальные средства подсистем контроля при структурных и параметрических изменениях в технологической подсистеме без привлечения программиста. CASE-Control в настоящее время промышленно используется в АСРК-РП и АС цеха №1 ДОПП.

Перспективным направлением развития данных исследований является их распространение на новые виды материальных потоков и технологических систем обработки дискретных материальных потоков, а также разработка математических моделей, методов и средств создания адаптивного программного обеспечения автоматизированных систем и информационных технологий.

Ключевые слова: математическая модель, информационная модель контроля, распределенные организационно-технологические системы, структурно-технологическая оптимизация, графоаналитические модели, идеографические модели, адаптивные программные средства.

Kuzmenko S.V. The Models and information technology of the checking in portioned organizing-technological system.

The dissertation is a manuscript for a Technical Sciences Candidates Degree on Specialist 05.13.06 - information ethnologic. - Kharkov National Radio Electronics University, Kharkov, 2008.

Dissertations work is dedicated to development of the mathematical models and information technology of the checking in portioned organizing-technological system.

The Organized analysis of the modern condition of the creation information technology checking the passing discrete material flow in portioned organizing-technological system has shown that for increasing of efficiency of the subsystems of the checking necessary to develop the mathematical models of the syntheses of the optimum structures of the subsystems of the checking, syntheses and adaptation of software programs of the checking. It is executed development of the mathematical models earl analytical parameter and criterion of the checking, has got the most further development mathematical model structured-technological optimization of the portioned systems of the service for syntheses of the structure of the subsystem of the checking. The Designed earl analytical to models of the estimation cost (EAMOC) and temporary (EAMOT) of the features of the subsystem of the checking. Have Got the most further development to mathematical models ideographic approach for making ideographic models of the checking in portioned organizing-technological system and designed ideographic to models of the syntheses and adapting the facilities of the checking the advancement discrete material flow in organizing-technological system. Offered in dissertations work to mathematical models used at development of information technology and adaptive facilities of the checking for making the subsystems of the checking automated managerial system for area postal relationship.

Key words: mathematical model, information model of the checking, portioned organizing-technological systems, structured-technological optimization, earl analytical to models, ideographic to models, adaptive software programs.

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. У законі України "Про національну програму інформатизації" підкреслюється необхідність широкого освоєння та впровадження сучасних інформаційних технологій в усі сфери життя, що дозволить Україні стати однієї з технологічно розвинених країн світу. Одним із засобів підвищення ефективності роботи підприємств є використання в системах управління сучасних методів і засобів прийняття рішень. Однак прийняття управлінських рішень неможливо без одержання достовірних, повних і своєчасних даних про стан об'єкта управління. Це завдання мають вирішувати автоматизовані системи контролю, які враховують особливості конкретних об'єктів управління та використовують сучасні моделі, методи та інформаційні технології.

Великий внесок у розробку теоретичних і практичних питань, пов'язаних з розвитком теорії прийняття рішень, автоматизованих систем контролю та управління, інформаційних технологій, зробили В.М. Глушков, В.І. Скурихин, Г.І. Марчук, А.І. Кухтенко, І.В. Кузьмін, Е.Г. Петров, В.В. Шкурба. та ін.

У роботі розглядаються розподілені організаційно-технологічні системи просування дискретних матеріальних потоків, які характеризуються складністю, глобальністю структури, високим динамізмом технологічних та організаційних процесів, великими обсягами оброблюваних матеріальних потоків та їх стохастичністю. Ідентифікація стану таких систем у будь-який момент часу є складним завданням, тому що одержання повних та достовірних даних про стан системи і їхня обробка мають виконуватися за обмежений час із урахуванням особливостей об'єктів конкретної системи. Крім того, у зв'язку з високим динамізмом процесів, які виникають у системах, структурними та параметричними змінами, інформаційні технології мають розвиватися з розвитком систем, урахуванням динамізму процесів, що відбуваються в системі. Тому комплексне вирішення проблеми створення ефективної інформаційної технології контролю, що забезпечує можливість оптимізації структури підсистеми контролю з використанням адаптивних засобів контролю, є складним науковим завданням, вирішення якого дозволить значно підвищити ефективність автоматизованих систем та інформаційних технологій управління.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконувалася відповідно до планів науково-дослідних робіт кафедри системотехніки Харківського національного університету радіоелектроніки в рамках держбюджетної теми № 165 "Розробка теоретичних основ проектування систем підтримки прийняття рішень при керуванні соціально-економічним розвитком регіону" (номер держреєстрації 0103U001564), розділ № 165-3 "Розробка індустріальної технології та інструментальних засобів проектування та управління організаційно-технологічними та інформаційно-технологічними системами і процесами" відповідно до наказу МОНУ № 633 від 15.11.2002 р., № 196 "Розробка моделей та інструментальних засобів структурно-параметричної ідентифікації моделей багатофакторного оцінювання та багатокритеріальної оптимізації" (номер держреєстрації 0106U003175), розділ № 196-3 "Розробка моделей та засобів інформаційної технології автоматизованого проектування та управління організаційно-технологічними розподіленими системами" відповідно до наказу МОНУ № 654 від 16.11.05 р., у яких автор працював виконавцем.

Автор приймав участь у виконанні наступних госпдоговірних дослідно-конструкторських робіт: № 01-49/33-87 від 19.03.02 р. (номер держреєстрації 0102U009819) "Розробка технічного завдання та технічного проекту автоматизованої системи обробки, реєстрації та контролю проходження пошти в межах України (АСРК)"; № 02-14/33-305 від 15.09.02 р. (номер держреєстрації 0102U006277) "Розробка пілотного проекту автоматизованої системи обробки, реєстрації та контролю проходження реєстрованої пошти в межах України (АСРК)"; № 03-23/33-251 від 20.06.03 р. (номер держреєстрації 0102U007265) "Розробка типового програмного забезпечення для створення автоматизованої системи реєстрації, обробки та контролю проходження реєстрованої пошти (АСРК-РП)", відповідно до яких автором розроблені інформаційна технологія та інструментальні засоби підсистеми контролю проходження реєстрованої пошти АСРК-РП, № 05-47/10-1232 від 27.12.05 р. (номер держреєстрації 0106U007931) "Розробка технічного завдання і технічного проекту на модернізацію та впровадження автоматизованої системи обробки міжнародної пошти і техніко-економічного обґрунтування впровадження системи (АС-МП)", відповідно до якого автором розроблені проектні рішення за інформаційною технологією контролю проходження міжнародних поштових відправлень у бюро обміну України.

Мета і задачі дослідження. Метою дисертаційної роботи є розробка математичних моделей, інформаційної технології синтезу структур підсистем контролю та відповідних програмних засобів для підвищення ефективності просування дискретних матеріальних потоків у розподілених організаційно-технологічних системах.

Для досягнення цієї мети в роботі необхідно розв'язати такі задачі:

1. Виконати аналіз існуючих методів одержання даних контролю об'єктів у розподілених організаційно-технологічних системах, математичних моделей оптимізації структур підсистем контролю, синтезу та адаптації засобів контролю.

2. Розробити математичні моделі оцінювання параметрів та критеріїв контролю просування дискретних матеріальних потоків у розподілених організаційно-технологічних системах.

3. Розробити математичні моделі структурно-технологічної оптимізації підсистем контролю в розподілених організаційно-технологічних системах.

4. Розробити ідеографічні моделі синтезу та адаптації програмних засобів контролю в розподілених організаційно-технологічних системах.

5. Розробити інформаційну технологію контролю просування дискретних матеріальних потоків у розподілених організаційно-технологічних системах.

6. Виконати реалізацію розроблених математичних моделей та інформаційної технології для різних класів розподілених організаційно-технологічних систем та під час створення CASE-засобів синтезу та адаптації програмних засобів контролю.

Об'єкт дослідження - процеси контролю в розподілених організаційно-технологічних системах просування дискретних матеріальних потоків.

Предмет дослідження - моделі та інформаційна технологія контролю в розподілених організаційно-технологічних системах.

Методи дослідження: теорія системного аналізу, яка дозволила виконати аналіз систем просування матеріальних потоків та одержати їх формальний опис, вибрати критерії та розробити математичні моделі контролю просування дискретних матеріальних потоків; методи оптимізації, які використані при вирішенні завдань синтезу структура підсистеми контролю; ідеографічний підхід, який використаний при вирішенні завдань розробки адаптивних засобів контролю.

Наукова новизна одержаних результатів:

1. Вперше розроблено математичні моделі оцінювання параметрів та критеріїв контролю просування дискретних матеріальних потоків у розподілених організаційно-технологічних системах, які передбачають згортання параметрів контролю по критеріям оцінки часу та якості обробки матеріальних потоків, що дає можливість підвищити ефективність оцінки цих процесів у системі при значній кількості контрольованих параметрів.

2. Вперше розроблено ідеографічні моделі синтезу та адаптації засобів контролю просування дискретних матеріальних потоків в організаційно-технологічних системах, які характеризуються інтегрованим та адаптованим описом планів відображення ієрархічних систем. Це дозволяє скоротити витрати при зміні структури підсистеми контролю та корегуванні програмних засобів контролю за рахунок того, що користувач самостійно виконує необхідні коригування.

3. Набула подальшого розвитку математична модель структурно-технологічної оптимізації розподілених систем обслуговування, яка на відміну від існуючої враховує не тільки вартість підсистеми, а й завантаження каналів передачі інформації. Це дозволяє виконувати синтез ефективної структури підсистеми контролю для різних класів розподілених організаційно-технологічних систем з урахуванням двох критеріїв: вартості підсистеми та завантаженості каналів.

4. Набув подальшого розвитку клас моделей оцінки вартісних та часових характеристик систем, який на відміну від існуючого містить у собі графоаналітичні моделі оцінки вартісних та часових характеристик підсистеми контролю, що дає можливість при розв'язанні практичних завдань виконувати структурну та параметричну оптимізацію підсистем контролю на основі оцінки вартості та рівня завантаженості каналів зв'язку.

5. Набув подальшого розвитку ідеографічний метод у частині створення ідеографічних моделей контролю просування дискретних матеріальних потоків у розподілених організаційно-технологічних системах, який на відміну від існуючого містить етапи багаторівневого та адаптивного опису процесів контролю просування дискретних матеріальних потоків в розподілених організаційно-технологічних системах, що підвищує ефективність створення адаптованих моделей ієрархічних структур програмних засобів підсистем контролю у розподілених організаційно-технологічних системах.

Практична цінність отриманих результатів. Результати досліджень, розроблені математичні моделі використано під час розробки структури підсистеми та інформаційної технології контролю проходження матеріальних потоків реєстрованої пошти в автоматизованій системі реєстрації, обробки та контролю проходження реєстрованої пошти на території України (АСРК-РП), під час розробки структури та інформаційної технології контролю проходження потоків міжнародної пошти в автоматизованій системі обробки міжнародної пошти в бюро обміну України (АСОМП), структури та інформаційної технології оперативного управління процесами прийому і обробки поштових відправлень корпоративних клієнтів у цеху №1 Дирекції обробки та перевезення пошти УДППС "Укрпошта" (ДОПП). Ці ж результати використано під час розробки CASE-засобу, що забезпечує виконання функцій адаптації інструментальних засобів контролю користувачем-непрограмістом при зміні структури підсистеми контролю, складу критеріїв контролю, моделей формування даних контролю та форм подання результатів контролю на екрані.

Практична значущість отриманих результатів проявляється в зменшенні витрат на створення та модифікацію структур підсистем контролю, підвищенні точності, повноти та вірогідності ідентифікації стану об'єктів контролю, зменшення витрат на модифікацію структур підсистем контролю, синтез та адаптацію засобів контролю.

Апробація результатів дослідження. Основні положення роботи доповідалися й обговорювалися на семінарі за проблемою "Кібернетика" НАН України "Системний аналіз, математичне моделювання і прийняття рішень у технічних та соціально-економічних системах", науковий керівник, докт. техн. наук, проф. Е.Г. Петров в 2005, 2006, 2007 р. р., Міжнародній конференції "Теорія та техніка передачі, прийому та обробки інформації" в 2003, 2004 рр. (м. Туапсе), 8-му, 9-му, 10-му та 11-му Міжнародному молодіжному форумі "Радіоелектроніка та молодь у ХХІ столітті" (м. Харків, 2004 - 2007 рр.), на 1-й та 2-й Міжнародній конференції "Глобальні інформаційні системи. Проблеми та тенденції розвитку" у 2006, 2007 рр. (м. Туапсе), на 2-му Міжнародному радіоелектронному форумі (МРФ-2005) у 2005 р.

Публікації. За результатами наукових досліджень опубліковано 19 робіт, з яких 5 - статті в наукових журналах, відповідно до переліку ВАК України, та 14 доповідей на форумах і конференціях.

Особистий внесок. Усі основні положення дисертаційної роботи, які виносяться на захист, отримано здобувачем особисто. У роботах, які опубліковані в співавторстві, здобувачеві належать такі результати: у [1, 4, 12, 17] розроблено математичні моделі інформаційної технології та програмні засоби контролю проходження матеріальних потоків у розподілених організаційно-технологічних системах, а у [2, 9] - математичні моделі та програмні засоби автоматизованої системи реєстрації, обробки та контролю проходження реєстрованої пошти (АСРК-РП); у [3, 8, 11, 14] розроблено математичні моделі та засоби синтезу структур підсистем контролю в розподілених організаційно-технологічних системах; у [13, 15, 16, 19] розроблено математичні моделі динамічної адаптації структур та програмного забезпечення засобів контролю; у [18] розроблено математичні моделі формального опису об'єктів просування дискретних матеріальних потоків; у [5] розроблено математичні моделі багатофакторного оцінювання об'єктів контролю; у [7, 10] розроблено інформаційну технологію обробки вхідних потоків реєстрованої пошти корпоративних клієнтів; у [6] розроблено математичні моделі оцінки ефективності впровадження інформаційно-технологічних систем.

Структура і обсяг роботи. Дисертаційна робота складається із вступу, п'яти розділів, висновків, списку використаних джерел, додатків. Повний обсяг дисертації складає 195 стор., з них 144 стор. основного тексту, 37 рисунків на 10 сторінках, список використаних джерел із 124 найменувань на 12 сторінках, додаток на 21 сторінці.

Основний зміст роботи

У вступі шляхом системного аналізу розподілених організаційно-технологічних систем просування дискретних матеріальних потоків та підсистем контролю обґрунтовано актуальність теми дисертації, зазначено зв'язок роботи з науковими темами, сформульовано мету і задачі дослідження, визначено об'єкт, предмет і методи дослідження, показано наукову новизну та практичну цінність роботи, апробацію результатів роботи на конференціях та їх висвітлення у друкованих працях.

У першому розділі на основі аналітичного огляду літературних джерел та прикладів визначено особливості розподілених організаційно-технологічних систем просування дискретних матеріальних потоків. Організаційно-технологічні системи просування дискретних матеріальних потоків, які визначено у роботі як - системи - це складні розподілені системи, метою яких є максимальне задоволення потреб у послугах за якісним та своєчасним переміщенням об'єктів матеріального потоку від відправника до отримувача. Під максимальним задоволенням потреб розуміється забезпечення усіх клієнтів послугами цього виду, а під якістю - гарантоване доставляння об'єктів матеріального потоку у визначені терміни та надійність такої доставки. - системи виконують операції з переміщення дискретних матеріальних потоків від множини джерел до множини отримувачів . До складу системи входять центри обробки , які взаємопов'язані між собою транспортною мережею. На основі проведеного аналізу - систем показано, що однією з умов реалізації ефективної системи управління ними є створення автоматизованої підсистеми контролю, яка має включати засоби, що забезпечують прийом даних фактичного стану процесів просування об'єктів матеріального потоку в технологічній підсистемі від множини центрів обробки, обробку цих даних, перетворення, накопичення та видачу даних контролю у вигляді, придатному для подальшого аналізу та використання. У зв'язку з етапністю розвитку, зміною характеристик та моделі поведінки, динамічністю характеру виробництва, різкою та непередбачуваною зміною параметрів та динамічністю зовнішнього середовища при створенні підсистем контролю необхідно розв'язувати задачі синтезу структур підсистем контролю, відповідних програмних засобів з урахуванням можливої їх адаптації на основі сучасних моделей трансформованої системи "3D - підприємство" та методології XRP - систем. На основі аналізу сучасного стану розвитку математичних моделей та інформаційних технологій контролю сформульовано постановку задачі подальших досліджень.

У другому розділі вперше розроблено математичні моделі оцінювання параметрів та критеріїв контролю проходження дискретних матеріальних потоків у розподілених організаційно-технологічних системах. Математичні моделі вхідного та вихідного матеріальних потоків в - системах складаються з математичних моделей об'єктів - го виду та - го типу і належать - му отримувачу nа математичних моделей посилів, які є об'єднанням об'єктів . Математичні моделі вхідного та вихідного матеріального потоку є множиною об'єктів , посилів або їх сукупністю на адресу- го отримувача.

Кожний - й центр обробки виконує інформаційно-технологічні операції приймання, накопичення, формування, сортування, комплектування та відправки посилів вихідного матеріального потоку . На основі аналізу процесів обробки дискретних матеріальних потоків розроблено математичні моделі оцінки параметрів та критеріїв ефективності контролю. Найбільш важливі з них наведено у таблиці 1.

На основі а налізу процесів формування даних контролю розроблено правила формування протоколів обміну та дисципліну передачі їх до центрів контролю. При реєстрації об'єктів центр обробки формує та передає до підсистеми контролю повну інформацію щодо цих об'єктів з використанням протоколу Pr1. За наслідками обробки об'єктів центром обробки формується протокол, який включає скорочені дані щодо посилу та дані по наслідках обробки. За наслідками вручення формується протокол .

При великій кількості центрів обробки матеріальних потоків (сотні - тисячі) та великій кількості параметрів контролю візуалізація даних контролю та їх аналіз викликає великі труднощі Для їх зменшення у роботі запропоновано їх групування за відповідними ознаками та розв'язання задачі багатофакторного оцінювання для кожної з груп. Це значно зменшує кількість візуальних параметрів. На основні аналізу моделей багатофакторного оцінювання запропоновано таку процедуру багатофакторного оцінювання параметрів контролю:

1. Для кожної з груп критеріїв виконується розв'язання задачі параметричної оптимізації функції корисності групи. За наслідками за кожною -ю групою формується значення критеріїв .

2. Отримані критерії груп також групуються таким чином, щоб можна було отримати не більше, ніж три критерію третього рівня. Для цього також виконується розв'язання задачі параметричної оптимізації функції корисності критеріїв . Отримані значення критеріїв верхнього рівня використовуються для візуалізації даних контролю.

3. При зміні переваг ЛПР процедура виконується з етапу 1.

Основною проблемою під час використання цієї процедури є вибір методу розв'язання задачі параметричної ідентифікації функції переваг критеріїв.

У третьому розділі набула подальшого розвитку математична модель структурно-технологічної оптимізації розподілених систем обслуговування для структурно-технологічної оптимізації підсистем контролю та клас моделей оцінки вартісних та часових характеристик систем, який на відміну від існуючого містить у собі графоаналітичні моделі оцінки вартісних та часових характеристик підсистеми контролю.

Задача синтезу ефективної структури підсистеми контролю сформульована як задача структурно-технологічної оптимізації таким чином: необхідно вибрати таку структуру підсистеми контролю з множини структур і таку технологію її функціонування з множини технологій , які забезпечать мінімум вартості підсистеми контролю та мінімум завантаження каналів зв'язку. Математична модель задачі синтезу ефективної структури підсистеми контролю полягає в мінімізації функції мети при обмеженнях:

- на час виконання операцій контролю на кожному - му рівні системи та всієї системи в цілому;

де - директивний час виконання операцій контролю, відповідно, для -го рівня та підсистеми в цілому;

- на повноту та достовірність даних контролю, які мають забезпечити встановлене значення відмінності між даними контролю, які підготовлені для передачі по каналах зв'язку і які прийняті;

- на рівень готовності: , де - вартість -ї структури підсистеми контролю, яка діє з використанням - ї технології; - приведені витрати на реалізацію -ї структури підсистеми контролю, яка діє з використанням - ї технології.

Сформульована задача (10)-(12) відноситься до задач нелінійного програмування з булевими змінними. Для її розв'язання можуть бути використані методи динамічного програмування або евристичні методи. Однак, під час її розв'язання з використанням зазначених методів на кожному кроці пошуку розв'язання необхідно виконувати оцінку цільової функції (10) та обмежень (11), (12). Для зменшення витрат при оцінювані функцій (10) - (11) розроблено графоаналітичні моделі оцінки вартісних (ГАМОВ) та часових (ГАМОЧ) характеристик підсистеми контролю. З їх використанням процедура розрахунку значень цільової функції (10) та обмежень (11), (12) складається з таких кроків: 1) генерація варіантів структури підсистеми контролю від централізованої до децентралізованої структури; 2) формування графоаналітичної моделі оцінки вартісних характеристик (ГАМОВ) процесу передачі та обробки даних контролю для кожного варіанта структури підсистеми контролю; 3) розрахунок значень цільової функції (10) з використанням ГАМОВ; 4) формування графоаналітичної моделі оцінки часових характеристик (ГАМОЧ) процесу контролю для кожного варіанта структури підсистеми контролю; 5) розрахунок часових характеристик процесу контролю для кожного -го рівня і всієї системи в цілому з використанням ГАМОЧ; 6) розроблення на основі ГАМОВ та ГАМОЧ імітаційної моделі підсистеми контролю; 7) оцінка рівня повноти, достовірності даних контролю та рівня готовності на основі імітаційної моделі підсистеми контролю.

Зміна внутрішніх та зовнішніх факторів, структури технологічної підсистеми, характеристик центрів обробки призводить до структурних та параметричних змін у підсистемі контролю. На основі аналізу структурних та параметричних змін у технологічній підсистемі розроблено такі функції взаємодії між змінами в технологічній підсистемі () та відповідними стратегіями () змін у підсистемі контролю.

Якщо структурні зміни в підсистемі контролю (функції ) реалізуються шляхом розв'язання задачі (10)-(12) синтезу нової структури підсистеми контролю, то параметричні зміни (функції ) можуть бути реалізовані тільки шляхом створення адаптивного програмного забезпечення підсистеми контролю.

У четвертому розділі набув подальшого розвитку ідеографічний метод у частині створення ідеографічних моделей контролю та вперше розроблено ідеографічні моделі синтезу та адаптації програмних засобів контролю просування дискретних матеріальних потоків в організаційно-технологічних системах,

Аналіз літературних джерел показав, що розроблені математичні моделі ідеографічного методу орієнтовані, в основному, на автоматизацію процесів створення програм імітаційного моделювання. Ідеографічний метод при використанні його для опису засобів контролю повинен містити у собі додатково такі етапи: 1) поділ ідеографічних елементів на структурний та функціональний види; 2) структурний ідеографічний елемент використовується для моделювання структури обробки матеріальних потоків у технологічній підсистемі; 3) функціональний ідеографічний елемент використовується для моделювання методів обробки даних контролю та їх візуалізації; 4) функціональний ідеографічний елемент зв'язується з об'єктом обробки матеріального потоку.

Ідеографічний опис ієрархічної структури - системи () у відповідності із етапами удосконаленого ідеографічного методу складається з ідеографічних елементів рівня , який має два плани відображення: , що описує об'єкт обробки матеріального потоку у згорнутому вигляді (план відображення першого виду), та , що описує об'єкт обробки матеріального потоку у розгорнутому вигляді (план відображення другого виду).

Структурні ідеографічні елементи нижніх рівнів , , , . . . взаємопов'язані своїми планами відображення 1-го виду , , , . . з планами відображення 2-го виду верхніх рівнів, , . . . Структурні ідеографічні елементи нижнього рівня , , , . . . мають тільки один план відображення 1-го виду . Комплексування структурних ідеографічних елементів виконується на основі їх планів відображення двох видів, що реалізується шляхом створення реляційної інформаційної моделі. Зміна ідеографічного опису системи реалізується шляхом додавання, вилучення та коригування цієї інформаційної моделі. Функціональні ідеографічні елементи описують методи обробки даних контролю та їх візуалізації на кожному рівні ієрархічної структури та для кожного з елементів цієї структури. На основі удосконаленого ідеографічного методу у роботі розроблено такі моделі залежності, які описують план змісту функціональних ідеографічних елементів . Всі ці функції використовуються під час створення адаптивного програмного забезпечення підсистеми контролю.

У п'ятому розділі розроблено інформаційну технологію контролю просування дискретних матеріальних потоків у розподілених організаційно-технологічних системах та наведено результати використання теоретичних досліджень роботи при вирішенні практичних завдань створення програмного забезпечення інформаційних технологій контролю. Для створення адаптивної інформаційної технології контролю необхідно: визначити кількість центрів контролю системи та їх взаємозв'язок із центрами обробки матеріальних потоків; розробити інформаційну технологію передачі даних контролю із центрів обробки матеріальних потоків до центрів контролю; вибрати параметри контролю та розробити математичні моделі їх розрахунку; розробити критерії контролю та вибрати методи згортання критеріїв контролю; розробити інформаційну технологію обробки даних контролю та подання результатів обробки ЛПР; розробити інформаційну технологію обміну даними контролю між центрами контролю; розробити моделі синтезу та адаптації засобів контролю.

Для вирішення цих завдань в роботі розроблено інформаційну технологію, яка включає такі етапи:

1. Синтез структури підсистеми контролю для - системи. Якщо отримана структура відповідатиме прийнятій системі критеріїв, то виконується перехід на етап 2. У протилежному випадку етап 1 повторюється до тих пір, доки не буде отримана задовільна структура.

2. Розробка програмних засобів для отриманої структури підсистеми контролю.

3. Тестування розроблених програмних засобів контролю. Якщо засоби контролю відповідають встановленим вимогам, то виконується перехід на етап 4, у протилежному випадку виконується їх доопрацювання.

4. Експлуатація засобів контролю. Під час експлуатації виконується оцінка зовнішніх факторів. Якщо зміна зовнішніх факторів призводить до необхідності зміни структури підсистеми контролю, то виконується перехід на етап 1. Якщо зміна зовнішніх факторів призводить до необхідності зміни програмних засобів підсистеми контролю, то виконується перехід на етап 2, у протилежному випадку підсистема та засоби контролю продовжують експлуатуватися.

Ця інформаційна технологія використана під час створення адаптивних підсистем контролю для автоматизованої системи реєстрації, обробки та контролю проходження реєстрованої пошти по території України (АСРК-РП) та автоматизованої системи обробки пошти корпоративних клієнтів у цеху № 1 Дирекції оброблення та перевезення пошти (м. Київ). Під час створення адаптивної підсистеми контролю для АСРК-РП автором на основі моделей, розроблених у розділі 3, було розв'язано задачу вибору її структури. Результати розв'язання задачі показали, що централізована структура має менший рівень витрат ніж децентралізована. Централізована структура реалізована у АСРК-РП. Розроблені у розділі 4 математичні моделі адаптації програмних засобів контролю використано під час створення інтерактивного засобу CASE-Control, яке дозволяє виконувати адаптацію програмних засобів контролю в АСРК-РП при зміні зовнішніх факторів.

У додатку наведені практичні результати роботи, які підтверджені актами про впровадження.

Висновки

У дисертаційній роботі проведено теоретичне узагальнення та нове вирішення наукового завдання, що полягає в розробці математичних моделей та інформаційної технології синтезу структур підсистем контролю та синтезу відповідних програмних засобів для підвищення ефективності просування дискретних матеріальних потоків у розподілених організаційно-технологічних системах.

Основні наукові й практичні результати:

1. На основі аналізу розподілених організаційно-технологічних систем просування дискретних матеріальних потоків, які виділені в окремий тип систем з умовним позначенням -системи, і підсистем контролю обґрунтовано необхідність розробки математичних моделей оцінки параметрів контролю проходження дискретних матеріальних потоків, оптимізації структур підсистем контролю, математичних моделей і засобів синтезу та адаптації засобів контролю, орієнтованих на конкретну предметну галузь.

2. Вперше розроблено математичні моделі оцінювання параметрів та критеріїв контролю просування дискретних матеріальних потоків у розподілених організаційно-технологічних системах, які передбачають згортання параметрів контролю по критеріям оцінки часу та якості обробки матеріальних потоків, що дає можливість підвищити ефективність оцінки цих процесів у системі при значній кількості контрольованих параметрів.

3. Набула подальшого розвитку математична модель структурно-технологічної оптимізації розподілених систем обслуговування, яка на відміну від існуючої враховує не тільки вартість підсистеми, а й завантаження каналів передачі інформації. Це дозволяє виконувати синтез ефективної структури підсистеми контролю для різних класів розподілених організаційно-технологічних систем з урахуванням двох критеріїв: вартості підсистеми та завантаженості каналів.

4. Набув подальшого розвитку клас моделей оцінки вартісних та часових характеристик систем, який на відміну від існуючого містить у собі графоаналітичні моделі оцінки вартісних та часових характеристик підсистеми контролю, що дає можливість при розв'язанні практичних завдань виконувати структурну та параметричну оптимізацію підсистем контролю на основі оцінки вартості та рівня завантаженості каналів зв'язку.

5. Набув подальшого розвитку ідеографічний метод у частині створення ідеографічних моделей контролю просування дискретних матеріальних потоків у розподілених організаційно-технологічних системах, який на відміну від існуючого містить етапи багаторівневого та адаптивного опису процесів контролю просування дискретних матеріальних потоків в розподілених організаційно-технологічних системах, що підвищує ефективність створення адаптованих моделей ієрархічних структур програмних засобів підсистем контролю у розподілених організаційно-технологічних системах.

6. Вперше розроблено ідеографічні моделі синтезу та адаптації засобів контролю просування дискретних матеріальних потоків в організаційно-технологічних системах, які характеризуються інтегрованим та адаптованим описом планів відображення ієрархічних систем. Це дозволяє скоротити витрати при зміні структури підсистеми контролю та корегуванні програмних засобів контролю за рахунок того, що користувач самостійно виконує необхідні коригування.

7. Розроблені в роботі математичні моделі використано під час розробки інформаційної технології підсистеми контролю, яка реалізована під час синтезу структури підсистеми контролю проходження реєстрованої пошти в АСРК-РП, АС цеху № 2 ДОПП та АСОМП.

8. Математичні моделі контролю проходження дискретних матеріальних потоків в - системах реалізовано в типовому програмному забезпеченні підсистем контролю АСРК-РП та АС цеху №1 ДОПП. Програмні засоби підсистем контролю АСРК-РП та АС цеху №1 ДОПП знаходяться у промисловій експлуатації.

9. Ідеографічні моделі синтезу та адаптації засобів контролю реалізовано в програмному засобі CASE-Control. Використання CASE-Control дозволяє швидко адаптувати програмні засоби підсистем контролю при структурних та параметричних змінах у технологічній підсистемі без залучення програміста. CASE-Control промислово використовується в АСРК-РП та АС цеху №1 ДОПП.

10. Перспективним напрямком розвитку даних досліджень є їхнє поширення на нові види матеріальних потоків та технологічні системи обробки дискретних матеріальних потоків, а також розробка математичних моделей, методів і засобів створення адаптивного програмного забезпечення автоматизованих систем й інформаційних технологій.

Список опублікованих праць за темою дисертації

1. Кузьменко В.М. Модели и средства контроля прохождения материальных объектов в иерархических системах / В.М. Кузьменко, С.В. Кузьменко // Прикладная радиоэлектроника. - 2004. - Т. 3, № 3. - С. 43-47.

2. Кузьменко В.М. Основы функционирования АСРК-РП. Контроль и статистика прохождения почты / В.М. Кузьменко, С.В. Кузьменко, А.В. Азаренков // Зв'язок. - 2005. - № 3. - С. 45 - 49.

3. Гребенник И.В. Модели синтеза структур систем контроля в распределенных системах / И.В. Гребенник, С.В. Кузьменко // Вестник Херсонского национального технического университета. - 2005. - № 1(21). - С. 340-345.

4. Гребенник И.В. Информационная технология контроля прохождения дискретных материальных потоков / И.В. Гребенник, С.В. Кузьменко // Вестник Херсонского национального технического университета. - 2006. - № 1(24). - С. 199-204.

5. Гребенник И.В. Многофакторное оценивание объектов контроля в дискретных распределенных системах / И.В. Гребенник, С.В. Кузьменко // Вестник Херсонского национального технического университета. - 2007. - № (27). - С. 94-97.

6. Левченко Л.В. Методика оценки эффективности внедрения автоматизированных информационно - технологических систем / Л.В. Левченко, С.В. Кузьменко // Теория и техника передачи, приема и обработки информации: междунар. научн. конф.3-5 окт. 2003 г.: сб. тезисов докл. - Х., 2003. - С. 419 - 420.

7. Кузьменко С.В. Математические модели и средства обработки почтовых отправлений / С.В. Кузьменко, А.В. Азаренков // Радиоэлектроника и молодежь в XXI веке: IX междунар. мол. форум.: тезисы докл. - Х., 2005. - С. 252.

8. Кузьменко Н.П. Модели синтеза средств контроля в распределенных системах / Н.П. Кузьменко, С.В. Кузьменко // 2-й межд. радиоэлектронный форум (МРФ-2005): сб. научн. трудов. - Х., 2005. - часть Ш. - С. 185-188.

9. Кузьменко С.В. Модели контроля прохождения регистрируемой почты в АСРК-РП / С.В. Кузьменко // Радиоэлектроника и молодежь в XXI веке: 8-й междунар. мол. форум.: тезисы докл. - Х., 2004. - часть 2. - С. 52.

10. Смирнова Ю.И. Информационная технология обработки входящих потоков регистрируемой почты / Ю.И. Смирнова, С.В. Кузьменко // Радиоэлектроника и молодежь в XXI веке: 8-й междунар. мол. форум.: тезисы докл. - Х., 2004. - часть 2. - С. 54.

11. Кузьменко Н.П. Инструментальное средство синтеза средств контроля материальных потоков в организационно-технологических системах / Н.П. Кузьменко, С.В. Кузьменко, Ю.И. Смирнова // Теория и техника передачи, приема и обработки информации: 10-я юбил. межд. научн. конф.: тезисы докл. - Х., 2004. - часть 2. - С. 74-75.

12. Кузьменко В.М. Средства контроля материальных потоков в организационно-технологических системах / В.М. Кузьменко, С.В. Кузьменко, Ю.И. Смирнова // Теория и техника передачи, приема и обработки информации: 10-я юбил. межд. научн. конф.: тезисы докл. - Х., 2004. - часть 2. - С. 72-73.

13. Кузьменко С.В. Синтез и адаптация средств контроля процессами обработки дискретных материальных потоков в распределенных системах / С.В. Кузьменко // Радиоэлектроника и молодежь в XXI веке: 9-й междунар. мол. форум.: тезисы докл. - Х., 2005. - С. 253.

14. Миколаенко Д.А. Модели оптимизации структур систем контроля / Д.А. Миколаенко, С.В. Кузьменко // Радиоэлектроника и молодежь в ХХІ веке: 10-й юбил. межд. мол. форум. - Х., 2006. - С. 443.

15. Глинський Н.И. Задача адаптации средств контроля в XRP-системах / Н.И. Глинський, С.В. Кузьменко // Радиоэлектроника и молодежь в ХХІ веке: 10-й юбил. межд. мол. форум. - Х., 2006. - С. 423.

16. Кузьменко С.В. Модели динамической адаптации жизненного цикла автоматизированных систем контроля / С.В. Кузьменко // Радиоэлектроника и молодежь в ХХІ веке: 10-й юбил. межд. мол. форум. - Х., 2006. - С. 448.

17. Кузьменко С.В. Информационная технология контроля в дискретных системах обслуживания / С.В. Кузьменко // Глобальные информационные системы. Проблемы и тенденции развития: 1-я научн. конф.: тезисы докл. - Х., 2006. - С.155-156.

18. Кузьменко С.В. Математические модели формального описания объектов продвижения дискретных материальных потоков / С.В. Кузьменко // Радиоэлектроника и молодежь в ХХІ веке: 11-й межд. мол. форум. - Х., 2007. - С. 99.

19. Кузьменко С.В. Принципы создания адаптивного программного обеспечения информационно-технологических систем / С.В. Кузьменко // Глобальные информационные системы. Проблемы и тенденции развития: 2-я научн. конф.: тезисы докл. - Х., 2007. - С 291-292.

Размещено на Allbest.ru