УНИФИЦИРОВАННОЕ УСТРОЙСТВО ЧЕРНЯКОВА/ПЕТРУШИНА ДЛЯ ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОРГАНИЗАЦИОННО-ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ

Унифицированное устройство
Чернякова/Петрушина
для оценки эффективности
организационно-технических систем
Устройство относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано для унифицированной оценки эффективности широкого класса систем вне зависимости от их назначения, целей, решаемых задач и сложности, в том числе автоматизированных систем управления воздушным движением и т.н. Свойство унификации для различных систем является важнейшим свойством устройства.
Следующей важной характеристикой Унифицированного устройства является его предназначение для получения количественных оценок эффективности сложной организационно-технической системы (ОТС) как на этапах проектирования, разработки и испытания ОТС, так и на этапе ее эксплуатации, то есть в процессе всего жизненного цикла системы. Заявленное Унифицированное устройство путем использования предоставляемых им технических и программных решений, позволяет построить систему оценки потенциальной/действуюш;ей эффективности (качества) любого уровня сложности, адаптируемую в реальном масштабе времени к изменению условий разработки/эксплуатации ОТС. Это свойство Унифицированного устройства актуально, поскольку многие известные ОТС имеют слабо развитые функционально и технически системы объективного (количественного) контроля качества (оценки эффективности), либо не имеют их вовсе.
Известно устройство по авт. свид. СССР №454375 но кл. G07C3/00 за 1974г., содержащее группу датчиков, коммутатор и вычислительный блок.
Недостатком известного устройства является невозможность с его помощью осуществлять оценку эффективности организационнотехнических систем.
Наиболее близким по технической сущности к заявленному устройству является «Устройство централизованного контроля и управления технологическими агрегатами (см. авт. свид. СССР №1113807 по кл. G06F15/46 за 1984г., Бюл.№34), содержащее группу из п датчиков, коммутатор и вычислительный блок (в заявленном устройстве - вычислительный комплекс).
.......- ,-,-, 5 г 5
MliK6G06F 15/46
Отсутствие средств оценки эффективности является недостатком практически всех известных систем. Это снижает общий эффект от использования ОТС, что выражается в неоптимальном функционировании ОТС и нерациональном использовании ее ресурсов.
Целью заявленного изобретения является устранение указанного выше недостатка путем обеспечения возможности получения объективной количественной оценки эффективности ОТС с помощью Унифицированного устройства Чернякова/Петрушина для оценки ОТС, содержащего необходимые для этого станции базы данных, ввода данных, инженера по знаниям и старшего инженера по оценке эффективности и др.
Указанная цель достигается тем, что устройство, содержащее группу из п датчиков, коммутатор и вычислительный комплекс со средствами отображения, документирования и управления, также содержит группу из п преобразователей, а вычислительный комплекс представляет собой локальную вычислительную сеть, организованную по принципу звезды, с терминальным сервером в центре, а по периферии с рабочей станцией ввода данных, рабочей станцией инженера по знаниям, накопителем базы данных, принтером, сервером базы данных и рабочей станцией старщего инженера по оценке эффективности, которая двунаправлено связана с первым выводом терминального сервера, второй и третий выводы которого двунаправлено соединены соответственно с рабочей станцией инженера по знаниям и с рабочей станцией ввода данных, вход которой соединен с выходом коммутатора, управляющий вход которого соединен с выходом рабочей станцнн ввода данных, четвертый вывод терминального сервера двунаправлено соединен с сервером базы данных, выход накопителя базы данных соединен со входом терминального сервера, выход которого соединен с принтером, при этом п входов коммутатора по-канально соединены с п выходами преобразователей, п входов которых по-канально соединены с п выходами датчиков, п входов которых являются п-канальным входом устройства.
Технический результат заявленного устройства состоит в повыщении качества использования широкого класса сложных организационно-технических систем вне зависимости от их назначения за счет применения устройства оценки их эффективности.
На фиг.1 представлена структурная схема заявленного устройства. Устройство содержит группу 1 датчиков 1.1, 1.2, ..., l.n измерения заданных параметров, группу 2 преобразователей 2.1, ..., 2.п информации, коммутатор 3; рабочую станцию 4 ввода данных, рабочую станцию 5 инженера но знаниям, накопитель 6 базы данных, терминальный сервер 7, принтер 8, сервер 9 базы данных и рабочую станцию 10 старшего инженера по оценке эффективности, а также пканальный вход 11 устройства.
2./
Рабочая станция 10 старшего инженера по оценке эффею-ивности двунанравлено связана с первым выводом терминального сервера 7, второй и третий выводы которого двунаправлено соединены соответственно с рабочей станцией 5 инженера по знаниям и с рабочей станцией 4 ввода данных, вход которой соединен с выходом коммутатора 3, управляющий вход которого соединен с выходом рабочей станции 4 ввода данных, четвертый вывод терминального сервера 7 двунаправлено соединен с сервером 9 базы данных, выход накопителя 6 базы данных соединен со входом терминального сервера 7, выход которого соединен с нринтером 8, при этом п входов коммутатора 3 по-канально соединены с п выходами преобразователей 2.1, ..., 2.П, п входов которых по-канально соединены с п выходами датчиков 1.1, ..., 1.П, п входов которых являются п-канальным входом 11 устройства.
Все элементы Унифицированного устройства являются известными и широко применяются. Уникальными являются: во-первых, зарегистрированная в ФИПС программа оценки эффективности, загружаемая в терминальный сервер 7 и, во-вторых, данные, записанные в накопитель 6 статической базы данных и хранимые в динамической базе данных на сервере 9. Указанная программа разработана авторами на базе Унифицированного способа Чернякова/Петрушина для оценки эффективности ОТС.
Интерфейсом между собственно ОТС и Унифицированным устройством является группа 1 датчиков, назначением которых является сбор первичной информации о значениях (мгновенных и/или усредненных за заданный период времени) параметров ОТС на текуш,ий момент времени для оценки ее эффективности. Указанные датчики 1.1, ..., 1.П по своей конструкции и принципу действия соответствуют типам сигналов и условиям эксплуатации объектов ОТС, в отношении которых проводится оценка эффективности. Датчики 1.1, ..., 1.П используются на всех уровнях иерархической топологии структуры и функций ОТС и классифицируются по данному показателю на датчики уровня системы, уровня подсистем, уровня субподсистем и т.д., уровня простейших (неделимых) элементов ОТС. Важно, что здесь присутствуют датчики уровня системы, которые предназначены для измерения значений интегральных характеристик эффективности ОТС. Наличие таких датчиков 1.1, ..., l.n желательно, но не обязательно, т.к. не редко реализация таких датчиков 1.1, ..., l.n по разным причинам на сегодняшний день невозможна. К таким показателям относится, например, характеристика «Уровень безопасности полетов, используемся в качестве одной из интегральных характеристик для оценки эффективности системы управления воздушным движением. По характеру измеряемой информации датчики 1.1, ..., 1.11 классифицируются на качественные (аналоговые) и количественные (цифровые) датчики.
Для единообразного представления информации, поступающей с датчиков 1.1, ..., 1.П, с целью дальнейшего ее использования применяется группа 2 преобразователей первичной информации, обеспечивающих приведение данных от различных датчиков 1.1, ..., l.n к единому цифровому формату. Разрядность указанного формата определяется требованиями к точности нреобразованной информации и оперативности ее получения. Для однозначного определения принадлежности данных, каждому датчику 1.1, ..., l.n присваивается уникальный идентификатор.
С выхода преобразователей 2.1, ..., 2.п цифровая информация считывается коммутатором 3, откуда поступает на вход рабочей станции 4 ввода данных. Число п входов коммутатора онределяется количеством датчиков 1.1, ..., l.n. В случае использования большого количества датчиков 1.1, ..., l.n применяется иерархическая схема соединения нескольких коммутаторов по аналогии с известными способами наращивания количества пользователей локальной вычислительной сети.
Базовыми элементами Унифицированного устройства являются рабочая станция 4 ввода для организации рабочего места (РМ) оператора, рабочая станция 5 инженера по знаниям для организации его РМ, рабочая станция 10 старшего инженера по оценке эффективности для организации его РМ, терминальный сервер 7, сервер 9 базы данных, накопитель 6 базы данных, а также принтер 8, соединенные в локальную вычислительную сеть.
Рабочая станция 4 ввода данных предназначена для считывания в автоматическом режиме по заданному регламенту или в ручном режиме по команде оператора информации по всем датчикам 1.1, ..., l.n через преобразователи 2.1, ..., 2.п и коммутатор 3, а также для передачи полученной информации на терминальный сервер 7, Кроме того, функцией рабочей станции 4 ввода данных является реализация заданной последовательности опроса преобразователей 2.1, ..., 2.П через соответствуюшее управление коммутатором 3.
Терминальный сервер 7 является центральным звеном всей обработки данных для оценки эффективности. Основу его работы составляет специализированное программное обеспечение, являющееся машинно-реализованной формой математического обеспечения оценки эффективности. Информация, поступающая с рабочей станции ввода данных, на основе соответствующих алгоритмов ориентации и нормировки данных на терминальном сервере 7 преобразуется к виду, необходимому для текущей оценки эффективности ОТС, а также для записи этой информации в сервер 9 базы данных.
Сервер 9 базы данных предназначен для формирования и использования базы данных по оценке эффективности ОТС. Сервером 9 базы данных решаются задачи приема, хранения и выдачи информации о состоянии опрашиваемых датчиков 1.1, ..., l.n на каждый
момент времени. Кроме того, база данных содержит информацию, относящуюся к реализации алгоритмов оценки эффективности (база знаний), данные о текущей конфигурации датчиков оценки эффективности, отчетные материалы и другую, в т.ч. служебную информацию. База данных состоит из двух частей. Во-цервых, это статическая часть базы данных накопителя 6 - электронные носители информации для длительного хранения информации (например, CD-R, CD-RW), содержащие рекомендации, примеры прошлого опыта, а также стандарты (при их наличии), необходимые для оценки эффективности ОТС, используемые в каждой конкретной нредметной области. Во-вторых, это динамическая часть базы данных - массивы актуальной информации, размещаемые на жестком магнитном диске сервера 9 базы данных, и содержащие информацию, относящуюся к данной системе, в отношении которой проводится оценка эффективности.
Рабочая станция 5 инженера но знаниям предназначена для выполнения им следующих функций: определение содержания решаемой задачи оценки эффективности; формирование структуры показателей оценки эффективности ОТС с указанием взаимосвязей показателей между собой; обобщение и ввод в базу данных сведений, полученных в процессе опроса экспертов данной предметной области (функция экспертной системы); разработка решающих правил оценки эффективности на базе предлагаемых программным обеспечением методов принятия решения; определение типов, назначения и идентификаторов датчиков, порядка и периодичности их опроса; периодический контроль качества полученной модели оценки эффективности и подготовка новой (модернизированной) модели при переходе ОТС от одного качественного состояния к другому, например, при переходе от этапа разработки к этапу эксплуатации. При этом собственно функционирование программного обеспечения работы инженера по знаниям осуществляется на терминальном сервере.
Рабочая станция 10 старшего инженера по оценке эффективности предназначена для выбора стратегии оценки эффективности ОТС, формирования выходных материалов для представления лицу, принимающему решение, по оценке как мгновенной эффективности ОТС на любой момент времени, так и усредненной оценки эффективности ОТС за любой заданный период времени. Также обеспечивается возможность оценки тенденции изменения эффективности за заданный прошлый период времени, прогнозирование изменения эффективности, определение и сигнализация ее критичных значений, в том числе заблаговременная. При этом собственно функционирование программного обеспечения работы старшего инженера по оценке эффективности осуществляется на терминальном сервере 7.
Рабочие станции 4,5,10, терминальный сервер 7 и сервер 9 базы данных используются в составе следующего оборудования: системный блок, клавиатура, манипулятор типа «мышь, видеомонитор. Для обеспечения функции печати выходных и рабочих документов используется принтер 8, подключенный к терминальному серверу 7.
Указанные элементы Унифицированного устройства - рабочие станции 4,5,10, терминальный сервер 7, сервер 9 базы данных, накопитель 6 базы данных и принтер 8 - конструктивно могут быть выполнены в виде мобильной лаборатории (МЛ) для группы оценки эффективности (ГОЭ), включающей старшего инженера по оценке эффективности, инженера по знаниям и оператора ввода данных, если только производительности такой МЛ будет достаточно для оценки эффективности ОТС в полном объеме требований, предъявляемых к этой оценке.
Устройство работает следующим образом.
На стадии проектирования инженером по знаниям с использованием возможностей рабочей станции 5 и программного обеспечения, функционирующего на терминальном сервере 7, определяется содержание и порядок решения задачи, структура показателей эффективности ОТС на этой стадии, а также иные условия. К иным условиям относится, например, условие получения текущей оценки эффективности на данный момент времени, либо оценки по состоянию в прошлый момент времени, либо усредненной оценки за прошлый период времени с указанием начала и конца периода, либо, наконец, прогнозируемое значение. Подготовленная таким образом служебная информация записывается на сервер 9 базы данных. Опережающими разработку ОТС темпами (а это целесообразно) на рабочей станции 4 ввода исходных данных осуществляется ручной/автоматический ввод оперативных данных посредством программного обеспечения на терминальном сервере 7, по частным показателям создаваемых узлов, систем и функций ОТС, с одной стороны. С другой стороны, вводятся вручную или считываются автоматически из статической базы данных накопителя 6 данные о требуемом уровне значений частных показателей эффективности в соответствии с проектной документацией, ГОСТами и т.п. Вводимая информация также записывается на сервер 9 базы данных. По окончании процесса ввода данных с рабочей станции 10 старшего инженера по оценке эффективности на терминальном сервере 7 активизируется соответствующий режим программного обеспечения по расчёту эффективности ОТС. Далее, программное обеспечение на терминальном сервере 7 считывает исходные данные, а также алгоритмы формирования оценки эффективности с сервера 9 базы данных, полученные предварительно инл енером по знаниям на базе разработанной им структуры показателей эффективности ОТС и принятой старшим инженером стратегии оценки эффективности. Важно, что
2€С //
программное обеспечение ноддерживает три основных стратегии оценки эффективности, определенных в Унифицированном способе Чернякова/Петрушина, а именно: стратегии «оптимистичной, «средней и «пессимистичной оценок. По окончании расчетов формируется оценка эффективности, которая в виде числового и графического представления выводится на экране монитора рабочей станции 10 старшего инженера по оценке эффективности ОТС с указанием условий ее получения. Оценка эффективности может быть выведена и на принтер 8.
На стадии эксплуатации ОТС Унифицированное устройство работает аналогично, за исключением того, что ввод оперативных исходных данных, получаемых от коммутатора 3 после преобразования на преобразователях 2.1, ..., 2.п в процессе опроса датчиков 1.1, ..., 1.П по регламенту, в абсолютном большинстве случаев осуш;ествляется автоматически. Расчет оценки эффективности производится циклически с требуемым темпом обновления или по команде старшего инженера по оценке эффективности. Еш;е одной особенностью является то, что структура показателей оценки эффективности, правила и условия расчета такой оценки заблаговременно определяются инженером по знаниям с учетом специфики данного этапа жизненного цикла ОТС, которые могут корректироваться в процессе работы по мере возникновения необходимости. Такая необходимость может быть вызвана требованиями повышения качества оценки эффективности ОТС, а именно повышения показателей ее адекватности, экономичности и точности. Оценка качества полученных результатов формируется на базе сопоставления итогового значения обобш;енного показателя эффективности ОТС и значения свертки интегральных характеристик эффективности ОТС, традиционно применяемых в рассматриваемой предметной области. Причем оба эти значения должны быть актуальными на момент их сравнения. Однако, процедура оценки качества возможна лишь в том случае, если имеется и реализована возможность пол)ения оценок по интегральным характеристикам эффективности ОТС, иначе следует использовать результаты других соответствующих комплексных или частных исследований, в том числе заключений экспертов.
Важными особенностями Унифицированного устройства являются простота и экономичность применения, надежность результатов, неограниченная повторяемость, доступность в реализации, возможность использования на постоянной основе, оперативность и наглядность результатов, ведение полной истории измерений и расчетов, получение прогнозируемых значений и сигнализация критических состояний.