Автоматизована система управління повсякденною діяльністю вищого військового навчального закладу на основі локальної обчислювальної мережі

Размещено на http://www.allbest.ru/

Держкомітет промислової політики України

Науково-виробнича корпорація "Київський інститут автоматики"

УДК (658.012.011.56: 681.324): 355.232

АВТОМАТИЗОВАНА СИСТЕМА УПРАВЛІННЯ ПОВСЯКДЕННОЮ ДІЯЛЬНІСТЮ ВИЩОГО ВІЙСЬКОВОГО НАВЧАЛЬНОГО ЗАКЛАДУ НА БАЗІ ЛОКАЛЬНОЇ ОБЧИСЛЮВАЛЬНОЇ МЕРЕЖІ

Спеціальність 05.13.06 - автоматизовані системи управління та прогресивні інформаційні технології

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

ГЛУЦЬКИЙ Володимир Іванович

Київ 2001

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана у Науково-виробничій корпорації "Київський інститут автоматики".

Науковий керівник:

- лауреат Державної премії України, кандидат технічних наук, доцент РЮМШИН Микола Олександрович, генеральний директор НВК "Київський інститут автоматики".

Офіційні опоненти:

- доктор технічних наук, професор ЗАЙЦЕВ Володимир Григорович, директор ДНВП "Комета" НВК "Київський інститут автоматики";

- доктор технічних наук, старший науковий співробітник САМОХВАЛОВ Юрій Якович, начальник відділу Наукового центру управління і зв'язку МО України.

Провідна установа:

Інститут кібернетики ім. В.М.Глушкова НАН України.

Захист відбудеться " 14 " березня 2001 року о 13 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К 26.818.01 Науково-виробничої корпорації "Київський інститут автоматики" за адресою: 04107 Київ, вул. Нагірна, 22, корп.1.

Відгуки на автореферат у двох примірниках, засвідчені печаткою установи, просимо надсилати за адресою: 04107 Київ, вул. Нагірна, 22, НВК "КІА", вченому секретарю.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці НВК "Київський інститут автоматики".

Автореферат розісланий " 12 " лютого 2001 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради к.т.н. Л.П.Тронько

автоматизований мережа локальна

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Однією з важливіших і специфічних галузей людської діяльності є сфера вищої освіти, в тому числі вищої військової освіти.

Військово-навчальні заклади Міністерства оборони України як об'єкт інформатизації представляють собою велику складну систему, яка характеризується багатовимірністю, що обумовлена великою кількістю підрозділів; багатоцільовим характером функціонування; необхідністю реалізацій безперервного багатоступеневого навчання військових спеціалістів з використанням сучасних інформаційних технологій; багатопрофільністю підготовки військових спеціалістів.

Тому процес інформатизації військово-навчальних закладів Міністерства оборони України має ряд особливостей, основними з яких є:

високий рівень складності загальної системи навчання, який зв'язаний з необхідністю швидкої зміни програм навчання за усіма напрямками відповідно до державної програми будівництва і розвитку Збройних Сил України;

суттєве перевищення інформаційних процесів над матеріальними;

відносно висока інерційність циклів підготовки спеціалістів, одержання нових фундаментальних і прикладних знань.

Актуальність процесу інформатизації вищих військово-навчальних закладів України, її загальнодержавна значущість підтверджується наявністю цілого ряду нормативно-правових документів, до яких відносяться:

Наказ Президента України від 12.09.1994 р. № 832 "Про основні напрямки реформування вищої освіти в Україні";

концепція інформатизації Збройних Сил України, яка затверджена наказом Міністра оборони України від 11.02.1994 р. № 3;

концепція інформатизації військової освіти в Україні на період до 2005 року, яка розроблена Головним управлінням військової освіти Міністерства оборони України.

Інформатизація військової освіти передбачає масове застосування методів збору, обробки, передачі та збереження інформації за допомогою засобів комп'ютерної техніки і передачі інформації в навчальному процесі та управління повсякденною діяльністю у військово-навчальних закладах Міністерства оборони України.

Основними цілями інформатизації є:

підвищення ефективності, оперативності і гнучкості управління ВВНЗ у процесі повсякденної діяльності;

впровадження існуючих і розробка нових інформаційних технологій з метою оптимізації управління повсякденною діяльністю ВВНЗ;

науково-педагогічні дослідження в галузі розробки автоматизованих систем і програмно-апаратних засобів безперервного багатоступеневого навчання з використанням можливостей Internet;

зниження вартості навчання;

забезпечення якості навчання, що відповідає міжнародним стандартам;

індивідуалізація навчання;

забезпечення взаємозв'язку між практичною діяльністю, навчанням і науковими дослідженнями;

підвищення рівня комп'ютерної грамотності осіб, які навчаються, професорсько-викладацького складу і посадових осіб військово-навчальних закладів.

Поряд з інформатизацією навчального процесу і наукової діяльності ВВНЗ найважливішим напрямком інформатизації є інформатизація повсякденної діяльності і управління військово-навчальним закладом.

Повсякденна діяльність військово-навчального закладу, що включає вирішення задач житлового, фінансового, тилового, технічного забезпечення, є невід'ємною складовою частиною діяльності ВВНЗ, яка істотно впливає на якість підготовки військових спеціалістів.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. У даній роботі використані результати, які були отримані в ході виконання двох науково-дослідних тем: "Розробка методологічних основ побудови інтелектуальних систем підтримки прийняття рішень та їх використання в органах управління" (шифр "Фаркоп"); "Дослідження проблеми та розробка пропозицій щодо автоматизації повсякденної діяльності вищого військово-навчального закладу МО України" (шифр "Діброва -- ВНЗ").

Мета і завдання дисертаційного дослідження. Дослідження складалося з розробки і впровадження автоматизованої системи управління повсякденною діяльністю вищого військово-навчального закладу на основі розгортання інформаційно-телекомунікаційної мережі.

Метою дослідження є підвищення ефективності, оперативності і гнучкості управління повсякденною діяльністю військово-навчального закладу за рахунок удосконалення інформаційного забезпечення управління.

Об'єктом дослідження в дисертаційній роботі є повсякденна діяльність вищого військового навчального закладу.

Предметом дослідження є процес інформатизації повсякденної діяльності вищого військового навчального закладу.

Для досягнення даної мети були сформульовані та вирішені наступні частинні задачі:

- проведений аналіз процесу управління повсякденною діяльністю військово-навчального закладу з метою виявлення задач, які підлягають автоматизації;

- розроблена методика проектування АСУ повсякденною діяльністю ВВНЗ на базі локальної обчислювальної мережі;

розроблений технічний проект реалізації АСУ повсякденною діяльністю ВВНЗ на базі локальної обчислювальної мережі;

- розроблена методика обґрунтування функцій і чисельності адміністративно-управлінського персоналу ВВНЗ при впровадженні АСУ повсякденною діяльністю;

- отримані рекомендації з удосконалення методів роботи, уточнення складу і функцій адміністративно-управлінського персоналу ВВНЗ при впровадженні АСУ повсякденною діяльністю.

Наукова новизна отриманих результатів.

Розроблена математична модель та алгоритм розподілу інформації за зонами локальної обчислювальної мережі, яка базується на модифікованому методі розрізування графів.

Розроблена нова методика визначення чисельності відділів і служб на основі математичної моделі норми керованості.

Розроблена нова методика розподілу функцій між посадовими особами відділів і служб на основі вирішення задачі оптимального розрізування зваженого графа на задане число блоків.

Практичне значення отриманих результатів.

Розроблений і реалізований технічний проект АСУ повсякденною діяльністю ВВНЗ на базі локальної обчислювальної мережі.

Отримані рекомендації з удосконалення методів роботи, уточнення чисельності і функцій персоналу відділів та служб ВВНЗ при впровадженні АСУ повсякденною діяльністю.

Особистий внесок здобувача. Всі результати, що складають основний зміст дисертаційної роботи, отримані автором самостійно. В публікаціях, які написані в співавторстві, дисертантові належать: алгоритм розподілу інформації за зонами локальної обчислювальної мережі; математична модель оцінки норми керованості; методика розподілу функцій між посадовими особами відділів і служб.

Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертаційної роботи обговорювались на міжнародній конференції "Искусственный интеллект - 2000" (п. Кацівелі, Крим, Україна, 11-16.09.2000 р.), а також на наукових семінарах у Київському військовому інституті управління і зв'язку.

Публікації. За матеріалами дисертаційної роботи опубліковано 8 робіт. З них 1 монографія, 4 статті в науково-технічних журналах та збірниках наукових праць, 2 звіти з науково-дослідних робіт, 1 теза доповіді на міжнародній конференції.

Структура та обсяг дисертації. Дисертаційна робота складається із вступу, чотирьох розділів, одного додатка та списку літератури - 65 джерел. Основний матеріал викладено на 128 сторінках машинописного тексту, в роботі є 20 малюнків, 18 таблиць.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі відображені актуальність тематики, мета, науково-технічні задачі та приватні задачі дослідження; наукова новизна отриманих результатів та їх практичне значення; наведені відомості про обсяг, публікації та апробацію роботи.

У першому розділі роботи проведено аналіз структури і задач управління повсякденною діяльністю вищого військового навчального закладу. Розглянуті основні принципи управління повсякденною діяльністю ВВНЗ: єдиноначальності, централізації управління, особистої відповідальності начальників, оперативного і гнучкого реагування на зміну обстановки і т.ін.

Для визначення шляхів удосконалення управління повсякденною діяльністю ВВНЗ проведений аналіз і класифікація задач управління, а також розглянуті особливості їх вирішення посадовими особами. Аналіз показав, що на цей час найбільш вузьким місцем у вирішенні задач управління повсякденною діяльністю є їх недостатнє інформаційне забезпечення, що пояснюється великими обсягами інформації, що обробляється, та її різноманітністю, а також значними витратами часу на пошук, збір і обробку інформації, необхідної для прийняття рішень по управлінню.

На основі аналізу процесу управління повсякденною діяльністю ВВНЗ, позитивних якостей і недоліків різних варіантів реалізації АСУ повсякденною діяльністю показана доцільність її розгортання на базі локальної обчислювальної мережі (ЛОМ).

На закінчення першого розділу приведена структурна схема досліджень, яка відображає послідовність і взаємозв'язок основних етапів розробки та впровадження АСУ повсякденною діяльністю вищого військового навчального закладу.

У другому розділі розглядається методика проектування АСУ повсякденною діяльністю ВВНЗ на базі локальної обчислювальної мережі.

Основним змістом етапу проектування системотехнічного забезпечення АСУ повсякденною діяльністю є проектування конфігурації локальної обчислювальної мережі. Процес проектування конфігурації ЛОМ у загальному вигляді може бути представлений трьома основними етапами: на першому - визначаються вимоги до ЛОМ, які оформляються у вигляді технічного завдання (ТЗ); на другому - синтезується ряд версій ЛОМ; на третьому - вибирається одна з найкращих конфігурацій. Управління цим процесом базується на знаннях про комплекси програмно-апаратних засобів комплектування ЛОМ, що випускаються серійно; на знаннях про методи аналізу і синтезу ЛОМ, про математичні моделі та методи оцінки якості функціонування ЛОМ.

При розгортанні ЛОМ у ВВНЗ насамперед виникає задача логічної структуризації АСУ ПД, яка включає розподіл по робочих вузлах мережі модулів спеціального програмного забезпечення (прикладних програм), сегментів і блоків розподілених баз даних, файлів спеціальної інформації, модулів, які зберігають загальносистемне програмне забезпечення АСУ ПД, мережевого програмного забезпечення тощо.

Постановку і рішення задачі логічної структуризації АСУ ПД пропонується розглядати на трьох взаємозв'язаних рівнях представлення вхідних даних і їх результатів. На першому рівні розглядаються різні типи інформаційних структур і зв'язані з ними функціональні задачі. Потрібно згрупувати ці об'єкти в ряд функціональних процесів, мінімізуючи обмін даними між ними з урахуванням обмежень по сумісності і зв'язності між інформаційними структурами, а також кратності їх повторення в різних процесах.

На другому рівні аналізу підлягає множина інформаційних модулів (ІМ), якими є функціональні процеси, що сформовані на першому рівні. Потрібно розподілити (згрупувати) ІМ за робочими вузлами ЛОМ, мінімізуючи обмін даними між робочими вузлами з урахуванням обмежень по сумісності, зв'язності і кратності повторень для множини ІМ і ресурсними можливостями робочих вузлів по обслуговуванню модулів.

На третьому рівні вирішується задача сегментування логічної структури АСУ ПД. Потрібно розбити ЛОМ на підмережі і в рамках останніх згрупувати робочі вузли, які отримані на другому рівні з мінімізацією обміну даними між підмережами. Суть обмежень залишається попередньою: сумісність, зв'язність, кратність повторення, але все відноситься до робочих вузлів. Обмеження на ресурсні можливості розглядаються щодо мережевого сегменту, що обслуговує деяка підмножина робочих вузлів.

Математичні моделі задач розподілу в ЛОМ на усіх трьох рівнях однакові. Тому для визначеності в дисертації вирішена задача логічної структуризації другого рівня - розподілу інформаційних модулів між робочими вузлами ЛОМ.

Змістовна сутність та математична постановка задачі виглядає таким чином.

1. Дано:

а) множина інформаційних модулів

(ІМ) - {E_n},

де . Кожний ІМ характеризується потребами в ресурсах {g_n}, де ;

б) для ІМ E_n, задані три матриці:

- матриця сумісності з вимірністю N * N, в якій визначаються

(1)

- матриця зв'язності з вимірністю N N, в якій визначаються

(2)

матриця інтенсивності інформаційного обміну

(3)

з вимірністю N N;

в) множина робочих вузлів (РВ) локальної обчислювальної мережі (ЛОМ) {B_l}, де . Кожний РВ характеризується ресурсом пам'яті a_l, .

2. Вимагається: знайти розподіл ІМ по РВ, який би мінімізував навантаження на канали зв'язку ЛОМ та задовольняв всім вхідним даним.

3. Формалізація постановки задачі. Необхідно знайти

, (4)

де -- обсяг інформаційного обміну між РВ l₁ і l₂. Тобто потрібно мінімізувати обмін між РВ. Враховуючи, що загальний обмін між ІМ постійний, задача мінімізації еквівалентна задачі максимізації

. (5)

4. Математичне вирішення задачі. Введемо булеві змінні x_nl, де та , такі, що

(6)

Тоді x_l = (x_1l, x_2l, ..., x_nl) - варіант комплектації B_l, а матриця визначає розподіл всіх ІМ по вузлах B_l, . Необхідно обрати таку комплектацію ІМ по вузлах, щоб не порушувалися умови сумісності, зв'язності, задовольнялись обмеження на вузли по ресурсах, і при цьому максимізувався внутрішній обмін (мінімізувався обмін між B_l). Математична модель сформульованої задачі має вигляд:

, (7)

(8)

(9)

(10)

(11)

x₁ = (x_1l, x_2l, ..., x_nl), x_nl (12)

При цьому

(13)

Припустимим рішенням називається матриця , , , елементи якої задовольняють обмеженням (8) - (12).

5. Обмеження і припущення, що прийняті в алгоритмі:

- матриця інтенсивності інформаційного обміну V така, що ;

- нижня межа значення ресурсів пам'яті РВ одержується при звуженні множини ІМ;

- однакові ІМ в одному РВ не рентабельні.

Загальна схема вирішення задачі розподілу складається з наступних кроків.

1. Групуємо зв'язані згідно з умовою (8) типи елементів і звужуємо множину типів елементів. Проводимо перерахунок їх характеристик b_n, g_n, D, V.

2. Знаходимо множину H = {A_n} попарно несумісних типів елементів з максимальною потужністю та для кожного з b_n елементів цих типів формуємо вузол, у який розподіляємо цей елемент. Фіксуємо відповідні змінні x_nl. Припускаємо m=1 та E = E / H.

3. Знаходимо з інших Е (не розподілених) типів елементів максимальну множину H_m попарно несумісних.

4. Для типів елементів з H_m, для яких b_n > 0, знаходимо список L можливих вузлів для розподілу, не порушуючи умов (8) - (12) і враховуючи вже розподілені елементи. Якщо всі b_n = 0, переходимо до кроку 6.

5. Знаходимо з списків по кроку 2 множину різноманітних представників, яка максимізує цільову функцію, якщо у відповідні вузли розподілити елементи типу Е_n. Вважаємо b_n = b_n - 1. Реалізуємо отриманий розподіл. Переходимо до кроку 4.

6. Якщо ще є нерозподілені елементи, вважаємо E = E / H_m, m = m+1, і переходимо до кроку 3.

У третьому розділі розглядається технічне проектування АСУ повсякденною діяльністю ВВНЗ на базі локальної обчислювальної мережі (інформаційно-телекомунікаційної мережі - ІТМ).

Обґрунтовано зміст основних функцій, які виконують ІТМ: повне забезпечення навчального процесу, забезпечення управління повсякденною діяльністю ВВНЗ, доступ до мережі Internet, можливість доступу з кожного робочого місця до всіх ресурсів мережі, забезпечення захисту інформації.

Структурна схема інформаційно-телекомунікаційної мережі ВВНЗ приведена на рис.1.

В основу мережевої архітектури покладено принципи багаторівневості і розподілу всієї мережі на підмережі (домени) більш низьких рівнів. Структура ІТМ включає маршрутизатор, сервер аутентифікації користувачів, сервер доменних імен (DNS-сервер), інформаційний сервер, комунікаційне обладнання для доступу ІТМ до загальної мережі ВВНЗ Міністерства оборони України.

Застосування ІТМ базується на впровадженні спеціалізованих підсистем, які у свою чергу утворюються із відповідних функціональних комплексів задач (ФКЗ). Основними підсистемами ІТМ є підсистеми "Навчальний процес", "Наука", "Бібліотека", "Управління".

Обґрунтовано склад функціональних комплексів задач для всіх зазначених підсистем. Зокрема, підсистема "Управління", яка забезпечує автоматизацію управління повсякденною діяльністю ВВНЗ, включає наступні функціональні комплекси задач: ФКЗ "Інформаційна підтримка прийняття рішень командуванням ВВНЗ"; ФКЗ "Відділів і служб"; ФКЗ "Документообіг"; ФКЗ "Контроль виконання"; ФКЗ "Чергова служба".

Розроблено детальне обґрунтування топології, архітектури і апаратного забезпечення ІТМ, яке включає вимоги до інформаційного, програмного, технічного і організаційного забезпечення, а також до засобів комунікації та захисту інформації.

Приведені технічні характеристики і обґрунтована вартість основних елементів АСУ ПД ВВНЗ: центра АСУ, типового комп'ютерного класу, типової кафедри, типового Internet-центра.

Характеристика технічних засобів і вартість центра АСУ, який забезпечує управління повсякденною діяльністю ВВНЗ, приведена в табл. 1.

У четвертому розділі розглядається методика оптимізації структури, чисельності та функцій адміністративно-управлінського персоналу ВВНЗ при впровадженні АСУ повсякденною діяльністю, а також деякі оцінки економічної ефективності впровадження АСУ ПД.

Формальна постановка задачі оптимізації має наступний вигляд:

Знайти

(14)

при виконанні обмежень

. (15)

Тут С -- вартість утримування адміністративно-управлінського персоналу; s -- структура управління; -- чисельність та функції k-го відділу (служби); - імовірність правильного і своєчасного виконання функцій k-м відділом (службою); -- гранично припустиме значення величини .

Обґрунтовано практичний підхід до вирішення поставленої задачі оптимізації, що включає в якості основних етапів визначення можливостей однієї посадової особи за якісним та своєчасним виконанням функцій (норми керованості), розрахунок чисельності відділу (служби), виходячи із загального обсягу функцій, які виконуються, і норми керованості, а також раціональний розподіл функцій між посадовими особами.

Таблиця 1

№ п/п	Конфігурація обладнання	Кіль-кість	Ціна за од. (у.о., станом на жовтень 2000 р.)	Загальна ціна (у.о.)
1.	Сервер. Pentium III 600, CD-ROM 40x, FDD, SDRAM 256 Mb, AGP 16 Mb, SB 3D, HDD 2x20 Gb, SVGA, 15'' монітор, корпус ATX, мережева карта, акустична система	3	1000	3000
2.	Робоча станція Pentium III 600, CD-ROM 40x, FDD, SDRAM 128 Mb, AGP 8 Mb, SB 3D, HDD 20 Gb, SVGA, 17'' монітор, корпус ATX, мікрофон, навушники, мережева карта, акустична система	10	850	8500
3.	Комутатор	1	900	900
4.	Концентратор	1	200	200
5.	Принтер формату А3 (матричний)	1	270	270
6.	Принтер формату А4 (струйний кольоровий)	1	250	250
7.	Принтер формату А4 (лазерний)	1	400	400
8.	Сканер	1	500	500
9.	Плотер	1	1000	1000
10.	Зовнішня цифрова камера	1	500	500
11.	Джерело безперебійного живлення	9	400	3600
	В загальному обліку:			19120

Розроблена методика одержання кількісних характеристик функцій, що виконуються, заснована на обробці експериментальних даних та експертному опитуванні. Методика дозволяє визначити важливість функцій, періодичність (частоту) виконання, взаємозв'язок функцій, директивний і нормативний час виконання функцій.

Дано визначення норми керованості, під якою розуміється максимальна кількість підлеглих посадових осіб при виконанні двох умов:

якість вирішення задач управління, яка визначається як імовірність правильного і своєчасного вирішення , досить висока;

режим роботи, який характеризується величиною завантаження (напруженості) роботи , знаходиться у допустимих межах.

Формально вказані умови мають вигляд



(16)

де -- параметр умов (кількість об'єктів, які управляються); - граничні значення величин і .

Для оцінки норми керованості розроблена аналітична модель, яка базується на інтерпретації оператора управління одноканальною системою масового обслуговування з відносними пріоритетами.

Очевидно, завжди справедливе співвідношення

(17)

де -- імовірність своєчасного обслуговування заявки і-го типу; -- інтенсивність вхідного потоку заявок і-го типу, що обслуговуються, відповідно (i = 1, 2, ..., n); -- вектор-рядок потоків заявок, які обслуговуються; -- завантаження оператора вхідним потоком і потоком обслугованих заявок і-го типу відповідно; -- середній і допустимий час чекання заявок і-го типу відповідно.

Задача полягала в тому, щоб від вихідної системи з обмеженим часом чекання і потоком заявок перейти до еквівалентної системи з параметрами і , де -- час чекання з урахуванням проріджування вхідного потоку за рахунок втрати не обслугованих заявок. Показано, що практично ця задача може бути зведена до спільного вирішення системи рівнянь

(18)

Для вирішення даної системи пропонується використовувати метод послідовних наближень.

В припущенні, що потік найпростіший, а час обслуговування заявок має експоненціальний розподіл, система (18) приймає вигляд

(19)

де -- середній час обслуговування заявок і - го типу (i = 1, 2, …, n).

Вирішення системи рівнянь починається з рішення першого рівняння. Для знаходження рішення запропоновано застосувати графічний метод, який полягає у безпосередньому визначенні координат точки перетинання променя і кривої, що описується правою частиною рівняння (19). Для скорочення розрахунків крива будується в області практично очікуваного завантаження. Далі послідовно вирішуються інші рівняння.

В результаті першого циклу наближення одержуємо набір величин і . При другому циклі наближення використовуються величини . Практика показала, що для досягнення 10 - 15 %-ної точності рішення достатньо провести не більш трьох циклів.

Відомо, що імовірність обслуговування заявок у системах розглянутого класу істотно залежить лише від середніх значень часу обслуговування та допустимого часу чекання і мало залежить від вигляду функцій розподілу цих величин. Тому дана методика може бути використана для оцінки норми керованості при довільному розподілі часу обслуговування і припустимого часу чекання.

Методика була практично використана для оцінки впливу автоматизації на роботу однієї з посадових осіб стройового відділу, пов'язану з обробкою двох видів звітних документів. Графіки залежностей ймовірностей своєчасної підготовки документів 1-го і 2-го видів від інтенсивності надходження заявок при відсутності і наявності автоматизації приведені на рис. 2.

На основі аналізу графіків зроблені наступні висновки. При відсутності автоматизації норма керованості, що відповідає допустимим ймовірностям своєчасного виконання документів 1-го виду і 2-го виду , дорівнює док / добу; при оснащенні комп'ютерною технікою норма керованості зростає до док / добу, тобто приблизно на 60 %.

Для вирішення задачі раціонального розподілу функцій між посадовими особами відділів (служб) з урахуванням норми керованості розроблені методика і алгоритм, засновані на розрізуванні графа на підграфи з максимальною зв'язністю вершин і обмеженням на суму значень ваг вершин.

Вихідними даними для вирішення задачі є перелік функцій, які виконуються відділом (службою); характеристики функцій (важність , частота виконання , ступінь взаємозв'язку i-й і j-й функцій ); норма керованості для кожної k-ї посадової особи, що визначається гранично припустимою частотою .

Задача розподілу функцій сформульована як задача цілочислового лінійного програмування:

Знайти

(20)

при обмеженнях

(21)

Тут -- коефіцієнт зв'язності; -- параметр розподілу.

Задача інтерпретується як задача розрізування кінцевого орієнтованого зваженого графа , в якому вершинам множини Y ставляться у відповідність значення , а множині дуг V - зв'язність i-й і j-й функцій . Рішення задачі полягає в розрізуванні графа G на k підграфів < G_k >, які задовольняють вимогам мінімуму цільової функції (20) при обмеженнях (21).

Для рішення задачі розроблений евристичний алгоритм, основна ідея якого міститься в послідовному виділенні вершин для шуканих підграфів шляхом вибору базової вершини, що має найбільшу локальну ступінь зв'язку і "притягання" до неї вершин, які найбільш зв'язані з цією базовою вершиною. Для обмеження "об'єму" підграфів використовуються ваги вершин .

Структурна схема алгоритму вирішення задач приведена на рис. 3. Розглянуто приклад практичного застосування алгоритму для раціонального розподілу функцій в одному з відділів.

На закінчення четвертого розділу розглянуті методика і результати оцінювання економічної ефективності впровадження АСУ повсякденною діяльністю ВВНЗ.

Методика розроблена в НДІ проблем вищої школи і заснована на порівнянні ручної праці управлінського апарата і управління з використанням ЕОМ.

Основним джерелом економічної ефективності автоматизації вирішення обліково-звітних задач у ВВНЗ є скорочення затрат ручної праці на обробку інформації. Включення в АСУ ПД аналітичних і оптимізуючих задач дозволяє апарату управління приймати науково-обґрунтовані рішення і тим самим підвищити економічну ефективність управління за рахунок зменшення непродуктивних витрат часу і покращення використання ресурсів.

Розрахунки економічної ефективності впровадження АСУ повсякденною діяльністю в одному з підрозділів ВВНЗ показали, що річний економічний ефект від впровадження АСУ повсякденною діяльністю складає близько 20 тис. грн. При розгортанні АСУ в повному обсязі слід сподіватися, що річний економічний ефект буде не менш 100 - 150 тис. грн.

ОСНОВНІ РЕЗУЛЬТАТИ ТА ВИСНОВКИ

В результаті виконаних досліджень проведено аналіз задач управління повсякденною діяльністю вищого військово-навчального закладу, визначені основні напрямки автоматизації управління. Розроблені методичні основи проектування АСУ повсякденною діяльністю ВВНЗ, що включають математичні моделі, методики та алгоритми, які доведені до практичної реалізації у вигляді технічного проекту телекомунікаційної мережі.

Основні наукові та практичні результати досліджень полягають у наступному.

1. Розроблена методика проектування АСУ повсякденною діяльністю ВВНЗ на базі локальної обчислювальної мережі, яка включає обґрунтування змісту основних етапів проектування; концептуальну схему організації і підготовки даних та знань при управлінні динамікою розвитку життєвого циклу системи управління, а також методику функціональної оптимізації локальної обчислювальної мережі.

2. Розроблено математичну модель та алгоритм розподілу інформації за робочими зонами локальної обчислювальної мережі, який базується на модифікованому методі розрізування графів, що враховує специфіку задачі, яка вирішується.

3. Розроблений і реалізований технічний проект АСУ повсякденною діяльністю ВВНЗ на базі локальної обчислювальної мережі.

4. На основі математичної моделі системи масового обслуговування з відносними пріоритетами, що використовується для оцінки норми керованості, розроблена методика визначення чисельності відділів та служб.

5. Розроблена методика розподілу функцій між посадовими особами відділів та служб на основі вирішення задачі оптимального розрізування зваженого графа на задане число блоків.

6. Отримані рекомендації по удосконаленню методів роботи, уточненню чисельності і функцій персоналу відділів та служб при впровадженні АСУ повсякденною діяльністю ВВНЗ.

Результати досліджень впроваджені у Київському військовому інституті управління і зв'язку при розгортанні інформаційно-телекомунікаційної мережі ВВНЗу, у НВК “Київський інститут автоматики” - при розробці типової телекомунікаційної мережі військового навчального закладу України; у Науково-дослідному центрі оборонних технологій і військової безпеки України - при виконанні НДР “Дніпро” для визначення вимог та функціональних задач інформаційно-телекомунікаційної системи, що розробляється.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Глуцький В.І. Алгоритм розподілу інформації по робочим зонам локальної обчислювальної мережі // Збірник наукових праць КВІУЗ. - 2001. - № 1. - С.5-10.

2. Глуцький В.І. Звіт про науково-дослідну роботу "Розробка методологічних основ побудови інтелектуальних систем підтримки прийняття рішень та їх використання в органах управління" (шифр "Фаркоп"). - К.: КВІУЗ, 2000. - С. 10-27.

3. Глуцький В.І. Звіт про науково-дослідну роботу "Дослідження проблем та розробка пропозицій щодо автоматизації повсякденної діяльності військово-навчального закладу МО України " (шифр "Діброва - ВНЗ"). - К.: КВІУЗ, 2000. - С. 11-25; с. 31-60; с. 94-120.

4. Глуцкий В.И., Герасимов Б.М., Рабчун А.А. Поддержка принятия решений в АСУ реального времени // Тезисы докладов Международной научной конференции, 11-16.09.2000 г., п. Кацивели, Крым, Украина, с. 47-51.

5. Герасимов Б.М., Глуцкий В.И., Рабчун А.А. Проектирование организационных структур: методы и алгоритмы. - К.: Миротворец, 2000. - 206 с.

6. Герасимов Б.М., Глуцкий В.И., Рабчун А.А. Математическая модель оценки нормы управляемости // Автоматизація виробничих процесів. - 2000. - № 2 (11). - С. 109-116.

7. Герасимов Б.М., Глуцкий В.И., Рабчун А.А. Система поддержки принятия решений в АСУ реального времени // Искусственный интеллект. - 2000. - № 3. - С. 39-47.

8. Бовда Е.М., Герасимов Б.М., Глуцький В.І., Рабчун О.А. Розподіл функцій між посадовими особами на основі методів теорії графів // Збірник наукових праць КВІУЗ. - 2001. - № 1. - С.11-19.

9. Глуцький В.І. Методичні основи розгортання АСУ повсякденної діяльності ВВНЗ на базі ЛОМ // Тези доповідей наукового семінару КВІУЗ, 23.12.2000. - С. 5-6.

АНОТАЦІЇ

Глуцький В.І. Автоматизована система управління повсякденною діяльністю вищого військового навчального закладу на основі локальної обчислювальної мережі. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13.06 - автоматизовані системи управління та прогресивні інформаційні технології. - Київ: НВК "Київський інститут автоматики", 2001.

Дисертація присвячена розробці методичних основ проектування та впровадження АСУ повсякденною діяльністю вищого військового навчального закладу. На базі локальної обчислювальної мережі розроблено алгоритм вирішення основної задачі проектування - розподілу інформації між робочими вузлами мережі. Обґрунтовано технічні вимоги до топології, архітектури та апаратного забезпечення мережі. Запропонована математична модель масового обслуговування для оцінки норми керованості, що використовується для визначення чисельності відділів і служб. Розроблена методика розподілу функцій між посадовими особами на основі вирішення задачі розрізування графів. Розроблені методики практично використовуються при розгортанні АСУ повсякденною діяльністю вищого військового навчального закладу.

Ключові слова: вищий військовий навчальний заклад, повсякденна діяльність, автоматизована система управління, локальна обчислювальна мережа, розподіл інформації, розрізування графів, норма керованості, система масового обслуговування, чисельність відділу, розподіл функцій.

Glutsky V.I. Automatic system control for the everyday activities of the Higher Military Educational Institute based on the LAN/WAN. - the Manuscript.

Thesis on competition of a scientific degree of the candidate of engineering science for a speciality 05.13.06 - "Automatic systems control and modern information technology".

The thesis is devoted to development of the designing methodics principles and ASC installation for the Higher Military Educational Institute based on the LAN/WAN. The decision algorithm of the design main task - the information distribution between operating notes network was developed. Specifications for topology, architecture and hardware-support network were substantiated.

Mathematical model of the mass service system for the norm controllability estimation which is used for the calculation of the numbering departments and services was proposed. Functions distribution methodics between official functionaries based on the task decision of the graphs cutting was developed. This developed methodics are used in practics for the ASC installation of the everyday activities of the Higher Military Educational Institute.

Key words: Higher Military Educational Institute, everyday activities, ASC, LAN/WAN, information distribution, graphs cutting, norm controllability, mass service system, numbering department, functions distribution.

Глуцкий В.И. Автоматизированная система управления повседневной деятельностью высшего военного учебного заведения на основе локальной вычислительной сети. - Рукопись.

Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук по специальности 05.13.06 "Автоматизированные системы управления и прогрессивные информационные технологии". - Киев: НПК "Киевский институт автоматики", 2001.

Диссертация посвящена разработке методических основ проектирования и внедрения АСУ повседневной деятельностью высшего военного учебного заведения на базе локальной вычислительной сети. Проведен анализ структуры и задач управления повседневной деятельностью. Рассмотрена методика проектирования АСУ повседневной деятельностью на базе локальной вычислительной сети, основным содержанием которой является задача логической структуризации информации. Эта задача решается на трех взаимосвязанных уровнях представления входных данных и их результатов. На первом уровне рассматриваются разные типы информационных структур и связанные с ними функциональные процессы. На втором уровне распределяются информационные модули по рабочим узлам локальной вычислительной сети. На третьем уровне решается задача сегментации логической структуры АСУ, т.е. разбиение сети на подсети, в которых группируются рабочие узлы. Показано, что математические модели распределения на всех уровнях одинаковы. Разработаны математический метод и алгоритм решения задачи распределения информации, который базируется на модифицированном методе разрезания графов и учитывает специфику решаемой задачи.

Обоснован состав функций, выполняемых АСУ: полное обеспечение учебного процесса, обеспечение управления повседневной деятельностью, доступ к сети Internet, возможность доступа с каждого рабочего места ко всем ресурсам сети, обеспечение защиты информации. В основу сетевой архитектуры положены принципы многоуровневости и распределения всей сети на подсети (домены) более низких уровней. Структура сети включает маршрутизатор, сервер аутентификации пользователей, сервер доменных имен, информационный сервер, коммуникационное оборудование для доступа к общей сети Министерства обороны Украины.

Применение локальной сети базируется на использовании специализированных подсистем, которые в свою очередь состоят из функциональных комплексов задач (ФКЗ). Подсистема “Управление”, которая обеспечивает автоматизацию управления повседневной деятельностью, включает следующие комплексы задач: “Информационная поддержка принятия решений командованием”, ФКЗ “Отделов и служб”, ФКЗ “Документооборот”, ФКЗ “Контроль выполнения”, ФКЗ “Дежурная служба”.

Дается детальное обоснование топологии, архитектуры и аппаратного обеспечения локальной сети, которое включает требования к информационному, программному, техническому и организационному обеспечению, а также к средствам коммуникации и защиты информации. Приведены технические характеристики и обоснована стоимость основных технических элементов АСУ.

Разработана методика оптимизации структуры, численности и функций административно-управленческого персонала военного учебного заведения при внедрении АСУ повседневной деятельностью, а также дана оценка экономической эффективности внедрения АСУ.

Обоснован практический подход для решения поставленной задачи оптимизации, который включает оценку возможностей должностного лица по качественному и своевременному выполнению функций (нормы управляемости), расчет численности отделов и служб исходя из общего объема выполняемых функций и нормы управляемости, а также рациональное распределение функций между должностными лицами.

Для оценки нормы управляемости разработана математическая модель, в основу которой положена система массового обслуживания с относительными приоритетами. Для расчета вероятности своевременного выполнения функций использован метод последовательных приближений.

Для решения задачи распределения функций разработан эвристический алгоритм, базирующийся на математической модели разрезания взвешенного графа на заданное число подграфов.

Дана ориентировочная оценка экономической эффективности внедрения АСУ повседневной деятельностью военного учебного заведения - около 25-30 тыс. у.е.

Ключевые слова: высшее военное учебное заведение, повседневная деятельность, автоматизированная система управления, локальная вычислительная сеть, распределение информации, разрезание графов, норма управляемости, система массового обслуживания, численность отдела, распределение функций.

Размещено на Allbest.ru

...