Повышение надежности процессов информационного обмена в АСУП

Размещено на http://www.allbest.ru/

Повышение надежности процессов информационного обмена в АСУП

Костин С.В., Парамохина Т.М.

Annotation

In this article possible approaches to analysis of processes by data exchange carriers in ASCP, and also different ways of errors appearance with the transmission of data are described. The approach to organization of processes by data exchange carriers in ASCP in the form of virtual complexes and hierarchical processes is proposed, which makes it possible to increase reliability and to optimize these processes.

Основная часть

информация автоматизированный система ресурс

Целью развития и применения в АСУП новых информационных технологий, создаваемых на основе современных методов, способов и средств хранения, обработки, передачи и отображения информации, является повышение оперативности доступа к интегрированным ресурсам, увеличение объемов общедоступных баз данных.

Указанные обстоятельства приводят к задаче обеспечения надежности передачи информации между компонентами АСУП.

Описание процессов информационного обмена в АСУП характеризуется следующими особенностями:

наличием большого количества параметров, для которых не существует точных способов количественного измерения;

сложностью построения адекватной модели (образа) объекта с учетом параметров и определения связи между ними;

сложностью оценки поведения объектов и определения временного интервала для его прогнозирования;

необходимостью разработки математических методов оценки достоверности имеющихся дополнительных знаний, не представимых классическими средствами.

В АСУП каждая подсистема не может иметь полной информации о состоянии других: скорость изменения их состояния по большей части сравнима со скоростью передачи информации об этом состоянии. Поэтому никакой элемент системы не может претендовать на роль "центра", который знает все о других элементах (т.е. имеет информацию о мгновенном состоянии всех элементов) и на этой основе может планировать работу (например, реконфигурацию) всей системы. Кроме того, что такое планирование неизбежно носит ограниченный характер, здесь возникают специфические вопросы надежности: какие действия и кто должен предпринимать при отказе лидера. Кроме того, в АСУП возникают новые виды некорректностей, совершенно неизвестные в последовательном программировании: взаимные блокировки (дедлоки), когда каждая из нескольких подсистем, строго следуя своей программе, бесконечно ожидает действий других; блокировка прогресса, когда подсистемы бесконечно обмениваются запросами о состоянии друг друга не выполняя полезной работы; несправедливость, когда, например, один "сверхактивный" процесс может блокировать доступ к общему ресурсу всех других процессов и т.д.

Это позволяет утверждать, что разработка АСУП и их анализ не могут быть выполнены на основе понимания работы каждой из составных частей и общих требований к системе. Распределенные системы имеют свою специфику, свои собственные трудности и требуют новых, неизвестных ранее способов их преодоления. Здесь даже ясное полное понимание алгоритма работы каждой подсистемы не позволяет понять свойства поведения всей АСУП и избежать указанных выше некорректностей, суть которых состоит в сложности организации согласованного коллективного поведения процессов локальными средствами.

Отмечено, что сложность АСУП, приведенной к эквивалентной (в некотором смысле) последовательной системе, растет экспоненциально с ростом числа элементов: в АСУП существует множество перекрывающихся и накладывающихся друг на друга потоков управления; взаимодействие индивидуальных процессов системы может происходить асинхронно и не всегда надежно.

Указанные обстоятельства приводят к необходимости построения средств анализа, способных своевременно отслеживать и устранять возникающие коллизии на основе поиска угроз и своевременного информирования лиц, принимающих решения (ЛПР).

Принятие решения требует построения некоторого решающего алгоритма, позволяющего производить требуемое действие с множеством альтернатив и оставляющего право выбора решения за ЛПР и наличия в элементах встроенных агентов, контролирующих их внутреннее состояние.

Известно, что формирование плана по устранению угроз в пространстве состояний процессов информационного обмена АСУП базируется на отношениях типа: "цель-подцель" "цель-действие", "действие-результат". Любой путь в этом сценарии, ведущий от вершины, соответствующей текущей ситуации, в любую из целевых вершин, определяет план действий.

Все задачи построения плана действий можно разбить на два типа, которым соответствуют различные модели: планирование в пространстве состояний и планирование в пространстве задач.

В первом случае считается заданным некоторое пространство ситуаций. Описание ситуаций включает состояние внешнего мира и состояние АСУП, характеризуемые рядом параметров. Ситуации образуют некоторые обобщенные состояния, а действия АСУП или изменения во внешней среде приводят к изменению актуализированных в данный момент состояний. Среди обобщенных состояний выделены начальные состояния (обычно одно) и конечные (целевые) состояния и задача планирования состоит в поиске пути, ведущего из начального состояния в одно из конечных.

При планировании же в пространстве задач, последнее образуется в результате введения на множестве задач отношения типа: "часть - целое", "задача - подзадача", "общий случай - частный случай" и т. п. Другими словами, пространство задач отражает декомпозицию задач на подзадачи (цели на подцели). Поиск декомпозиции исходной задачи на подзадачи, приводящей к задачам, решение которых системе известно и является конечной целью планирования.

Представим АСУП, в виде виртуальных комплексов и иерархических процессов, что позволяет рассматривать ее, как многомерную совокупность гибких распределенных агентов, обеспечивающих многофакторную и многокритериальную адаптацию режимов, алгоритмов, ресурсов и параметров настройки и могут быть представлены в виде классов обслуживания, т.е. производится разбиение пространства качества на множество областей, обеспечивающих:

· априорный и динамический выбор уровня качества от угроз процессам информационного обмена;

· выбор режимов, протоколов, механизмов, ресурсов, параметров системы контроля (настройка на требуемое качество);

· выполнение (регулирование) процессов обнаружения неисправностей.

Представление задач в пространстве состояний предполагает задание ряда описаний: состояний, множества операторов и их воздействий на переходы между состояниями, целевых состояний. Описания состояний могут представлять собой строки символов, векторы, двухмерные массивы, деревья, списки и т. п. Операторы переводят одно состояние в другое. Иногда они представляются в виде продукций A=>B, означающих, что состояние А преобразуется в состояние В. Пространство состояний можно представить как граф, вершины которого помечены состояниями, а дуги - операторами.

Таким образом, проблема поиска решения задачи <А,В> при планировании по состояниям представляется как проблема поиска на графе пути из А в В. Обычно графы не задаются, а генерируются по мере надобности.

Предлагаемый подход к организации процессов информационного обмена для АСУП в виде виртуальных комплексов и иерархических процессов позволяет:

1. Производить оценку недоопределенных факторов процессов информационного обмена.

2. Привлекать дополнительную информацию (пополнять знания) с целью уточнения функциональных зависимостей контролируемых характеристик.

3. Оценивать адекватность комплекса моделей процессов информационного обмена в текущем пространстве состояний.

4. Строить новое пространство состояний на основе сценариев принятия решений должностными лицами системы управления.

5. Производить поиск (идентификацию) пространства возникновения угроз и осуществлять априорное и апостериорное определение типов угроз и коллизий.

6. Производить поиск распределения множества агентов в пространстве угроз и распределять множество типов алгоритмов обнаружения угроз по множеству агентов.

7. Формировать планы предотвращения угроз, включая обнаружение и устранение логических ошибок протоколов информационного обмена.

В совокупности все это ведет к повышению надежности процессов информационного обмена, и, соответственно, к увеличению скорости обмена информацией в распределенных управляющих системах.

Литература

1. Борисов А.Н., Алексеев А.В., Меркурьева Г.В. Обработка нечёткой информации в системах принятия решений. М.: Радио и связь, 1989. 384 с.

2. Еременко В.Т. Математическое моделирование процессов информационного обмена в распределенных управляющих системах.: Монография /Под общей редакций Константинова И.С. м.: Машиностроение. 1, 2004. 224 с.

3. Еременко В.Т., Костин С.В. Алгоритмическое обеспечение отказоустойчивости информационно-управляющих систем // Наука и практика № 5 - 2004 г. Орел: Орловский ЮИ. С. 92 - 94.

4. Орловский С.А. Проблемы принятия решений при нечеткой исходной информации. М.: Наука, 1981. 208 с.

Размещено на Allbest.ru