Анализ и моделирование эксплуатационных параметров экономических информационных систем тема диссертации по экономике, полный текст автореферата

Автореферат диссертации по теме "Анализ и моделирование эксплуатационных параметров экономических информационных систем"

Ефимова Елена Владимировна

АНАЛИЗ И МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ПАРАМЕТРОВ ЭКОНОМИЧЕСКИХ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ

Специальность 08 00 13 - математические и инструментальные методы экономики

АВ'| ОРЕФЕРАТ

дисссроцнн на соискание ученой степени канднда 1а экономических наук

Ростов-на-Дону - 2004

Работа выполнена в ГОУВПО Ростовском государственном экономическом университете "РИНХ"

Научный руководитель - доктор экономических наук, профессор

Хубаев Георгий Николаевич

Официальные оппонен- доктор экономических наук, профессор ты: Долятовский Валерий Анастасиевич

кандидат экономических наук, доцент Охримснко Ольга Ивановна

Ведущая организация - Ростовский государственный университет путей

сообщения

Защита диссертации состоится « 19 » апреля 2004 г. в 13.30 часов на заседании диссертационного совета ДМ 212.209.03. в Ростовском государственном экономическом университете "РИНХ" по адресу: 344002, г. Ростов-на-Дону, ул. Б. Садовая, 69, ауд.231.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Ростовского государственного экономического университета «РИНХ».

Автореферат разослан « 19 » марта 2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Шполянская И.Ю.

ОБЩАЯХАРАКТЕРИСТИКАРАБОТЫ

Актуальность темы исследования. Как показывает практика, стоимость эксплуатации и сопровождения экономических информационных систем (ИС) неуклонно возрастает. Это связано, прежде всего, с использованием более совершенного, но и более дорогостоящего аппаратно-программного обеспечения систем.

В процессе эксплуатации автоматизированных ИС (ЛИС) необходимо осуществлять диагностику, локализацию и устранение неисправностей, регистрацию ошибок и тестирование компонентов. С этой целью выполняется контроль функционирования системы, обеспечивающий сбор и анализ информации об использовании ресурсов, прогнозирование степени удовлетворения потребностей пользователей и их приложений, выработка мер по увеличению производительности. При этом следует обеспечить управление ресурсами, включающее учет и контроль использования ресурсов, выставление счетов за использованные ресурсы, ограничение доступа к ним. Управление конфигурацией системы должно обеспечить надежное и эффективное функционирование всех компонентов ИС, а защита данных - контроль доступа пользователей к ресурсам, обеспечение целостности данных.

Сложность проблем, возникающих при сопровождении и эксплуатации распределенных экономических информационных систем (ЭИС) многократно увеличивается. Распределенные ЭИС (РЭИС) обеспечивают работу с данными, расположенными на разных серверах, различных аппаратно-программных платформах и хранящимися в различных форматах. РЭИС легко расширяются, основаны на открытых стандартах и протоколах, обеспечивают интеграцию своих ресурсов с другими ИС, предоставляют пользователям простые интерфейсы. При этом РЭИС на основе архитектуры Клиент/сервер позволяет лучше защитить серверную часть приложений. Однако, частые обращения клиента к серверу снижают производительность сети. Более актуальными становятся вопросы безопасности, так как приложения и данные распределены между различными клиентами. Системы сложны в настройке и сопровождении, высока вероятность отказа любого из их компонентов. ИС на базе Internet/Intranet имеют относительно низкие затраты на внедрение и эксплуатацию, высокую способность к интеграции гетерогенных информационных ресурсов объектов. Прикладные программные средства (ПС) доступны с любого автоматизированного рабочего места (АРМ), имеющего соответствующие права доступа. На клиентском АРМ может быть минимальный состав программно-технических средств (браузер и общесистемное программное обеспечение - ПО).

При создании и эксплуатации комплексной по предметной направленности и распределенной ИС возникает ряд сложных задач. Низкая способность диагностировать и устранять проблемы производительности остается слабым звеном РЭИС, даже оптимизация отдельной транзакции оказывается непростой

РОС. национальна) библиотека I

задачей. В процессе эксплуатации ИС ее характеристики иногда перестают удовлетворять пользователей по быстродействию, надежности, затратам. Причинами чаще всего оказываются увеличение объема массивов и их частая корректировка, повышение времени отклика на запросы, посылаемые к серверам сети. Функционирование приложений и базы данных (БД) в многопользовательской среде требует постоянного анализа их работы и последующей настройки производительности.

Таким образом, на качество эксплуатации ЭИС влияют архитектура системы, структура и состав пользовательских приложений и информационного обеспечения, производительность вычислительных средств.1

В то же время в эксплуатационной документации на большинство ИС не приводятся сведения для оценки выходных характеристик системы и их динамики при изменении объемов входной1 информации, не описаны способы получения таких данных, определения их прогнозной ценности и доверительных границ. Недостаточно внимания уделяется физическому проектированию ИС, математическому и натурному моделированию характеристик систем.

Степень разработанности проблемы. В исследованиях автор опирался на труды отечественных и зарубежных ученых» посвященные различным аспектам проектирования и эксплуатации ИС: Абрамова А.А, Благодатских В.А., Голосова О.В., Волковой В.Н., Денисова А.А., Дика В.В., Долятовского В.А., Зиндера Е.З., Иванова АЛ., Мишенина А.И., Олифер, Н.А, Синавиной В.Г., Соколова Р.В., Трифонова Ю.В., Хубаева Г.Н., Юдина Д.Б., Юрьева В.Н., Бо-эма Б., Брауна Дж., Каспара X., Клейнрока Л., Петерсона Дж., Сосински Б. и других.

Использовались работы СП. Воробьева, Т.Л. Майстровой, А.Г. Мамико-нова, А.Н. Пискунова, Г.Н. Хубаева, А.Д. Цвиркуна, Г.А Черноморова и других, посвященные постановкам экстремальных задач проектирования ИС.

Однако, чаще всего, при изучении данной области затрагивают отдельные проблемы эксплуатации ИС без учета сложной распределенной структуры их компонент. Не в полной мере раскрыты вопросы моделирования и оптимизации процессов эксплуатации ИС. Еще в недостаточной степени изучено влияние параметров ИС на характеристики качества эксплуатации систем.

В настоящее время на рынке имеются инструменты, позволяющие решать те или иные задачи системного администрирования ИС и обеспечивать снижение эксплуатационных затрат. Нам неизвестны исследования, посвященные анализу функционального состава систем мониторинга и администрирования ИС и их сравнительной оценке по критерию функциональной полноты.

1 Под качеством ИС мы подразумеваем такую совокупность свойств, которая обусловливает пригодность ЭИС удовлетворять потребности пользователя, темы говорим о качестве в нормативном, общепринятом понимании этого термина (Социально-экономическая статистика Словарь / Под ред М Г Назарова. - М Финансы и ста* тистиха, 1981.с. 444г449,452)

Цель и задачи исследования. Основной целью исследования является анализ и моделирование эксплуатационных параметров экономических информационных систем.

Поставленная в работе цель обусловила решение следующих научных и практических задач:

провести анализ проблем эксплуатации и сопровождения ЭИС и средств их мониторинга и администрирования;

исследовать методы и средства поддержки БД и процессы эксплуатации приложений ЭИС;

разработать модели, обеспечивающие снижение издержек эксплуатации и сопровождения основных компонент ЭИС.

Объект и предмет исследования. Объектом исследования являются

предприятия и организации различных отраслей и организационно-правовых форм. Предметом исследования являются информационные процессы, протекающие при эксплуатации ЭИС.

Теоретико-методологическая основа исследования. Исследование базируется на общей методологии научного познания и его приложениях в различных прикладных направлениях применения МС.

В диссертационном исследовании проанализированы и использованы разработки научных коллективов и отдельных ученых, исследовательских и учебных учреждений страны. При разработке отдельных положений диссертации автор руководствовался методическими материалами по проектированию, внедрению и сопровождению ИС в различных предметных областях, фирменными материалами мировых производителей вычислительной техники, коммуникаций, общесистемного и прикладного программного обеспечения.

Инструментально-методологический аппарат. В исследовании использовались элементы теории ЭИС, математической теории планирования экспериментов, теории множеств, теории графов, статистического анализа, объединенных единством методологии системного анализа сложных систем.

Работа проведена в рамках пункта 2.6 Паспорта специальности 08.00.13 -Математические и инструментальные методы экономики: «Развитие теоретических основ, методологии и инструментария проектирования, разработки и сопровождения информационных систем субъектов экономической деятельности: методы формализованного представления предметной области, программные средства,, базы данных, корпоративные хранилища данных, базы знаний, коммуникационные технологии»

Информационно-эмпирической базой исследованияявляются экспериментальные и статистические данные, собранные в процессе эксплуатации и сопровождения ЭИС ряда организаций. Основные выдвигаемые научные положения и рекомендации экспериментально подтверждены. Эксперименты с

ИС и их компонентами составляют основу методологии исследования проблем эксплуатации систем.

Научная новизна. Поставлена и решена актуальная задача анализа и моделирования эксплуатационных параметров ЭИС. При этом получены следующие наиболее значимые научные результаты:

1. Систематизированы сведения о составе и функциональной полноте сравниваемых систем мониторинга и администрирования ИС и количественно оценена степень их соответствия требованиям предметной области, что позволяет выполнять более обоснованный выбор и сравнение систем.

2. Выявлены факторы, оказывающие влияние на работу пользовательских приложений в распределенной среде: архитектура самой системы, используемая СУБД, производительность и загрузка вычислительных средств и многое другое. Выполнена классификация методов снижения издержек эксплуатации пользовательских приложений, которые объединены в три группы: структурные, инструментальные и функциональные.

3. Предложена методика расчета эксплуатационных расходов пользовательских приложений/ИС, базирующаяся на оценке их базовой производительности и моделируемых значениях числа выполнения операций. Методика позволяет оценить качество приложений/ИС с точки зрения их ос' новных потребительских свойств - производительности и эксплуатационных расходов.

4. Разработана модель оптимизации эксплуатационных параметров прило-жения/ИС, базирующаяся на методах математического (стохастического) программирования. В детерминированных эквивалентах модели целевая функция обеспечивает либо минимум эксплуатационных расходов, либо наиболее полное удовлетворение пользователей в реализации совокупности функциональных операций приложения/ИС в условиях ограничений

, на затраты. Модели могут быть использованы при выборе состава и структуры системы.

Положения, результаты и рекомендации, выносимые на защиту: 1. Анализ факторов, влияющих на стоимость эксплуатации ЭИС, позволяет сделать вывод о неуклонном росте затрат на их сопровождение, за последние годы. Снижение производительности информационной системы происходит за счёт изменений в целях, задачах бизнес-процессов и внешней среде, возникновения более совершенных средств обработки информации.

' Помимо этого, поддержка аппаратно-программной платформы системы требует решения проблемных ситуаций, включающих диагностику, локализацию и устранение неисправностей, тестирование компонент. Поэтому для надежного и эффективного функционирования информационных систем необходим постоянный контроль производительности общесистемного и прикладного программного обеспечения, СУБД и вычислительных

средств и прогнозирование динамики объемов потребностей пользователей/приложений.

2. Систематизированы сведения о составе и функциональной полноте сравниваемых систем администрирования распределенных систем, количественно оценена степень их соответствия требованиям предметной области. Сформированы группы систем, имеющих близкую функциональную полноту.

3. Обеспечение доступа к приложениям/ИС в сложной, распределенной и динамичной среде современного бизнеса требует все больших и больших затрат. Анализ показал, что на работу пользовательских приложений в распределенной среде оказывает влияние целый ряд факторов: архитектура самой системы, используемая СУБД, производительность и загрузка вычислительных средств и многое другое. Выполнена классификация методов снижения издержек эксплуатации приложений, которые можно разделить на структурные, инструментальные и функциональные.

Структурные методы повышения производительности приложений включают: выбор сервера, управляющей им операционной системы и аппаратного обеспечения; выбор местонахождения приложения, данных, пользователя и типа соединения; использование персональных профилей пользователей; применение механизма терминального доступа клиента к серверу и т.д. Регрессионный анализ результатов экспериментов показал, что влияние перечисленных факторов на производительность приложений существенно и носит нелинейный характер.

Инструментальные средства повышения производительности пользовательских приложений предопределяют использование различных средств анализа их работы и включают методы совершенствования алгоритмов обработки информации, применение параллельной обработки данных в многопроцессорных системах, использование оптимальных схем блокировок и буферизации, установление оптимального размера кэш процедур и т.п.

Функциональные методы повышения производительности пользовательских приложений включают методы оптимизации сложных запросов и отчетов, глубокой настройки приложений, сокращения числа ввода-вывода и максимального использования оперативной памяти для часто применяемых данных, использование представлений и параметризованных запросов, индексацию таблиц, использование хранимых процедур и другое.

4. В результате изучения времени выполнения функциональных операций приложений/ИС установлено, что, во-первых, может быть оценен закон распределения времени однократного выполнения операций с помощью приложений/ИС; во-вторых, может быть определена условная базовая производительность приложений/ИС; в третьих, на основе полученных

данных может быть выполнена оценка величины эксплуатационных затрат на выполнение приложений/ИС. 5. На основе общей модели оптимизации эксплуатационных параметров при-ложения/ИС, базирующейся на методах математического (стохастического) программирования, предложены два варианта детерминированного эквивалента задачи. Первый вариант задачи позволяет произвести выбор структуры и состав ИС в зависимости от ограничений на эксплуатационные затраты. Во втором варианте задачи целевая функция обеспечивает более полное удовлетворение пользователей в реализации совокупности функциональных операций приложения/ИС.

Теоретическая значимость исследования. В диссертационной работе получены следующие теоретически значимые результаты:

методика расчета эксплуатационных расходов пользовательских прило-жений/ИС, базирующаяся на оценке их базовой производительности и моделируемых значениях числа выполнения операций, которая позволяет оценить качество функционирования приложений/ИС с точки зрения их основных потребительских свойств - производительности и эксплуатационных расходов;

модель оптимизации эксплуатационных параметров приложения/ИС, которая обеспечивает выбор состава и структуры системы при проектировании, а также в ходе эксплуатации при планировании загрузки системы в условиях ограниченных ресурсов на ее функционирование.

Практическая значимость исследования.

Систематизированные сведения о составе и функциональной полноте систем мониторинга и администрирования ИС позволяют выполнить более обоснованный их выбор в разрезе цена/функциональность.

Предложенные методы снижения издержек эксплуатации пользовательских приложений позволяет использовать их для любых ЭИС.

Методика моделирования эксплуатационных расходов имеет широкую сферу применения. Она позволяет оценить величину расходов при различной структуре числа выполнения функциональных операций.

Использование модели оптимизации эксплуатационных затрат на выполнение приложений/ИС позволяет произвести обоснованный выбор структуры и состава системы при проектировании, а также в ходе эксплуатации при планировании загрузки системы в условиях ограниченных ресурсов на ее функционирование.

Апробация работы. Разработанные методы анализа и моделирования эксплуатационных параметров ЭИС были использованы на ряде предприятий и организаций различных отраслей, в т.ч. в ОАО «Каменский машиностроительный завод», ОАО «Донэлектросетьстрой» (Миллеровский филиал РАО «ЕС России»), ОАО «Южная телекоммуникационная компания» «Ростовэлектрос-

вязь», Администрации Мясниковского района Ростовской области, ОАО НПО «Новочеркасский электровозостроительный завод».

Полученные теоретические, методологические и практические результаты докладывались и обсуждались на Международных, Всероссийских и региональных конференциях и семинарах, в т.ч. на IVМежгосударственной научно-практической конференции «Экономико-организационные проблемы проектирования и применения информационных систем» (Ростов-на-Дону, 1999 г.), VI Всероссийской научно-практической конференции «Экономико-организационные проблемы проектирования и применения информационных систем» (Ростов-на-Дону, 2001 г.), Региональной научно-технической конференции «Компьютерная техника и технология» (Ставрополь, 2003 г.); VIII Международной научно-практической конференции «Экономико-организационные проблемы проектирования и применения информационных систем» (Ростов-на-Дону, 2003 г.).

Результаты исследований использованы в учебном процессе в РГЭУ «РИНХ» по дисциплине «Информационный менеджмент» и включены в изданную учебно-методическую литературу при подготовке экономистов по специальности «Прикладная информатика в экономике».

Логическая структура, концептуальная логика и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, заключения, списка использованной литературы и приложений.

Основные результаты исследования изложены в 8 научных работах и в 1 учебном пособии. Общий объем авторских публикаций по теме диссертации 3,7 печатных листа.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы исследования; сформулированы его цель и задачи; приведены научная новизна и положения, выносимые на защиту; теоретическая и практическая значимость; апробация работы.

В первой главе "Анализ проблем функционирования экономических информационных систем" приводится анализ процессов эксплуатации и сопровождения ЭИС, анализ факторов, влияющих на стоимость эксплуатации систем, анализ инструментальных средств мониторинга и администрирования ИС.

Анализ факторов, влияющих на стоимость эксплуатации информационных систем, позволяет сделать вывод о неуклонном росте затрат за последние годы. Однако, стоимость эксплуатации ИС невозможно снизить до нуля, а рост затрат ведёт к пропорциональному повышению эффективности работы сотрудников. Проблема заключается в оптимизации затрат на ИС и определении отдачи от них. Количественная оценка эффективности функционирования ИС возможна в плоскости результат - затраты.

Для снижения затрат на эксплуатацию и сопровождение сложных ИС применяются различные системы их мониторинга и администрирования. Все средства, применяемые для мониторинга и администрирования ИС, можно разделить на ряд классов:

/. Системы управления сетью — программные средств (ПС), собирающие данные о состоянии узлов, коммуникационных устройств и трафике сети.

//. Средства управления системой выполняют функции, аналогичные функциям систем управления, но по отношению к программному и аппаратному обеспечению компьютеров сети.

///. Встроенные системы диагностики и управления.

IV. Анализаторы протоколов.

V. Оборудование для диагностики и сертификации кабельных систем (сетевые мониторы, кабельные сканеры, тестеры и прочее).

VI. Экспертные системы аккумулируют знания о причинах аномальной работы сетей и возможных способах приведения их в рабочее состояние.

VII. Многофункциональные устройства анализа и диагностики.

Анализ инструментальных средств мониторинга и администрирования

распределенных ИС позволил установить их функциональный состав. Определение состава функций выполнено по специальной методике, в которой мерой качества разбиения системы на функции являются характеристики их связности и сцепления. В результате установлен эталон функционального состава системы мониторинга и администрирования распределенных ИС, который можно разделить на следующие группы:

1. Моделирование нагрузки на распределенную ИС {FfFs).

2. Мониторинг текущего состояния системы {Fg-F/j).

3. Мониторинг текущего состояния компонентов системы

3.1. Контроль состояния сети (Fp-Fn).

3.2. Контроль сервера сети {Fa-Fôi)-

3.3. Контроль состояния компьютера {F^—Fj^-

3.4. Контроль процессора компьютера (Fji—F&i).

3.5. Контроль памяти компьютера (Fgj-Fjo?).

4. Контроль безопасности распределенной ИС (F/os—F/j?).

5. Общие параметры системы

Детальное описание функций системы мониторинга и администрирования ИС приведено в диссертационной работе.

Дальнейший анализ систем мониторинга и администрирования ИС выполнялся по критерию функциональной полноты.1 С этой целью был установлен состав функций систем (таблица 1).

Хубаев Г Н Сравнение сложных программных систем по критерию функциональной полноты //Программные продукты и системы {^о/ы агеА\1?ть) -1998. - № 2 -с. 6-9.

Таблица 1

Функциональная характеристика сравниваемых систем

Наименование Системы Набор функций, реализуемых в системах мониторинга и администрирования распределенных ИС

1. Эталонная система Ft -Fuo

2. Performance Monitor Windows NT (2000) Ft; F У. Fg -Fie; F/f-Fn; F ¡s -Fut; F13}; Fns-Fuo

3. Система PATROL Fi;F3;F6;F7;F9;Fio;Fii-F2i;F2};F26;F32;F39Fjo;Fjj-F47;F}7; Feo; Fîi-Fm; F69-F72; F?f-Fj(: Fs2; Fg3. F S». Fn - Fa: Fus -F m-, Fm: F/06- F ni: Fm-Fm

4. Net new for AIX SNMP Manager (IBM) Fi; F3; Fe; Fr, F9; Fw; F13-F16; Fis-F}?; F39; Fu; F4r, Fes-Fa. Fm; Fjo; F72; F74; Fs?; Fm; Fiotr-Fm; F113: Fus- Ft3o

......

15. LANalyzer Network Communication Ft; F3; F6; Fj; F9; Fi0; Fij-Fn; Ft6: F m; F21: F30: F33; F34: F3& F44; Fei: Fa; Fios-Fii!• Fus: Fut- F120. F122- F130

16. Compas Microtest Fi: F3; Fn F7; Fg; Fw; Fu-Fn; Fm, F19; Fn: Fn: F3j. F36. F44; Fô3:Fe5:Fiog-Fm-Fus. Fur- F120 F124-Fno

17. Fluke Fi; F3; Fe; Fr-Fu! Fm; F2F30. F33- F31. F44; Fe3. Fey. Fs2: Fior-Fl2l:Fl2t~ Fl30

Обозначения: множество систем;

множество функциональных операций.

Выделим системы и введем следующие обозначения:

мощность пересечения систем по операциям (число функций, выполняемых и /-ой, и к-он системами); , . ,

мощность разности систем по операциям (число функций, выполняемых /-ой системой, но не реализуемых к-ой системой);

мощность разности систем по операциям (число функций, выполняемых к-ой системой, но не реализуемых /-ой системой).

В качестве меры рассогласования между системами выбе-

рем величину

для оценки степени поглощения системой системы величину

для оценки степени подобия систем - меру подобия Жаккарда .

Были выполнены расчеты и получены матрицы Р 01 , Р10 , Р11 , Рассчитанные матрицы были преобразованы в логические матрицы отношения поглощения.

Для разных граничных значений £йэ матрице С? строились графы взаимосвязи между системами. Для фрагмент графа взаимосвязи систем представлен на рисунке 1.

Рисунок 1. Фрагмент графа взаимосвязи систем (е =0,7)

Таким образом, образовались группы систем, связанных между собой по выполняемым функциям.

В результате анализа систем по критерию функциональной полноты систематизированы сведения о составе и функциях систем мониторинга и администрирования и количественно оценена степень соответствия того или иного варианта требованиям к функциональной полноте.

Выполнено ранжирование систем по критерию функциональной полноты, что позволяет на стадии предварительного анализа исключить из рассмотрения те из них, в которых не реализуются нужные пользователю функции. Выделены группы систем, имеющих близкую функциональную полноту.

Проведенный анализ расширяет возможности потребителя в оптимальном выборе на рынке систем по критерию цена/функциональность, а разработчику показывает место его продукта среди существующих систем.

Во второй главе "Анализ эксплуатационных параметров баз данных и пользовательских приложений информационных систем" рассмотрены - проблемы администрирования БД АИС, выполнен анализ процессов эксплуатации и поддержки распределенных БД, предложены основные решения по выбору и установке СУБД в организации, рассмотрены средства и методы повышения производительности приложений в распределенной среде.

Администрирование БД распределенной ИС состоит в обеспечении того, чтобы точная и непротиворечивая информация была доступна пользователям в нужное время и в нужной форме. Поддержка информационной базы (ИБ) в распределенной системе включает диагностику, локализацию и устранение неисправностей, регистрацию ошибок, тестирование БД. Для эффективного функционирования всех компонентов ИС необходим контроль производитель-

ности СУБД, включая прогнозирование потребностей пользователей/приложений. Рассмотрен и систематизирован состав функций, осуществляемых по сопровождению и поддержке распределенных БД организации.

Выбор и установка СУБД принципиальным образом видоизменяет информационную систему организации позволяет снизить расходы на ведение ИБ. В связи с этим актуальна проблема выбора СУБД.

Рассмотрены варианты методов сравнения СУБД при ее выборе для ИС организации. Один из них базируется на объективных показателях - времени выполнения файловых операций сравниваемых инструментальных средств. В качестве «эталона» может быть использован гипотетический объект, величина значений параметров которого равна минимальным значениям соответствующих параметров объектов рассматриваемой совокупности.

В таблице 2 приведено время выполнения некоторых операций инструментальными средствами - Visual Basic (VB), Delphi и Visual C++ (VC++),no-лученные в ходе экспериментов.1 При этом использовались идентичные программы выполнения операций. Программно-аппаратное обеспечение эксперимента: Cekron-1200 (Pentium III), RAM 256 мб, операционная система Windows 2000.

Таблица 2.

Оценка рейтинга инструментальных средств

Функции Время выполнения, мс

VB Delphi КС++ Эталон

Запись файла 1000 зап 5 4 5 4

Корректировка файла 1000 зап ' 2 1 I 1

Поиск данных в файле 1000 зап 1 5 1 3 1

Запись файла 10000 зап 32 32 25 25

Корректировка файла 10000 зап 5 6 2 2

Поиск данных в файле 10000 зап -45 9 22 9

Математические операции 4 2 2 2

Сумма 98 55 60 44

Одним из способов решения задачи может быть вариант, который базируется на расчете рейтингов инструментальных средств, полученных путем умножения значений времени выполнения операций на частоту их выполнения в конкретной пользовательской среде.

Организации, которые могут обеспечить доступ своим пользователям к приложениям ,вне зависимости от места их нахождения, получают стратегическое преимущество в бизнесе. Но обеспечение доступа к приложениям/ИС в сложной, распределенной и динамичной среде .современного бизнеса требует все больших и больших затрат,

' Хубаев ГЦ Информационные и программные системы как'объекты активного экспериментирования //Программные продукты и системы (Зо/Рлапе&Яуыепф) -1999 -№2'ч 2-7 < .1

На работу пользовательских приложений в распределенной среде оказывает влияние целый ряд факторов: архитектура самой системы, используемая СУБД, производительность и загрузка вычислительных средств и другое. Согласно предлагаемой классификации методы снижения издержек эксплуатации пользовательских приложений можно условно объединить в три группы: структурные, инструментальные и функциональные.

Структурные методы повышения производительности пользовательских приложений включают: выбор сервера, операционной системы (ОС) и аппаратного обеспечения; выбор местонахождения приложения, данных, пользователя и типа соединения; использование персональных профилей, пользователей; применение механизма терминального доступа клиента к серверу и другое.

Для анализа влияния действия ряда приведенных выше факторов на производительность приложений был выполнен эксперимент в многопользовательской среде сегмента локальной сети Ethernet (100 Мбит). В эксперименте выполнялось пользовательское приложение (в цикле 100 раз) на Visual FoxPro. Время выполнения приложения фиксировалось и усреднялось (таблица 3).

Таблица 3

Результаты эксперимента _

Местопочожение Результаты

Пользователя Приложения Данных Код Время выполнение приложения, мс

Сервер А 54,9

Сервер PCI В 5,8

РС2 С 38,5

Сервер D 57,6

PCI PCI PCI Е 5,2

РС2 F 36,0

Сервер G 26,5

PC2 PCI Н 5,7

РС2 1 33,3

Сервер К 17,2

Сервер PCI L 35,8

РС2 М 8,4

Сервер N 17,3

PC2 PCI PCI О 36,7

РС2 Р 63,7

Сервер Y 17,1

PC2 PCI S 37,6

РС2 Т 61,6

Характеристика аппаратно-программных средств эксперимента: Сервер -Pentium III, CPU 2 х 500 MHz, RAM 1,0 Gb, HDD RAID-массивы 2x60,0 Gb, Ethernet Adapter PCI RTL 8139 (100 Мбит), ОС - Windows 2000 Server; PCI -Pentium 11, CPU 350 MHz, RAM 64 Mb, HDD 6,1 Gb, Ethernet Adapter PCI RT 8029(A5) (10 Мбит), ОС - Windows 98; PC2 - Pentium II, CPU 350 MHz, RAM

256Mb, HDD 30Gb, Ethernet AdapterPCI ATI AT-2500 TX(10M6HTJ, ОС - Windows 2000Prof

Результаты эксперимента позволяют сделать следующие выводы: время выполнения приложения в многопользовательской среде существенно зависит от месторасположения пользователя, приложения и данных, используемых1 им; min - 5,7 мс, max — 63,7 мс (различие более чем в \1 раз);

время выполнения значительно при расположении приложения и данных с использованием сервера (а, с, d, g, к, I, n, r), min - 17,1 мс, max - 57,6 мс;

время выполнения также велико при расположении приложения и данных на'сервере и на РС2 с ОС - Windows 2000 Prof (cf i, p, к), min - 33,3 мс, max-63,7 мс;

наиболее благоприятными вариантами расположения приложения и данных являются варианты Ъ, е, h и т, где эффективно сочетаются станции и сервер, а также их ОС, min - 5,2 мс, max - 8,4 мс.

Время выполнения программы в распределенной ИС зависит от пропускной способности и загрузки сети, быстродействия сервера и других его параметров. Определение степени влияния двух первых, наиболее важных, факторов на работу приложения осуществлялось путем тестирования приложения при моделируемой нагрузке на сеть и процессор сервера. Для тестирования производительности приложений использован специальный комплекс программ на Delphi. С помощью утилиты Performance Monitor в среде Windows NT выполнен сбор данных по следующим индикаторам:

объект'- Processor, счетчик % Total Processor Time (xj) - процент времени, в течение которого процессор сервера выполнял непростаивающие потоки или доля времени, затраченная на выполнение полезной работы;

объект - Redirector, счетчик Bytes Total/sec (x) - количество байт, получаемых и отправляемых перенаправителем по сети в секунду, включая все данные приложений и файлов, а также информацию сетевого протокола.

В сегменте сети (рабочая группа) Ethernet (10 Мбит) моделировался трафик и нагружался процессор сервера (таблица 4). При этом фиксировалось время выполнения приложения и данных по индикаторам.

Таблица 4.

Местонахождение приложения и моделируемая нагрузка

Ba- Местонахождение Моделируемая нагрузка

ринт Приложения данных с на

/ PCI Сервер - РС2 Сервер

// PCI Сервер ч 1 Сервера PC!

III PC2 Сервер Сервера РС2

РС1 Сервер

Программно-аппаратная часть экспериментов: сервер - Pentium II, 350 MHz, RAM 64 Mb, HDD 5,5 Gb, PCI NIC. 3Com EterLink XL (UTP) [3C900B-TBOJ, ОС -Windows NT 50; PCI - AMD-K5, 100MHz, RAM 16 Mb, HDD 1 Gb,

ISA NIC: SureCom NE2000 BNC/TC [ER-3I2], ОС-Windows 98; PC2 - Pentium II, 350 MHz, RAM 64 Mb. HDD 5,5 Gb, PCI NIC: 3Com EterLink XL (UTP) [3C900B-TBOJ), ОС-Windows 98.

По данным экспериментов получены регрессионные уравнения:

(О t.u„ = -0,64 х1 х2+0,06 х/+2,38 Х2 Статистические характеристики уравнения: RM=0,87; F?Ck=0,84; СО=53,46; п=17; аы = 0,16; а Ь2= 0,005; егы= 0,9; it,=3,9; tb2=ll,86; tb3 = 2,64. tb,; tb2; tbi > lma6,(0,05; 13)=1,77. FtpaKm=56,7> Fm6,(0,05; 3, 13) =3,41, DW=1,64.

00 Uua = 0,25xIx2 - 0,26x2 + 41,74. Статистические характеристики уравнения: Rv=0,88; tfCK=0,742; C0=10,05; n=17; a/«,=3,78; a b,= 0,017; a b2= 0,037; tM=11,04; th,=14,33; ti2=6,90. tM; НГЛ2>1табл(0,05; 14)=1,76. F^Km=105> F„aS,(0,05;2,14) =3,73. DW=l,52.

(Ill) t,un ~ 0,02xf+0,08х2г+ 38,8. Статистические характеристики уравнения: Ru=0,99, R?CK=0,98; CO=2,8; n=I7; оы,=1,05; aht= 0,002; ab2=0,04; ab3= 0,025; tM=36,9; tbl=8,77; tb2=2,03. tb0; tb,; tb2>tma^(0,05;l4)=l,76. F</xlKm=318> Fmom(0,05;2,14)=3,7. DW=1,8.

Основные выводы: влияние перечисленных факторов на производительность приложений существенно и носит ярко выраженный нелинейный характер; происходящие процессы объясняются, в основном, техническими параметрами аппаратно-программных средств распределенных ИС.

Инструментальные методы повышения производительности пользовательских приложений предполагают использование различных средств анализа их работы. Они включают методы совершенствования алгоритмов обработки информации, параллельную обработку данных в многопроцессорных системах, использование оптимальных схем блокировок и буферизации, установку оптимального размера кэш процедур и другое.

Функциональные методы повышения производительности пользовательских приложений включают средства оптимизации сложных запросов и отчетов, глубокую настройку приложений, методы сокращения числа вводов-выводов и максимального использования оперативной памяти для часто применяемых данных, использование представлений (View) и параметризованных запросов, индексацию таблиц, хранимых процедур. Ряд методов экспериментально подтверждается.

Для оценки влияния на время выборки данных таких факторов, как объем БД, число таблиц, используемых для реализации запроса, и число данных в запросе выполнялся эксперимент на Visual FoxPro (VFP). Выборка данных осуществлялась с помощью оператора SELECT SQL из трех, двух, одной таблиц заданного количества записей. При этом варьировалось количество записей в используемой БД. Для таблиц были установлены реляционные связи. Запрос выполнялся несколько раз с усреднением времени выполнения.

В эксперименте фиксировалось время выполнения запроса в секундах (К„= хо) в зависимости от следующих факторов: X/ - объем БД, тысяч записей; Х2 — количество таблиц в БД; X} - число выбираемых в запросе записей.

В эксперименте все факторы контролируемы и управляемы, поэтому для его планирования использована модель полнофакторного эксперимента (ПФЭ) 23 с вариацией факторов на двух уровнях (планирование типа 2 "'). Кодированные переменные, соответственно X/, Х2,Хз. Число опытов N=8.

Результаты эксперимента приведены в таблице 5.

Таблица 5,

Время выполнения запроса _

Кол-во записей в БД, тыс Число таблиц в БД Кол-во записей в запросе, шт Время выполнения запроса, в с

1,0 1 10 0,095

1,0 1 100 0,115

30,0 1 10 0,722

30,0 1 100 1,039

1,0 3 10 0,144

1,0 3 100 0,167

30,0 3 10 0,677

30,0 3 100 0,998

На основе данных получена регрессионная зависимость:

К = 0,364 хI + 0,083 х3 + 0,494. Статистические характеристики уравнения: Ям= 0,9; Р?ск=0,734; СО= 0,09; п=8; а/,„=0,034; а ы=0,034; аЬ1=0,034. 1ьа=14,1; 1ы~10,4; /„= 2,44> 1тобл (0,05; 5) = 2,015. ^„,=57,5 >Ртаб,(0,05;2,5) = 5,78; ОШ=1,35.

В третьей главе "Моделирование и оптимизация эксплуатационных параметров информационных систем" исследованы факторы, влияющие на время выполнения функциональных операций- (ФО) приложения/ИС, разработаны методика моделирования эксплуатационных расходов и модель минимизации эксплуатационных параметров приложения/ИС.

Функциональные операции являются содержательной частью приложений. Изучение времени выполнения ФО напрямую связано с оценкой эффективности работы пользовательских приложений. На конкретных примерах выполнен статистический анализ работы автоматических и автоматизированных ФО в зависимости от различных факторов. В результате установлено, что, во-первых, может быть оценен закон распределения времени однократного выполнения операций с помощью приложения/ИС, во-вторых, может быть определена условная базовая производительность приложения, в третьих, на основе

полученных данных может быть выполнена оценка величины эксплуатационных затрат на выполнение приложения/ИС.1

Расчет эксплуатационных расходов на выполнение приложения/ИС Для заданных минимальных и максимальных оценок частоты выполнения ФО их значения моделировались равномерным законом распределения в заданном интервале значений.

Если известны веса выполняемых в ИС операций, = 1, где (О, - вес i-ой операции, а также частота их выполнения в заданный; период времени f,, то суммарное оперативное время выполнения расчетов с помощью ИС за выбранный период времени будет равно оперативное время однократного выполнения всех операций ИС (условная базовая производительность) Общее суммарное время работы с ПС на компьютере будет равно.

Та(чц — Tcfon Тпу Уио "Ь Тцс, где

Тп, - подготовительно-заключительное время;

Тт - время для исправления ошибок и выполнения повторного счета; время, необходимое на устранение непредвиденных ситуаций.

Тогда эксплуатационные расходы будут определяться как:

Z„v - стоимость машино-часа.

Следует отметить, что в стоимости машино-часа фактически отражаются все затраты на эксплуатацию системы. '

Другим вариантом минимизации эксплуатационных параметров прило-жений/ИС является модель стохастической оптимизации.2 В зависимости от выбранной структуры ИС и состава аппаратно-программного обеспечения будут изменяться и затраты на эксплуатацию системы. В соответствии с этим может быть сформулирована общая задача выбора оптимального варианта ИС при условии, что известны статистические характеристики и законы распределения времени выполнения А—ТОЙ ФО при использовании J —ГО варианта ИС

ы

PUZjjkXjt <Т}>а, j= 1,2,... J, (1)

' Хубаев Г Н Методика экономической оценки потребительского качества программных средств //Программные продукты и системы (SofiMare&Systems) -1995 - К" 1^-с 2 8

1 Хубаев Г Н Модели стохастического программирования для оптимизации параметров информационных систем //«Системный анализ в проектировании и управлении» Труды международной научно практической конференции - СПб Изд воСПбГТУ,2001 -с 294-298

= {0,1}, }= 1,2,... У, к= 1,2,... К, где

/д - времени выполнения ¿-той ФО для_/ —го варианта ИС; с,* - затраты на выполнение к -ой ФО для_/ -го варианта ИС; а — заданная вероятность того, что в результате выполнения всех К операций время Т не будет превышено.

Целевой функционал задачи представляет собой затраты на эксплуатацию j -ГО варианта ИС. Условие (1) обеспечивает удовлетворение требований пользователя к быстродействию (временным характеристикам) ИС, а условие (2) означает, что в каждый конкретный момент ФО выполняется только для одного конкретного варианта ИС.

При детерминированной матрице || )| эквивалент задачи представляет собой модель целочисленного линейного программирования:

Детерминированный эквивалент общей задачи может быть конкретизирован двумя вариантами моделей:

в первом случае, например, минимизируются затраты на выполнение всех функциональных операций информационной системы;

во втором случае, если целью системы является наиболее полное удовлетворение пользователей в реализации совокупности функциональных операций, то целевая функция задачи стремится к максимуму.

Первый вариант задачи. I Хх]к с^Х* ->пйп,

keK]eJ

^^тах^к , к= 1,2, ... К,

//к ^ к=1,2,...К,

¡¡к -целое,

£хл = 1, к= 1,2,... К,

к ¿К

X,к = {0,1}, у= 1,2,... 3, А= 1,2,... К, где

- стоимость машино-часа} -го варианта реализации ИС; частота реализации ФО в заданный период времени;

fmmjk t Fmaxjk ' минимальное и максимальное значение частоты реализации к -ой ФО в заданный период времени, соответственно.

Второй вариант задачи.

Xjk = М^Лу^^ ... J, Л= 1,2,... К, где

5 - предельная сумма эксплуатационных расходов на реализацию системы (за заданный период времени).

В работе приведены расчеты по последней модели, показавшие лучшие результаты по отношению к моделированию эксплуатационных затрат на ИС.

Реализация любого из двух, приведенных выше, вариантов оптимальной задачи может принести определенный экономический эффект, во-первых, при выборе состава и структуры системы в процессоре проектирования, во-вторых, в ходе эксплуатации при планировании загрузки системы в условиях ограниченных ресурсов на ее функционирование.

В заключении диссертационной работы приведены положения, результаты и рекомендации, полученные в ходе исследования.

По теме диссертационного исследования опубликованы следующие работы:

1. Ефимова Е.В. Исследование производительности вычислительных средств ЭИС //Экономико-организационные проблемы проектирования и применения информационных систем. Материалы IV Межгосударственной научно-практической конференции, 25 ноября 1999 г. - Ростов-на-Дону: РГЭА, 2000. - С. 21-24. - 0,17 пл.

2. Ефимова Е.В., Ефимов Е.Н. Анализ производительности персонального компьютера в среде Windows 95/98 //Экономико-организационные проблемы проектирования и применения информационных систем. Материалы IV Межгосударственной научно-практической конференции, 25 ноября 1999 г. - Ростов-на-Дону: РГЭА, 2000. - С. 24-27. - 0,17 пл. (лично автора 0,085 пл.)

3. Ефимова Е.В., Ефимов Е.Н. Анализ производительности приложений в распределенной среде Windows NT //Информационные системы, экономи-

ка, управление трудом и производством: Ученые записки. Вып. 5. - Ростов-на-Дону: РГЭА, 2000. - С. 132-139. - 0,35 пл. (лично автора 0,17 п.л.)

4. Ефимов Е.Н., Ефимова Е.В. Информационный менеджмент: Учебное пособие. - Ростов-на-Дону: РГЭУ "РИНХ", 2002. - 3,9 пл. (лично автора 1,95 пл.)

5. Ефимова Е.В., Ефимов Е.Н. Модель оптимизации выбора системы управления базами данных для организации. //Информационные системы, экономика, управление трудом и производством: Ученые записки. Вып. 8. -Ростов-на-Дону: РГЭУ «РИНХ», 2003. - С. 61-65. - 0,29 пл. (лично автора 0,14 пл.)

6. Ефимова Е.В. Анализ некоторых факторов производительности пользовательских приложений //Информационные системы, экономика, управление трудом и производством: Ученые записки. Вып. 8. - Ростов-на-Дону: РГЭУ «РИНХ», 2003.-С. 58-61. - 0,2 пл.

7. Хубаев Г.Н., Ефимова Е.В. Структурные методы повышения производительности пользовательских приложений //Информационные системы, экономика, управление трудом и производством: Ученые записки. Вып. 8. - Ростов-на-Дону: РГЭУ «РИНХ», 2003. - С. 80-86. - 0,4 пл. (лично автора 0,2 пл.)

8. Ефимова Е.В. Анализ инструментальных средств администрирования экономических информационных систем //Компьютерная техника и технологии. Сборник научных трудов региональной научно-технической конференции - Ставрополь: Северо-Кавказский гос. техн. ун-т, 2003. - С. 207-215.-0,5 пл.

9. Ефимова Е.В. Совершенствование эксплуатационных параметров информационных систем //Вопросы экономики и права: Сборник статей аспирантов и соискателей. - Ростов-на-Дону: РГЭУ «РИНХ», 2003. - С. 101105.- 0,3 пл.

Изд. №54/6155. Подписано к печати 16.03.2004 Объем 1.0 уч. изд. л Бумага офсетная. Формат 60x84/16. Печать офсетная. Бумага офсетная. Гарнитура «Тайме». Тираж 100 экз Заказ № «С» 54

344002, г. Ростов-на-Дону, ул. Б. Садовая, 69. РГЭУ "РИНХ". Издательство. Отпечатано в Издательстве СКАГС. 344007, г. Ростов-на-Дону, ул. Пушкинская, 70.

Диссертация: содержание автор диссертационного исследования: кандидата экономических наук, Ефимова, Елена Владимировна

ВВЕДЕНИЕ

1. Анализ проблем функционирования экономических информационных 14 систем

1.1. Анализ процессов эксплуатации и сопровождения экономических 14 информационных систем

1.2. Анализ факторов, влияющих на стоимость эксплуатации инфор- 20 мационных систем

1.3. Показатели качества эксплуатации и сопровождения информаци- 24 онных систем

1.4. Анализ инструментальных средств мониторинга и администриро- 28 вания распределенных информационных систем

1.4.1. Классификация и основные функции средств администриро- 28 вания информационных систем

1.4.2. Определение состав функций средств администрирования ин- 35 формационных систем

1.4.3. Оценка средств администрирования информационных систем 3 8 по критерию функциональной полноты

Диссертация: введение по экономике, на тему "Анализ и моделирование эксплуатационных параметров экономических информационных систем"

Актуальность темы исследования. Как показывает практика, стоимость эксплуатации и сопровождения экономических информационных систем (ИС) неуклонно возрастает. Это связано, прежде всего, с использованием более совершенного, но и более дорогостоящего аппаратно-программного обеспечения систем. В процессе эксплуатации автоматизированных ИС (АИС) необходимо осуществлять диагностику, локализацию и устранение неисправностей, регистрацию ошибок и тестирование компонентов. С этой целью выполняется контроль функционирования системы, обеспечивающий сбор и анализ информации об использовании ресурсов, прогнозирование степени удовлетворения потребностей пользователей и их приложений, выработка мер по увеличению производительности. При этом следует обеспечить управление ресурсами, включающее учет и контроль использования ресурсов, выставление счетов за использованные ресурсы, ограничение доступа к ним. Управление конфигурацией системы должно обеспечить надежное и эффективное функционирование всех компонентов ИС, а защита данных - контроль доступа пользователей к ресурсам, обеспечение целостности данных.

Сложность проблем, возникающих при сопровождении и эксплуатации распределенных экономических информационных систем (ЭИС) многократно увеличивается. Распределенные ЭИС (РЭИС) обеспечивают работу с данными, расположенными на разных серверах, различных аппаратно-программных платформах и хранящимися в различных форматах. РЭИС легко расширяются, основаны на открытых стандартах и протоколах, обеспечивают интеграцию своих ресурсов с другими ИС, предоставляют пользователям простые интерфейсы. При этом РЭИС на основе архитектуры Клиент/сервер позволяет лучше защитить серверную часть приложений. Однако, частые обращения клиента к серверу снижают производительность сети. Более актуальными становятся вопросы безопасности, так как приложения и данные распределены между различными клиентами. Системы сложны в настройке и сопровождении, высока вероятность отказа любого из их компонентов. ИС на базе Internet/Intranet имеют относительно низкие затраты на внедрение и эксплуатацию, высокую способность к интеграции гетерогенных информационных ресурсов объектов. Прикладные программные средства (ПС) доступны с любого автоматизированного рабочего места (АРМ), имеющего соответствующие права доступа. На клиентском АРМ может быть минимальный состав программно-технических средств (браузер и общесистемное программное обеспечение -ПО).

При создании и эксплуатации комплексной по предметной направленности и распределенной ИС возникает ряд сложных задач. Низкая способность диагностировать и устранять проблемы производительности остается слабым звеном РЭИС, даже оптимизация отдельной транзакции оказывается непростой задачей. В процессе эксплуатации ИС ее характеристики иногда перестают удовлетворять пользователей по быстродействию, надежности, затратам. Причинами чаще всего оказываются увеличение объема массивов и их частая корректировка, повышение времени отклика на запросы, посылаемые к серверам сети. Функционирование приложений и базы данных (БД) в многопользовательской среде требует постоянного анализа их работы и последующей настройки производительности.

Таким образом, на качество эксплуатации ЭИС влияют архитектура системы, структура и состав пользовательских приложений и информационного обеспечения, производительность вычислительных средств.1

В то же время в эксплуатационной документации на большинство ИС не приводятся сведения для оценки выходных характеристик системы и их динамики при изменении объемов входной информации, не описаны способы получения таких данных, определения их прогнозной ценности и доверительных границ. Недостаточно внимания уделяется физическому проектированию ИС, математическому и натурному моделированию характеристик систем.

1 Под качеством ИС мы подразумеваем такую совокупность свойств, которая обусловливает пригодность ЭИС удовлетворять потребности пользователя, т.е. мы говорим о качестве в нормативном, общепринятом понимании этого термина (Социально-экономическая статистика: Словарь / Под ред. М.Г. Назарова. - М.: Финансы и статистика, 1981. с. 444, 449,452).

Степень разработанности проблемы. В исследованиях автор опирался на труды отечественных и зарубежных ученых, посвященные различным аспектам проектирования и эксплуатации ИС: Абрамова A.A., Благодатских В.А., Голосова О.В., Волковой В.Н., Денисова A.A., Дика В.В., Долятовского В.А., Зиндера Е.З., Иванова А.П., Мишенина А.И., Олифер H.A., Синавиной В.Г., Соколова Р.В., Трифонова Ю.В., Хубаева Г.Н., Юдина Д.Б., Юрьева В.Н., Боэма Б., Брауна Дж., Каспара X., Клейнрока JL, Петерсона Дж., Сосински Б. и других.

Использовались работы С.П. Воробьева, T.JI. Майстровой, А.Г. Мами-конова, А.Н. Пискунова, Г.Н. Хубаева, А.Д. Цвиркуна, Г.А Черноморова и других, посвященные постановкам экстремальных задач проектирования ИС.

Однако, чаще всего, при изучении данной области затрагивают отдельные проблемы эксплуатации ИС без учета сложной распределенной структуры их компонент. Не в полной мере раскрыты вопросы моделирования и оптимизации процессов эксплуатации ИС. Еще в недостаточной степени изучено влияние параметров ИС на характеристики качества эксплуатации систем.

В настоящее время на рынке имеются инструменты, позволяющие решать те или иные задачи системного администрирования ИС и обеспечивать снижение эксплуатационных затрат. Нам неизвестны исследования, посвященные анализу функционального состава систем мониторинга и администрирования ИС и их сравнительной оценке по критерию функциональной полноты.

Цель и задачи исследования. Основной целью исследования является анализ и моделирование эксплуатационных параметров экономических информационных систем.

Поставленная в работе цель обусловила решение следующих научных и практических задач: провести анализ проблем эксплуатации и сопровождения ЭИС и средств их мониторинга и администрирования; исследовать методы и средства поддержки БД и процессы эксплуатации приложений ЭИС; разработать модели, обеспечивающие снижение издержек эксплуатации и сопровождения основных компонент ЭИС.

Объект и предмет исследования. Объектом исследования являются предприятия и организации различных отраслей и организационно-правовых форм. Предметом исследования являются информационные процессы, протекающие при эксплуатации ЭИС.

Теоретико-методологическая основа исследования. Исследование базируется на общей методологии научного познания и его приложениях в различных прикладных направлениях применения ИС.

В диссертационном исследовании проанализированы и использованы разработки научных коллективов и отдельных ученых, исследовательских и учебных учреждений страны. При разработке отдельных положений диссертации автор руководствовался методическими материалами по проектированию, внедрению и сопровождению ИС в различных предметных областях, фирменными материалами мировых производителей вычислительной техники, коммуникаций, общесистемного и прикладного программного обеспечения.

Инструментально-методологический аппарат. В исследовании использовались элементы теории ЭИС, математической теории планирования экспериментов, теории множеств, теории графов, статистического анализа, объединенных единством методологии системного анализа сложных систем.

Работа проведена в рамках пункта 2.6 Паспорта специальности 08.00.13 - Математические и инструментальные методы экономики: «Развитие теоретических основ, методологии и инструментария проектирования, разработки и сопровождения информационных систем субъектов экономической деятельности: методы формализованного представления предметной области, программные средства, базы данных, корпоративные хранилища данных, базы знаний, коммуникационные технологии».

Информационно-эмпирической базой исследования являются экспериментальные и статистические данные, собранные в процессе эксплуатации и сопровождения ЭИС ряда организаций. Основные выдвигаемые научные положения и рекомендации экспериментально подтверждены. Эксперименты с ИС и их компонентами составляют основу методологии исследования проблем эксплуатации систем.

Научная новизна. Поставлена и решена актуальная задача анализа и моделирования эксплуатационных параметров ЭИС. При этом получены следующие наиболее значимые научные результаты:

1. Систематизированы сведения о составе и функциональной полноте сравниваемых систем мониторинга и администрирования ИС и количественно оценена степень их соответствия требованиям предметной области, что позволяет выполнять более обоснованный выбор и сравнение систем.

2. Выявлены факторы, оказывающие влияние на работу пользовательских приложений в распределенной среде: архитектура самой системы, используемая СУБД, производительность и загрузка вычислительных средств и многое другое. Выполнена классификация методов снижения издержек эксплуатации пользовательских приложений, которые объединены в три группы: структурные, инструментальные и функциональные.

3. Предложена методика расчета эксплуатационных расходов пользовательских приложений/ИС, базирующаяся на оценке их базовой производительности и моделируемых значениях числа выполнения операций. Методика позволяет оценить качество приложений/ИС с точки зрения их основных потребительских свойств - производительности и эксплуатационных расходов.

4. Разработана модель оптимизации эксплуатационных параметров прило-жения/ИС, базирующаяся на методах математического (стохастического) программирования. В детерминированных эквивалентах модели целевая функция обеспечивает либо минимум эксплуатационных расходов, либо наиболее полное удовлетворение пользователей в реализации совокупности функциональных операций приложения/ИС в условиях ограничений на затраты. Модели могут быть использованы при выборе состава и структуры системы.

Положения, результаты и рекомендации, выносимые на защиту:

1. Анализ факторов, влияющих на стоимость эксплуатации ЭИС, позволяет сделать вывод о неуклонном росте затрат на их сопровождение за последние годы. Снижение производительности информационной системы происходит за счёт изменений в целях, задачах бизнес-процессов и внешней среде, возникновения более совершенных средств обработки информации. Помимо этого, поддержка аппаратно-программной платформы системы требует решения проблемных ситуаций, включающих диагностику, локализацию и устранение неисправностей, тестирование компонент. Поэтому для надежного и эффективного функционирования информационных систем необходим постоянный контроль производительности общесистемного и прикладного программного обеспечения, СУБД и вычислительных средств и прогнозирование динамики объемов потребностей пользователей/приложений.

2. Систематизированы сведения о составе и функциональной полноте сравниваемых систем администрирования распределенных систем, количественно оценена степень их соответствия требованиям предметной области. Сформированы группы систем, имеющих близкую функциональную полноту.

3. Обеспечение доступа к приложениям/ИС в сложной, распределенной и динамичной среде современного бизнеса требует все больших и больших затрат. Анализ показал, что на работу пользовательских приложений в распределенной среде оказывает влияние целый ряд факторов: архитектура самой системы, используемая СУБД, производительность и загрузка вычислительных средств и многое другое. Выполнена классификация методов снижения издержек эксплуатации приложений, которые можно разделить на структурные, инструментальные и функциональные.

Структурные методы повышения производительности приложений включают: выбор сервера, управляющей им операционной системы и аппаратного обеспечения; выбор местонахождения приложения, данных, пользователя и типа соединения; использование персональных профилей пользователей; применение механизма терминального доступа клиента к серверу и т.д. Регрессионный анализ результатов экспериментов показал, что влияние перечисленных факторов на производительность приложений существенно и носит нелинейный характер.

Инструментальные средства повышения производительности пользовательских приложений предопределяют использование различных средств анализа их работы и включают методы совершенствования алгоритмов обработки информации, применение параллельной обработки данных в многопроцессорных системах, использование оптимальных схем блокировок и буферизации, установление оптимального размера кэш процедур и т.п.

Функциональные методы повышения производительности пользовательских приложений включают методы оптимизации сложных запросов и отчетов, глубокой настройки приложений, сокращения числа ввода-вывода и максимального использования оперативной памяти для часто применяемых данных, использование представлений и параметризованных запросов, индексацию таблиц, использование хранимых процедур и другое.

4. В результате изучения времени выполнения функциональных операций приложений/ИС установлено, что, во-первых, может быть оценен закон и распределения времени однократного выполнения операций с помощью приложений/ИС; во-вторых, может быть определена условная базовая производительность приложений/ИС; в третьих, на основе полученных данных может быть выполнена оценка величины эксплуатационных затрат на выполнение приложений/ИС. 5. На основе общей модели оптимизации эксплуатационных параметров приложения/ИС, базирующейся на методах математического (стохастического) программирования, предложены два варианта детерминированного эквивалента задачи. Первый вариант задачи позволяет произвести выбор структуры и состав ИС в зависимости от ограничений на эксплуатационные затраты. Во втором варианте задачи целевая функция обеспечивает более полное удовлетворение пользователей в реализации совокупности функциональных операций приложения/ИС.

Теоретическая значимость исследования. В диссертационной работе получены следующие теоретически значимые результаты: методика расчета эксплуатационных расходов пользовательских приложений/ИС, базирующаяся на оценке их базовой производительности и моделируемых значениях числа выполнения операций, которая позволяет оценить качество функционирования приложений/ИС с точки зрения их основных потребительских свойств - производительности и эксплуатационных расходов; модель оптимизации эксплуатационных параметров приложения/ИС, которая обеспечивает выбор состава и структуры системы при проектировании, а также в ходе эксплуатации при планировании загрузки системы в условиях ограниченных ресурсов на ее функционирование.

Практическая значимость исследования.

Систематизированные сведения о составе и функциональной полноте систем мониторинга и администрирования ИС позволяют выполнить более обоснованный их выбор в разрезе цена/функциональность.

Предложенные методы снижения издержек эксплуатации пользовательских приложений позволяет использовать их для любых ЭИС.

Методика моделирования эксплуатационных расходов имеет широкую сферу применения. Она позволяет оценить величину расходов при различной структуре числа выполнения функциональных операций.

Использование модели оптимизации эксплуатационных затрат на выполнение приложений/ИС позволяет произвести обоснованный выбор структуры и состава системы при проектировании, а также в ходе эксплуатации при планировании загрузки системы в условиях ограниченных ресурсов на ее функционирование.

Апробация работы. Разработанные методы анализа и моделирования эксплуатационных параметров ЭИС были использованы на ряде предприятий и организаций различных отраслей, в т.ч. в ОАО «Каменский машиностроительный завод», ОАО «Донэлектросетьстрой» (Миллеровский филиал РАО «ЕС России»), ОАО «Южная телекоммуникационная компания» «Ростовэлек-тросвязь», Администрации Мясниковского района Ростовской области, ОАО НПО «Новочеркасский электровозостроительный завод».

Полученные теоретические, методологические и практические результаты докладывались и обсуждались на Международных, Всероссийских и региональных конференциях и семинарах, в т.ч. на IV Межгосударственной научно-практической конференции «Экономико-организационные проблемы проектирования и применения информационных систем» (Ростов-на-Дону, 1999 г.), VI Всероссийской научно-практической конференции «Экономико-организационные проблемы проектирования и применения информационных систем» (Ростов-на-Дону, 2001 г.), Региональной научно-технической конференции «Компьютерная техника и технология» (Ставрополь, 2003 г.); VIII Международной научно-практической конференции «Экономико-организационные проблемы проектирования и применения информационных систем» (Ростов-на-Дону, 2003 г.).

Результаты исследований использованы в учебном процессе в РГЭУ «РИНХ» по дисциплине «Информационный менеджмент» и включены в изданную учебно-методическую литературу при подготовке экономистов по специальности «Прикладная информатика в экономике».

Логическая структура, концептуальная логика и объем диссертации.

Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, заключения, списка использованной литературы и приложений.

Диссертация: заключение по теме "Математические и инструментальные методы экономики", Ефимова, Елена Владимировна

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 3

1. Функциональные операции являются содержательной частью выполняемых пользователем функций. Изучение времени выполнения функциональных операций напрямую связано с оценкой эффективности работы пользовательских приложений. На конкретных примерах выполнен статистический анализ работы автоматических и автоматизированных функциональных операций в зависимости от различных факторов. В результате установлено, что, во-первых, может быть оценен закон распределения времени однократного выполнения операций с помощью приложения/ИС; во-вторых, может быть определена условная базовая производительность приложения/ИС; в третьих, на основе полученных данных может быть выполнена оценка величины эксплуатационных затрат на выполнение приложения/ИС.

2. Предложена методика моделирования эксплуатационных расходов, базирующаяся на оценке базовой производительности приложения/ИС и весах операций, позволяющая достаточно просто для иной структуры этих операций получить наглядные результаты. Методика позволяет оценить эксплуатационные затраты и повысить эффективность выбора приложения/ИС с точки зрения их основных потребительских свойств: производительности и эксплуатационных расходов.

3. На основе общей модели минимизации эксплуатационных параметров приложения/ИС, базирующейся на методах стохастической оптимизации, предложены два варианта детерминированного эквивалента решения задачи. Первый вариант задачи позволяет произвести выбор структуры и состав ИС в зависимости от ограничений на эксплуатационные затраты. Во втором варианте задачи целевая функция обеспечивает наиболее полное удовлетворение пользователей в реализации совокупности функциональных операций приложения/ИС. Реализация любого из двух вариантов оптимальной задачи целесообразна при выборе состава и структуры системы в процессе ее проектирования, а также в ходе эксплуатации при планировании загрузки системы в условиях ограниченных ресурсов на ее функционирование.