Планирование развития технического обеспечения АСУ предприятий угольной промышленности тема диссертации по экономике, полный текст автореферата

Автореферат диссертации по теме "Планирование развития технического обеспечения АСУ предприятий угольной промышленности"

Министерство угольной промышленности СССР

ЦЕНТРАЛЬНЫЙ НАУЧНО-ИСЯЛЕДОВАТЕЛЬСККЙ ИНСТИТУТ ЭКОНОМИКИ И НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ УГОЛЬНОЙ ПРОМШШШЮСТИ

■ . (ЦНИЗИуголь) '

На правах рукописи ’:. ИВАШЁВ Леонид Иванович

: "ПЛАНИРОВАНИИ РАЗВИТШ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ

АС7 ПРЕДПРИЯТИЙ УГОЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ . : '

' ' ■ . • ' ' ' 1 ' • • ' • . .

Специальность 08.00.05. - "Экономика, планирование, организация

управления' народным хозяйством и его . ' ' _ отраслями (угольная промышленность)"

Специальность 05.13.16. - "Применение вцчислитальной техники,

■ . • . математического моделирования и ма-

■ ■ гздатических методов в научных ис. следованиях (экономические науки)"

• , АВТОРЕФЕРАТ

.диссертации на соискание ученой степени . кандидата экономических наук

Москва - 1990

Работа выполнена в Центральном научно-исследовательском институте экономики и научно-технической информации угольной промышлек-ности (ЦНЮИуголь).

Научный руководитель— * '

доктор технических наук,. '

профессор. ' . .... .. Гойзман Э.И.

Официальные оппоненты: . . .

докт.экон.наук, проф. Голосов 0.В.

канд.окон.наук, с.н.с. Соколов В.П.

Ведущее предприятие - Глагчый вычислительный центр ... Госплана СССР.

Защита состоится "20" ноября 199С г. в 10 часов на заседании специализированного совета ЩИЭИуголь по присуждению ученой. степени кандидата экономических наук-(шифр К.135.04.01) по адресу: 103012, Цосква, ироезд Сапунова, д.4/5 кон$ерет-зал, ЩИЗИуголь;

С диссертацией мсино познакомиться I научно-технической библиотеке института. ■ : • ■ . ; :.

Автореферат разослан "19 " октябпя 1990 г. '

. Отзывы на автореферат в двух экземплярах просим направлять по ' дресу: I"3012, Иоскьа, проезд Сапунова, д. 13/15, ЩИЗ^голь.

Ученый секретарь специализированного

• совета, каїд. экон. наук .

Л.Г.Бальнова

Общая характеристика работы

Актуальность работы. Затраты отрасли, связанные с применением вычислительной техники в угольной промышленности, составляют около 50 млн.руб е го;;; около 65# из мдх составляют затраты на АСУ предприятий, причем от 6 до 15 млн.руб.в год тратится на приобретение технических средств дяя дооснащения АСУ. В тс же время, сшшения себестоимости'угля и продуктов его переработки за счет ОАСУуголь не. произошло, что явилось еледстлием недостатков не толг:о в программном, но и /в техническом обеспечении ОАСУуголь, в частности из-за распределена оборудования среди ИВЦ без достаточных научных обоснований. . . . .

Долгое время "етодик планирования развития технического обеспечения АСУ нв существовал^, а имевшиеся методик! проектирования АСУ не были обеспечены достоверными данными для расчета потреонос-теъ отрасли в технических.средствах АСУ. Поэтому компьютеризация планирования развития технического обеспечения АСУ угледобывающих предприятий угольной промышленности является актуальной задачей и ее решение может имоть большое практическое значение для повышения эффективности использования технических средств АСУ и зффективне.:-ти работы предприятий угольной промышленности. '

Целью работы является разработка методов оптимального планирования развития технического обеспечения АСУ, обеспечт,вающих повышение эффективности использования технических средств АСУ предприятии угольной промышленности (средств сбора, подготовю!, передачи, ввода, обработки, вывела и отобракения данных).

Задачи исследования. В соответствии с целью диссертационной работы поставлен и решен ряд взаимосвязанных задач:

1. Дтя целей планирования развития технического обеспечения разработаны методы и алгоритмы синтеза технической структуры АСУ.

2. Разработаны методики оценки и прогнозирования характеристик информационных потоков в АСУ ппедприятиН угольной промышленности п на основе исследования фактических данных иояученн зьаче-кш: коэффициентов и зависимостей для их расчета.

• • • I ••

3. Разработаны методики оценки в прогнозирования нагрузок

компонентов АСУ. . .

4. Разработаны методики расчета и прогнозирования производительности технических средств в АСУ. •

5. Разработан компяокс программна средств планирования развития технического обеспечения АСУ предприятий угольной промышленности, который использован для решения практических задач. ■

Срязь работы с планом НИР. В основу работы положены результаты исследований, проведенных лично автором в рамках тематических планов институтов ЦШЭИуголь и ВНИИУуголь ( № ГР 01820069441,

' 77059823, 01830053604, 80046014, 7707520 и др.).

Научная новизна. Практическая реализация -машинных методов плакирования требует формализации расчетов, выполняемых на ЭВМ. В связи с этим для решения сформулированной задачи потребовалось выполнение ряда теоретических, методических и программных разработок.

В том числе, разработана модель оптимального планирования развития технического обеспечения АСУ угледобыванцих объединений, а для реализации расчетов разработаны соответствующие методы оптимизации. .Указанная модель использует оценки нагрузок 7, производительностей технических средств АСУ-, причем нагрузки создаются информационными потоками пользователей. Позтсму в работе предложены ' показатели, характеризующие информационные потоки, и сформулирована математическая модель баланса информационных, потоков ИВЦ. На основе это'; модели разработана методика оценки нагрузок к производительностей любых компонентов и АСУ производственного объединения в цела.!. Разработана система зависимостей для расчета и прогнозирования нагрузок и производительностей технических средств АСУ. .

Основные научные положения работы. В работе показано, что задача планирования развития технического обеспечения АСУ предприя-ти!; угольной промышленности монет решаться по годам интервала пла- ' нкрованил как задача оптимального распределения объемов капиталовложений,. доделенных на приобретение технических средств АСУ, причем плакирование мокет осуществляться по группам устройств в соответствии с ж нагрузками и производительностями.

Прздпокен.лй Е диссертационной работе Еекторно-матричный подход к расчету производительности, нагрузки и работы технических средств открывает новые еозмокности в описании и оценке многофут;-циснальннх технических средств. Он позволяет по новому решать задачи проектирован;ш, планирования и прогнозирования развития технически систем.

2

Б работе доказано, что для обеспечения максимальное устойчивости планируемой системы в расчетах долашы использоваться пиковые оценки нагрузки и производительности технических средств, а для максимально!; эффективности - минимизация наборов устройств по критерию "эксплуатационные затраты*. Это обеспечивает достаточно но-деквдю работу АСУ в наиболее сложных условиях их функционирования и сокращение затрат на функционирование АСУ.

Достоверность научных полокепий. выводов и текомекдзпш“ определяется полнотой использованных статистических данных и учетом наблюдающихся тенденций. Опыт длительной эксплуатации комплекса программ планирования оснащения 1ЮЦ вычислительными машнами большой и средне 11 мощности также подтверждает обоснованность и достоверность научных положении и выеодог , сформулированных в рабс-то.

Практическая значимость работы состоит в там, что выполненные исследования и программные'разработки обеспечили возможность решения шкио’Л и трудоемкой задачи - плакироватш развития технического обеспечения АСУ предприятий угольной промышленности к достаточную обоснованность и практическую, достоверность этих результатов.

В работе представлены результаты исследований информационнее потоков, расчетные зависимости и результаты прогнозирования характеристик информационных потокое, нагрузок ИВЦ и производительностей ЗШ, а такие .текущих и эксплуатационных затрат по КЩ. Ьтл данные и зависимости могут использоваться при решении имрокол круга задач проектирования, планировашш и прогнозирования развития технического, информационного, программного и экоиомшео-мато-матического обеспечения АСУ. .

Практическую ценность имеют также метода и алгоритмы оптпми-зацконных расчетов, рнзработашше для реевтш поставленных задач.

Реализация га боты. Комплекс программ плтшрованпя оснащении ИВЦ Еычислстелыиак ааезшама болшоП и средаеГ; мощности эксплуатируется о 1‘Д’О г. За ото время с его помощью рвррпботаны пятилетние планы БИеДреНПЯ средств вычислительно!; техники в угольную г.ромыв-лснность СССР па 10Я-65 и 108С-30 г.г., а такие годовые планы на 1961 -£6 г.г. Комплекс использован также при, определении оспой::« направаеш:?: и прогнозов внедрения средств вичпеяптодшей техники и техники передачи данных в угольев промыилснлость СССР до 2СЮ0 г. Основные положения методик оценки г. прогнозирования характеристик ин<1от ацисдаых потоков и нагрузок средств вычислительной техники и передачи данных попользованы в.процессе подготовки материалов для

3

ряда отчетов по НИР (в частности, по Генсха»,е-разлития угольной прсмышязкности СССР). . : _

Апробация работы. Основные результаты работы были доложены на 17-м Международном симпозиуме "АПК0М-80" в г. Москве, на всесоюз- . нам се-шшаро "Состояние и перспективы развития ОАСУ" (1975 г. в ЦЕМИ АН СССР) и на "Республиканской научной конференции по науковедению и научно-техническому прогнозированию" (1981 г., Киев), ход и результаты работа периодически докладывались на научно-'гех-ннчеоких семинарах отделов ЦШГЭИуголь ч ?ШИУугояь и ,.олучаяи по-лонительную оценку. . . .

Публикации. По материалам работы опубликовано 9 печатных работ без соавторов общим объемом 3 п.л. .

Структура и оС)ъем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав и заключения, содержащих 198 страниц машинописного текста, 8 рисунков, 19 таблиц, списка литературы из 103 наименований и 3 г мложеииМ. . ' .

Основное содержание работы .

Создание и развитие АСУ сопряжено со значителышми объемами кали?адовлокений и происходит в условиях.их дефицита; поэтому внедрение оптимального управления созданием и развитием технического обеспечения АСУ мокет дать значительный экономический эффект. Высвобожден ;е капиталовложения могут использоваться длх: оснащения тех' мескими средствами дополнительных объектов АСУ. :

Планирование развития технического обеспечивая выполняется на -.;сно!-:' оценок :шгруз ог. и производительностей технических средств АСУ с учетом видзлетшх объемов капиталовложений. Пагруз)сг объек-, то* или элементов АСУ создаются информациоиними.потоками абонентов, т.е.^пс 1Ьзова~елей АСУ, поэтому для расчета потреЗносте;; АСУ в технических средствах определяются хара..теристи:<и информационна потоков, даркулирующпс в системе, по которым вычисляются нагрузки.

: ’ Схем? внутренних информационных потоков ИВЦ представляет собой граф, вершинами которого .' я^дявтеч узлы технологической цепи процесса обработки да юнг,- а дугами - связи мс-да ними. Для каадо-10 угла должен бит«, определен найор выполните: игл операцк!» и перерань устройств, '...»торце • МОГУТ -ППГ'ЛегаТЬСЯ а этом узле, причем

4 '

наибольшее количество операций, которое какдое устройство способно выполнить в единицу времени, называется его быстродействием или пропускной способностью. . -

Б качестве схемы внешних информационных потоков мокко использовать схемы технологической связи 'производственных объединений. Любая из таких схем долана с достаточной полнотой и уровнем детализации определять взаимодействие между элементами технологическое цепи обработки данных в процессе работы соответствующего объекта АСУ. ,

В работе устройств АС? бьшгют перерывы, которые связаны как с неоогласовашостью быстродействий устройств, так и с наблюдающимися пикши и спадами нагрузки с недельной,, декадной, меся .ной, квартальной, полугодовой и годовой периодичностями. -Поэтому реальная работоспособность устройства, т.е. его производительность, практически всегда нике его быстродействия или пропускной способности. '

Работа технических средств АСУ наиболее неустойчива в периоды пикоеых нагрузок,-поэтому для обеспечения максимальной устойчивости системы реЕенкя задачи планирования развития технического обеспечения АСУ следует выполнять на основе .пиковых нагрузок и производительностей технических средств.

Реализовать эту задачу в виде простой модели математического программирования не удалось, т.к. потребность в ресурсах ЭВМ, необходимых для ее решения, оказалась чрезмерно высокой. В связи с этим использована двухуровневая многоконтурная иерархическая модель, укрупненный алгоритм которой имеет следующий вид:

1. Взод или корректировка данных для модели по годам заданного интервала планирования (типовых схем и коэффициентов для расчета и прогнозирования характеристик внешних я внутренних информационных потоков и нагрузок; экономических характеристик устройств, которце применяется пли могут применяться в АСУ; производствешда характеристик объектов и дашнсс сб их оснащении техническими средствами АСУ; данных об илеюпгася и перспективных линиях связи и каналах передачи данных; планируемых объемов капиталовложений по классам технических сродстЕ к пр.). Ввод директив.

2. Выбор очередного года интервала планирования. Если интервал отработан, то. переход к п.14.

3. Учет выбытия устаревшего сборуд-~анкя, а также учет эксп-дуатнрушя>.ся 'устройств, которые отработали срок амортизации й мо-

5

гут бить сняты с эксплуатации. . '

4. Исполнение директив и снятие запретов на дооснащсние. :

5. Технико-экономическая оценка состояния объектов АСУ ' всех

производственных объединений и-формирование ВЫХОДНЫХ ДЯ1Ш11Х. .

6. Расчет, интенсивностей внешних и внутренних информационных,

пот.'оков и нагрузок по каналам передачи данных и узлам технологической цепи процесса обработки данных каждого объекта АСУ. Расчет приоритетов элементов и составных частей АСУ. Выбор типовых схем техническом структуры для всех объектов. -

7. Поиск "узкого места" среди элементов и составных частей

АСУ по 1« приоритетам. Если такая группа не обнарукена, то переход к виполнению п.13. . • . . ,

8. Расчет потребности в технических средствах (оптимального набора) для дооснащения выбранной .группы однородных устройств.

9. Выбор устройства из оптимального набора, доосшщоиио кото-

рым рассматриваемой группы однородных устройств больше всего снижает ео приоритет и для приобретения которого достаточно остатка капиталовложений, выделенных на данный год для приобретения техни-. ческих средств данного класса. Если устройство найдено, то переход к выполнению п.П.* • . .

10. Если одно или несколько устройств, срок амортизации которых истек, препятствует установке дополнительного устройства, то выполняется регистрация снятия мешающих устройств с эксплуатации и переход к п.В. Иначе - переход к п.12.

П. Регистрация приобретения устройства, уменьшение остатка капиталовложений по соответствующему классу технических средств на величину стошости устройства И перерасчет приоритетов группы и вклкчаудаи ее элементов и составных частей АСУ. Переход к п.7.

£2. Установка запрета на дооснащенда данной группы однородных уст^ИстЕ в текущем году. Переход к выполнению П.7. . ' .

13. Формирование впходаих данных о снятии с эксплуатация и

приобретении ’дополнительного оборудования1 •• за смоделированный год интервала планирования, а также технико-экономических характеристик АСУ в этом году. Подход к выполнению П.2. :

14. Нормирование и вывод сводных таблиц о'приобретении,'снятии о эксплуатации и наличии технических средств .по группам однородных устройств, каналам передачи данных, объекта;.) и сетям объектов всех ШЦ ПО по годам интервала планирования развития АСУ. Если полученный план почему-то не удовлетворяет разработчика, то производит переход к п.1 для корректировки исходных данных.

6 ■

Верхний уровень модели реализуется внешним 'контуром (циклам) оптимизации (п.2-п.14), выполняющем процесс планирования развитая АСУ по годам заданного интервала планирования. Этот контур но имеет собственного критерия ЭффОКТИВНОСТИ (функции цели), т.к. в его основу положен главный принцип динамического программирования: "если на каждом шаге процесса управление оптимально, то оно оптимально и на веем процессе". lia кзвдом шаге процесса моделирования, выполняемого данным контуром оптимизации, производится разработка оптимального плана развития технического обеспечения'АСУ 'Для очередного года интервала планирования.'

lia втором .уровне недели при отработке каждого года сначала по всем группам регистрируется снятие с эксплуататш устройств (л.З), израсходовавших свой ресурс или станзих нспригодакми для использования. Кроме того, выявляются устройства, которые отработали срок амортизации и при. необходимости могут бить сняты с эксплуатации.

Затем исполняются "директивы" (п.4), т.е. требования, с.помощью которых для данного года в модель вводятся данные и команду, полученные за ее пределами, причем с помощью директив можно задать практически любые изменении в технической структуре АСУ для любого года интервала планирования (налрмер, назначить создание ясного 1ШЦ или приобретение определенной ¿ШК для заданного ИВЦ, назначить создание или реконструкцию объекта иди канала передачи данных, для повшаония кивучести системы назначить резервные и обходные каналы и пр.). Эго позволяет в рамках оптимизационной модели получ„гь "человеко-мапшные" решения, что значительно расширяет возмокности и перспективы применения 'иоделей математического программирования.

Далее (п.5-6) выполняется технико-экономическая оценка состояния объектов, рассчитываются характеристики информационна потоков и вычисляется нагрузки и приоритета (относительные потребности в технических средствах) для всех групп однородных устройств, каналов передачи данных, объектов 'и сете;! объектов кавдого ИВЦ, причем приоритеты рассчитываются по формуле: '

где j - индекс (номер) выполняемой операции по обработке (обслуживанию) данных (вычисление, запись блока данных на магнитный диск, включение канала передачи данных п пр.); 'и "Wi - шкошо нагрузка к производительность АСУ ПО, обгекта пли группу по кагде' из опекшиг; ci - показатель степей;'., характеризующий -существую^» * ?

J

«)

тенденцию, в оснащении АСУ техническими средствами; весовой ко-пффкциент, определяющий важность ЕНП0ЛНЄІІИЯ фуЩЦШ! j ; Д, - КОЭф-фкциент нагрузочного резервирования технических средств (Я- 1.5).

11а основе оценок приоритетов V производится поиск "узкого места" системи (n.V), т.е. последовательны.; поиск .'^У ПО, ; объекта, капала передачи даншх и груп пи однородных устройств, кменцей наибольшую потребность в дооснащенш техническими средствами АСУ. In о означает, что порядок переоснащения объектов и кане-,ов передачи данных определяется значениями их приоритетов, т.е. приоритет является критерием эффективности во внутреннего контуре оптимизации (II.7-12). .

Для выбранной группы однородных устройств производится оптималыши расчет полной потребности в технических средствах (п.8), для чего используется следующая экг юмикочлатематическая модель:

¿/nin $ 2 (Af*r+Nox)$ '

SY №г^«т)£ •

У^ПТЄІРі **/' (2)

где функцией цели являются эксплуатационные затраты; % - тіш устройства; р> - показатель сокращения затрат за счет использования нескольких устройств одной модели (ßäl); at и flj- расчетные коэффициенты; £и - нормативний коэффициент ( £« = 0.125); Цт z. элемент вектор-строки балансових стоимостей моделей оборудования Ц, в к соченных в состав рассматриваемой группы однородных устройств; Лл~ и

- о Лементи векторов-строк наличия оборудования N» и наличия нес торти з ированного об орудования Ж.\ //ах- элемент вектора-строки потребности в оборудовании по данной группе; щ -'ликовая#про-іізводительность устройства типа г по операции у (оп/сек); и

миюйальноє и максимальное количество устройств, которые . когут входить в состав рассматриваемой группы; К - максимально допустимое количество типов устройств ■? составе группы; У(х)~ <*.ун— кция, принимающая значения = I, если X? Ü и Ч(х) = 0 - в противном случае. г ■ .

8

Не рэпе неравенства в системе (2) означают, что суммарная про-¡паодительность устройств группы должна быть ие меньше 38 расчет-юй нагрузки Цр, а два последних неравенства означают, что для )беспэчетм достаточной живучести системы некоторые из групп долж-ш содержать более одного устройства (например, не менее двух цен-'раяьшх процессоров ЭШ), и что количество типов устройств в •руппе дояжно_быть ограничено.

Вектор Мп является вектором свободных переменных, значения :оторого оптимизируются в процессе работы экономико-математической юдели (2). необходимо присвоить некоторое исходное значеше опорный вариант), для чего используется математическая операция 'скалярное деление"^ причем ориентировочная потребность группы даородш« устройств определяется выражением:

(3)

4

•де ”// " - симеол операции скалярного деления, а ^ -индекс (но-1ер) операции, по которой определяется потребность. '

Анализ существующих методов оптимизации показал, что методов, |ригодннх для реализации нелинейной дискретной модели (2), не су-[еотвует. Поэтому в диссертации разработан- ряд методов дискретной щтютзации: метод радиального поиска, метод дуча, метод пучка, етод лучших направлений и метод перестановок, которые в сочетании известным методом зондирования позволяют выполнять поиск гло-ального зкстреодма задач дискретной оптимизации. Эти методы рва-;изовалы в виде пакета стандартных процедур дискретной оптимизации Ы^О", разработанного на алгоритмическом языке ШЦ для ЕС ЭШ. проведенные статистические испытания пакета позволили определить класть применения каждой процедуры и подтвердили высокую надек-:ость и оперативность предложенных методов и процедур дискретной ютшизацкй. Кроме того, в работе рассмотреш способы реализации ногокритериальных моделей дискретной оптимизации и предлокен ме-од расчета функциональных средних, который пригоден для опредэделя сводного критерия в случае многокритериальных задач.

Ддлее (п.9-12) выполняются выбор и регистрация приобретения ,ля рассматриваемой группы устройства, которое более всего снижает риоритет рассматриваемой группы и для приобретения которого дос-аточно остатка капиталовложений, выделенных на данный год по дан-:сыу классу технические средств. Процесс продолжается пока не удет исчерпана возможность дооснаодния АСУ техническими средства-

9

ми (израсходованы выделенные на данный год капиталовложения или все группы однородных устройств обеспечены техническими средствами) или закончится моделирование заданного интервала планирования.

В соответствии с моделью (2) по каедому году интервала-планирования для каждого типа устройства необходимо определить значение вектора его пиковой производительности W, элементами которого должны являться производительности устройства WA по кавдой-из выполняемых им Функций (опораций) /. Проведенные последования показали, что производительность устройства определяется выражением:

где символ означает операцию поэлементного умножения; рп - пи новый коэффициент машинного времени; ~ коэффициент использования устройства; - среднесуточная доля полезного времени, затрачиваемая .устройством на выполнение функции j V'- быстродействие пли пропускная способность устройства пс функции j .

Анализ материалов, выдаваемых системой учета машинного времени в ГВЦ КУБ СССР и ИВЦ ПО "Донецкуголь", хронаметранные исследования в ИВЦ ПО "Эстонсланец" и "Воркутауголь", анкетирование пс всем.ИВЦ к экспертный опрос в КЩ ПО "Донецку го ль” и "Эстош лакец", а также отчетность ИВЦ позволили .установить основные технико-экономические характеристики используемых ЭВЫ большой и средне! мощности. При этом установлено, что для оценки производательност! ЭВМ ыоию использовать значение пикового коэффициента машинног« времени fn- 0,861, а для прогнозирования коэффициента исиользова-нкя центрального процессора (ЦП) для ЕС ЭШ подучена следующа корреляционная зависимость: . • .

í2't=í- е / (5

где i - год с начала создания АСУ ( ¿ = О для 1967 г.). Отклоиени фактических значения 0-г от теоретической кривой (5) не превышал %. 1

Получена следующая регрессионная зависимость для оценки таку щих затрат (эксплуатационные затрати без амортизационных отчислс шй‘), связанных с функционированием одиночной ЭШ:

с„щ №

где К-г- количество ЭШ типа Т , кспользудакся в ¡1ВЦ; А - чоказ!

10' г

тель степени, отражающий прирост текущих затрат ИЩ (ое*> амортизации) при увеличении числа ЭШ одной подели; X- быстродействие ЦП 1)Ш типа т ; iHt - порядковый номер года начала внедрения в АСУ ЭЩ данного типа (за £«* = 0 принимается 1967 г.). Для расчета

амортизационных отчислений ИВЦ используется выражение:

&нщ ~ (V)

где и - количество ОВМ; И,1 - балансовая стоимость с -В ЭШ; Вн -отраслевой нормативный коэффициент амортизации средств вычислительном техники (£*= 0,125); ■£». - длительность эксплуатации < -й ЭШ (лет).

' В соответствии с моделью (2) по каждому году интервала планирования для каждого узла технологическое цепи процесса функционирования объекта АСУ должно бить известно значение вектора его пиковой нагрузки Нп » который вычисляется как произведение Еектора средней нагрузки на коэффициент неравномерности нагрузки. Средняя нагрузка (ниже - нагрузка) представляет собой вектор-столбец, ] -й эломент которого означает число операп^й, которое данная составная часть АСУ должна выполнять в единицу времени’ по функции } .

Нагрузка системы вычисляется суммированием нагрузок ее составных чаете!!:

нлсч ~ Ние4+£я!' +2 Н{м +2. Н{<й;. №)

— ‘*4 .¿.ия

где Нищ- общая нагрузка ИЩ; Нг*ц - нагрузка кеммутацион-

ного центра; - нагрузка информационного (абонентского) пункта; Н»в< - нагрузка канала передачи данных.

В частности, если рассматривать только нагрузки ЭШ но узлам технологической цепи процесса обработки данных, то общая нагрузка эксплуатирующихся ЭШ определяется -вы раке ни ем:

$эОя*$Щ йа+ Пт}*Ьс1Ш£>*в'эвмь, <9)

где сомножителями являются средние интенсивности внутренних информационных потоков ИЩ: 5»»«^- входного ЭЙД, «яу - входного

потока БД, - выходного потока БД, - входного потока задач экономике- математического обеспечении (Ц»Ю) и (3}0и^ выходного информационного потока ЭШ, а также удельные нагрузки (число операции на единицу объема информации), создаваемые следдавдаи программными средствами: Л«йа ~ системой ввода данных, ~

системами записи, поиска и чтения данных из ВД, - программа-

ми задач СШ, Пешв^ ~ системой вывода'и отображения информации, причем индекс t означает, что значение определено для года £.

Под информационным объемом Х> документа кгш любой совокупности данных понимается количество единиц данных (сплюлов, слов или графострок, строк и др.), которым эта совокупность отображается в информационном потоке, а количество единиц данных, переносимых за еди над времени, называется интенсивностью информационного потока. При исследовании информационных потоков е 1ВЦ ПО "Остонсланец" и ’’Донецкуголь” установлено, что общая интенсивность входного информационного потока ИЕЦ определяется выражением: ■

. цо)

в которая присутствует коэффициенты форматной корректировочно?

технической ¿1Т избыточности, а также 0.ь£- интенсивность потока объектных данных (данные, характеризующие объект).

Б 1ШЦ ПО "Эстонсданец" и "Догацкуголь" проанализирог иш входные и выходные документы решаемых задач, что позволило пол1’Чит: эмпирические (¿орлули для расчета интенсивностей вход-

ного и шходного потока объектных данных. В этих формулах вклад: некоторых слагаемых не превышают 3% общего итога. Относя эти вкла ды к Слизким по смыслу показателям, т.е. укрупняя итоговые Шираке ния, получены сдедувдие расчетные формулы (сшлв./ыес.):

1&о^-357-ЧГр^ \25т.К^ЪВВ600-Кр + ?36£-Нар+0?Щ, (п)

и , - .

*&оЬг=№-Чпп*№ШН.ж+№200-&е*&Ш0-Нг,р*5Ы0,аг где 'кгр - численность трудящихся в объединении; \лп - чпсленнос: производственного персоналами - количество шахт; Нр - количесп разрезов; Ип р - количество вспомогательных предприятий; Кп£ - Я1 личество производственных единиц (НЕ); Ктв - количество технгче! ких единш; (ТЕ); - среднемесячный объем добычи угля (т/мес.

Лгдирующи;; индекс означает номер единицы измерения интенсивное информационного потока (еимв., слое, строк). Сор^ула (II) прнгод для оценок АСУ, обслуживающих шахты и разрезы, а ¿орлула (12) для ПО, не гключавдих в себя разрезы.

ПроЕеденше исследования позволили сформулировать математик окуь ыодель баланса информационнш: готоков в узлах технологичен цепи процесса обработки данных ШЦ:

12

*Qs .

2й'вх>ь=^Б^вь-2Ы±} '

%t =(МчЪ+Sint‘[i'9t)).iQ0ït}

ЛЦЦ= fg ■Mt-np’(/Bt-9i+/tnt-(i-9t)). Jectt)

'“-H,

*(!«£

ït- . *йои_

f

1 (13)

ГДО iQ. JMt ll3Q.3Mt - ИНТЄНСИВНОСТИ входного и выходного информационного потока ЭШ, вычисленные для года •£. ; 2{2s5. и 2Qgd+ - ин-

2л

тенсивтсти входного и выходного информационного нотиса БД; «ю4 -интенсивность прямого входного информационного потока задач 3ї>'.0;

- интенсивность суммарного входного информгцжгшого потока задач ЭГЛО; ^Seij и 2Q -- интенсивность входного цотоіса объектных данных, виракенная в "силв./мес" и "слов/мес"; ~

коэффициент избыточности входного, a - вжодного информационного потока ЭН< *M’S± - коэффициенты ..збиточности в;:о,чного и

выходного информационного потока ЕД;р!^ - кратность вывода донних; ж-: коэффициент размножения информации (отношение интенсивностей ВЫХОДНОГО И ВХОДНОГО ПОТОКОВ ОбЪОКТИЫХ до-нніос; 0± - доля входного потока объектных дашщх, поступающая в ДЦ; /Uat - коэффициент избыточности прямого входного:; информационного потока, задач ЗЛО; tiz -средаео количество символов слове входной ифориапим; ¿сл- среднее количество символов• в слове и 1'ст - символов в строке віа одной информации; Шр - -расчетный коэффициент {Мр- 0,043); КОЭф^К-

циент дублирования входное. инфорлаїиш; фн - некзбиточная информативность трудящегося; - относительный прирост численности тру-, 'дящкхся объединения. Параметри с индексом TiT- I или 2) выранагт значения соответствующих - показателей, вычисленные для года, в то-тором получена формула (II) ели (12)..

Модель дополнена системой расчетных зовисхлостзі* для прогнозирования расчетных параметров и коэффициентов избыточности и значениями расчетных коэффициентов, получеішши в процессе исследований информационных потоков. При этом получена математическая но-

день информационных потоков МВД, которая позволяет прогнозировать кх характеристики.

Эта модель реализована в виде программы "РЬЯЛЧ" на алгоритмическом языке Ш2І для ЕС ЫШ. Шесте с программой "Р1.ЙМ2 ", которая реализует процесс оптимального планирования оснащения ИВЦ угледобывающих производственных объединений, она представляет со-бо!; комплекс программ планирования оснащения ИВЦ вычислительными машинами большой и средней мощности. Этот комплекс многократно использовался для разработки оптимизированных годовых и пятилетних планов и прогнозов развития технического обеспечения АСУ.

В процессе работы комплекс видает детальную информацию о рекомендуемой практике переоснащения АСУ вычислительными машинами. Укрупненные результаты его использования при разработке пятилетнего плаца на 1586-90 г.г. представлены в табл.1 к 2, іде предлагается оптимизировашшіі вариант обновления парка ЭВМ в ИВЦ ПО и его технико-экономическая оценка.

Расчет плана выполнен на ЗИЛ ЕС-1052 с помощью комплекса программ планирования оснащения ИЩ, который реализует рассмотренную методику планирования. Качество слана мокет быть оценено средник уровни.» оснащенности ИЩ вычислительными "машинами (отношение производительности ИВЦ к нагрузке), который в XII пятилетке возрастает с 0,591 до 1,131, к количеством ИВЦ, недооснащенных вычислительными машинами, которое уменьшается с 27 до 13.

, • Таблица I

Оптимизированный вариант обновленім парка ЗВМ '

большой и средней мощности в ИЩ в 198с - 1990 г.г.

! Снятие ЭШ с ! Ш Приобретение ! И! Наличие ЗШ

Модель ! эксплуатации ! ?! а установка ! т! в ИВЦ

2ВМ !------------------1 о!-—;-----------------------------'-! о!-■-

!86!87!6В!89!90! г!ЗБ!8?!ЄБI03!90! г! 86! В7! 88! 89! 90

ВК-2П45! О О О С О! О! С О О О О! О! І І І І I

ЕС-10461 О О О О О! О! О О О I О! I! О О О І I

ЕС-1045! О 0 0 0 0! 0!П 9 3 0 0!23! 21 30 33 33 33

ЕС-1036! О О О О О! О! О 0 4 9 Ю!23! О 0 4 13 23

ЕС-1035! О О О О О! О! О 2 5 0 0! 7! 26 28 33 33 33

ЕС-1022! 4 II 14 6 15!52! О 0 0 0 О! О! 58 47 33 25 10

Итого:! 4 II 14 8 15!52!ІІ II 12 10 І0!54!І06 10о 104 106 101

Таблица 2

Технико-экономические характеристики использования ЭШ большой и средней мощности в !ШЦ ПО в 1986 - 1990 г. г.

8/й! Характеристики I Единица п/п! использования ! изме-

! ЭЕЙ в ИЩ ! рения

Года интервала планирования

І9В6 ! 1987 ! 1568 ! 1989 ! 1990

I ¡Суммарная ¡тыс.оп.! ! і ! і

!производительность! /сек ! 4977! 704 Э! ІС072! II911! І4І89

2 »Суммарная нагрузка! 7479! 8627! 9707! II329! 12907

3 ¡Выделенные объемы ¡тис.руб! ! ! ! !

.'капиталовложений ! /год ! 15000! 15000! 16000! 16000! 16000

4 !Геализуемыо объемы! ! г ! !

¡капиталовложений ! »1 | I43001 І4І00! 15900! І5І001 15000

5 !Стоимость ЭШ ¡тыс.руб! 77200! 20800! 98100 ¡107000! II8000

6 ¡Амортизационные ' тыс.руб! | і ! г

¡отчисления ! /год ! 0484! 9456! І05І2! ІІ640! 12 912

7 ¡Текущие расходы ! ! 21531! 24665! 26418! 27285! 28870

8 !Эксплуатационные ! ! ! ! ' (

¡затраты ! ( 30015! 34І2І! 369301 38925! 41782

9 ¡Общее.число ИВЦ ! шт. ! 35 ! 35 ! 36 ! 40 ! 40

10 ¡Количество ИВЦ, ! і ! і !

¡недооснащеннцх ЭВМ! « • 27 ! 20 ! 16 ! 15 ! 13

II ¡Количество дейст- 1 і і ! і

¡вующих АСУ ПО ! ! 48 ! 48 ! 49 1 53 ! 53

12 ¡Сред.уровень осна-! ! і і ' ! і

!щенности ИВЦ ЭВМ’ ’! ! 0,6701 0,857! 1,031! 1,128! 1,131

Для оценки экономического эффекта от использования оптимизированного плана оснащения ИЩ осуществлено сравнение оптимизированного плана для 19В1 г., получетого с помощью ЭВМ, с вариантом плана, полученным традиционным методом. Сравнение показывает, что при реализации "машинного" варианта суммарный дефицит производительности ЭНЛ по всем ИВЦ отрасли (156,66 т.оп/сек) на 11,22 т.оп /сек меньше, чем при.реализации "ручного" варианта, т.е. реализация "машинного" варианта как бы добавляет более 1,3 дополнительных ЭШ ЕС-1022. Этим обеспечивается экономил капиталовложений э 653 т.руб и снижение эксплуатационных затрат на 444 тыс.руб. Поэтому, эконотия за счет реализации "машинного" варианта составляет 520 тыс.руб в год. .

Основные результат «I исследований

I- Несмотря на ^ граниченность капиталовложение планирование оснащения предприятий угольно!, промышленности вычислительной текинкой исполнялось не всегда правильно, без достаточных научных обоснований. Поэтому создание и внедрение методики разработки оптимизированных планов развития технического обеспечения является одним из вакных рычагов повышения эффективности использования гехничееЬсих средств АСУ.

2. При подготовке диссертации разработана методика планиро-

вания развития технического обеспечения АСУ по годам заданного интервала планирования, использующая в качестве критериев эффективности эксплуатационные затраты и приоротеты, т.е. относительные потребности элементов или составных частей АСУ в выполнении информационно-вычислительных работ. .

3. Произведены оценки нагрузок и производительностей технических средств для всех уг.юв технологической цепи процесса обработки данных. Для их получения выполнены исследования информационных потоков в ИВЦ ПО "Донецкуголь", "Эетонсланец" и "Воркутау--голь" и исследования нагрузок по магэриалаы работы системы учета машинного времени в ИЩ ПО ’’Донецкуголь’1 и ГВЦ ЮТ СССР. .

4. Для получения оптимизированных вариантов плана развития технического обеспечения АСУ предприятий'угольной промышленности разработано несколько методов дискретной оптимизации. Они реализованы в виде пакета стандартных процедур .и пригодны для решения ш?Г<окого класса нелинейных задач дискретной оптимизации.

5. Разработан комплекс программ ппань^ованвя оснащения ИШ вычислительными машинами по годам заданного интервала планирования, который многократно использовался для подготовки пятилетии и годовых: планов внедрения вычислительной техники,' а такае прг определении основных направлении к прогнозов внедрения средств

• вычислительной техники и техники передачи данных в угольную промышленность СССР до 2005 г. Оценка экономического эффекта от вне дрзкия рассмотренного комплекса показывает, что он может достигать 10$.от объема капиталовложений, выделенных приобретена технических средств для АСУ предприятий угольной прскшленности.

• Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах: . .

I. Ивашнев Л.И. Метод расчета потребностей ИВЦ в вычислительных машинах // Автоматизированные системи управления в угольной промышленности: Тр.ин-та / Гос.проект.-конструкт, и науч.-исслед. ин-т по автоматизации угольн.пром-сти. -.М. ,1360. -С.42-52. _

.2. Ивашнев Л.И. Резервирование ЭВМ при проектировании ИБЦ // Уголь. -1962. -№ 2. -С.43-44.

3. Ивашнев Л.И. Оценка информационных потоков пользователей //Вопроси совершенствования управления л угольной промышленности: Тр.ин-та / ' Гоо.проект.-конструкт, и науч.-исслед.ин-т по автоматизации угольн.пром-сті,- ,1981. -С.І06-ІІІ.

4. Иейшіієв Л.И. Алгоритм метода сопровождающего многограншгаа

// Информационное. обеспечение ОАСУуголь: Хр.ин-та / Гос.проект.-конструкт.и науч.-исслед. ш-т по автоматизации угольн.пром-сти. -А. ,1982. -С.24-ІСІ. •

Ь. Ивашнев Л.И. О методе сопрсвождаицего многогранника // Применение ЭШ и математических методов е горном деле: -Труда 17го мекдународиого симпозиума. -М.:Недра,1982. -3 т. -С.138-139.

6. Ивашнев Л.И. Применение метода сопрсзоащалцей. окрестности в дискретном программировании // Автоматизированные системы.управления в угольной промышленности: Тр.ин-та / Гос.проект.-конструкт. и науч.-исслед. ин-т.по .автоматизации угольн.пром-сти. -М., 1962. -С.83-89. . '

■ 7. ііваїкнев Л.И. Оценка характеристик информационных потоков в

аЛУ производственных объед: чений//Воііроси разработки информационного обеспечения ОАСУуголъ:Тр.ин-*та/Гос.проект.-конструкт.и науч. -послед.ин-у по автоматизации угольн.прсм-сти. -М.11584.-С.28-ЗС.

8. Ивашнев Л.И. Пакет стандартных процедур дискретной остимк-

зации // Развитие автоматизированных систем управления з угольной промышленности: Тр.ин-та / Гос.проект.-конструкт, и науч.-исслед. ин-т по автшатизации угольн.пром-сти. -М. ,1966. -С.24-37. .

9. Ивашнев Л.И. Применение метода луча при разработке матема-

тического обеспечения АСУ // Развитие автоматизирог пшшх систем управления в угольной промышленности: Тр.ин-та Гилроугяеавтсмати-

зация. —ГЛ.,ГІ9С7. -С.44-54.