CC BY
15
УДК 621.317
МЕТОДИКА СИНТЕЗА АЛГОРИТМОВ ИЗМЕРЕНИЙ ПАРАМЕТРОВ ТРАНСПОРТНОЙ СЕТИ СВЯЗИ И ЕЕ ЭЛЕМЕНТОВ
А.В. Боговик, О. А. Губская
Представлена методика синтеза алгоритмов измерений параметров транспортной сети связи и ее элементов. Рассмотрены структура и содержание предлагаемой методики синтеза алгоритмов измерений.
Ключевые слова: синтез, транспортная сеть связи, алгоритм измерений, система измерений.
Решение комплексной задачи построения автоматизированной системы мониторинга и управления транспортной сетью связи (ТСС) в своей постановке предполагает разработку методического аппарата, позволяющего моделировать как структуру (архитектуру) исследуемой системы, так и алгоритмы ее функционирования. В этой связи весьма необходимым является наличие механизма формирования алгоритмов измерений как важнейших составляющих алгоритма контроля и управления ТСС и ее элементами. Формирование алгоритмов измерений (ФАИ) параметров ТСС и ее элементов представляет собой сложную деятельность, требующую выполнения различных задач, для решения которых должно быть использовано множество альтернативных методов.
Предлагаемая методика синтеза алгоритмов измерений (АИ) заключается в создании единой унифицированной методики, использующей комплексный модельный подход к ФАИ, отражающей взаимосвязь этапов, функций и задач разработки алгоритмов измерений ТС и ее элементов, а также необходимые для их реализации модели, методы и знания - автоматизированной информационно-измерительной системы мониторинга параметров ТС и ее элементов.
Реализация процесса ФАИ параметров предполагает выполнение следующих задач:
определение общего набора процессов, функций, задач ФАИ и методов их реализации;
выделение специфичных для конкретных задач ФАИ методов, знаний и стратегий измерений;
представление процесса ФАИ в виде взаимосвязанного комплекса заданных процессов, функций, задач и реализующих их моделей, методов, методик и алгоритмов.
Следует отметить, что ключевым вопросом создания методики формирования алгоритмов измерений параметров транспортной сети и ее элементов, основанной на знаниях, является структуризация процесса ФАИ, используемых методов и подзадач. Такая структуризация позволяет определить отношения между задачами ФАИ, применяемые для их решения методы, требования к используемым знаниям и обуславливаемые выбранными методами подзадачи, методики и алгоритмы их реализации.
117
Процесс ФАИ связан со спецификацией (определением) совокупности АИ, которые выполняют определенные целевые функции и удовлетворяют заданным ограничениям. Для каждой задачи ФАИ, как правило, можно выделить набор первичных элементов и отношений между ними, на основе которых строятся производные элементы. Функции могут выражаться через состояние или последовательность состояний, которые должны быть достигнуты под влиянием соответствующих управляющих воздействий на объекты измерений при указанных условиях. Кроме требуемых функций, АИ спецификации формирования АИ включают и ограничения. Различие между функциями и ограничениями трудно определить формально, так как функции можно задать как ограничения свойств функционирования АИ.
Основные категории (понятия) процесса ФАИ параметров ТСС и ее элементов, необходимые для разработки методики, можно представить в виде набора:
< Ci, CS , FCi, FCS , SCi, SCS , ECi, ECS , EFCi, EFCS, ESC , ESCS, DPi, DPS > (1) где Ci - понятие; CS - пространство понятий (Ci î CS ); FCi - понятие функции измерений ( FCie CS ); FCS - пространство понятий функций измерений ( FCS с CS , FCi î FCS ); SCi - понятие структуры ( SCie CS ); SCS - пространство понятий структур ( SCS с CS , SCi î SCS ); ECi - эффективное понятие; ECS - пространство эффективных понятий ( ECS с CS , ECi î ECS ); EFCi - понятие эффективной функции; EFCS -пространство понятий эффективных функций
( EFCS с FCS , EFCiG EFCS ); ESC - понятие эффективной структуры; ESCS - пространство понятий эффективных структур (ESCS с SCS ,ESCi î ESCS ); DPi - вариант АИ; DPS - множество вариантов АИ ( DPi î DPS , DPS » ESCS ).
Понятие (Ci ) - абстрактное описание свойств (атрибутов) некоторого АИ. Пространство понятий ( CS ) - множество, которое включает все
понятия предметной области формирования алгоритмов измерений. Эти понятия организуются в заданном порядке с учетом иерархии отношений между ними. Понятие функции измерений параметров транспортной сети и ее элементов ( FCi ) - абстрактное описание свойств некоторой функции измерений параметров транспортной сети и ее элементов. Пространство понятий функций измерений параметров транспортной сети и ее элементов ( FCS ) - множество, которое включает все функции измерений, реализуемые данной системой измерений транспортной сети и ее элементов. Понятие структуры ( SCi ) - абстрактное описание свойств структуры некоторого АИ (как взаимосвязи его компонентов). Пространство понятий структур ( SCS ) - множество всех понятий структур. Эффективное понятие ( ECi ) -понятие, которое удовлетворяет заданным требованиям (спецификациям) и
118
ограничениям. Пространство эффективных понятий (ECS) - множество всех эффективных понятий. Понятие эффективной функции ( EFCi ) - понятие функции, которое удовлетворяет заданным требованиям (спецификациям) и ограничениям. Пространство понятий эффективных функций ( EFCS ) - множество всех понятий эффективных функций. Понятие эффективной структуры ( ESC ) - понятие структуры, которое удовлетворяет заданным требованиям (спецификациям) и ограничениям. Пространство понятий эффективных структур ( ESCS ) - множество всех понятий эффективных структур. Вариант АИ ( DPi ) - структура в виде дерева, состоящая из узлов и дуг. Каждый узел представляет собой понятие эффективной структуры некоторого подобъекта алгоритма измерений (компоненты, входящего в состав АИ). Каждая дуга задает или отношение «И» между смежными узлами, или отношение «ИЛИ» для одиночного узла. Вариант АИ задает совокупность процедур по реализации этим алгоритмом необходимых измерений. Множество вариантов алгоритма измерений ( DPS ) - эквивалент пространства понятий эффективных структур ESCS. Множество вариантов АИ является множеством вариантов реализации этим АИ необходимых функций, которые удовлетворяют заданным требованиям (спецификациям) и ограничениям. Для выполнения целей каждой стадии данная методика позволяет комбинировать численные вычисления с символьными рассуждениями. По мере уточнения (и пересмотра) вариантов АИ осуществляется итерационное исполнение алгоритма, реализующего данную методику. Он выполняется на всех этапах ФАИ и реализует все фазы цикла «определение -генерация - объяснение - критика - модификация - обучение». Основными этапами методики являются: общая постановка задачи; определение исходных данных; постановка формализованной задачи;
синтез (функциональный, структурный, параметрический); анализ, оценка и выбор допустимых вариантов АИ; модификация вариантов алгоритмов измерений; упорядочение допустимых вариантов алгоритмов измерений, оценка и выбор оптимального (рационального) варианта;
вывод оптимального (рационального) варианта алгоритма измерений.
Первый этап заключается в содержательном описании тех задач, которые необходимо решить в результате ФАИ. На данном этапе определяются основные направления и методы решения задачи формирования АИ.
При постановке задачи на формирование алгоритмов измерений параметров транспортной сети и ее элементов представляется целесообразным такая логическая взаимосвязь этапов разработки, которая обеспечивает итеративность процесса формирования на базе анализа моделей существующей системы измерений параметров ТС и ее элементов и реализованных в ней АИ, а также исследований систем и алгоритмов-аналогов и некоторой гипотетической системы со своими АИ.
119
Важной частью второго этапа является определение целей и условий формирования алгоритмов измерений. На данном этапе формализовано описываются объекты измерений транспортной сети и ее элементов, для контроля которых создаются АИ, их свойства и показатели этих свойств, а также требования к показателям этих свойств.
Третий этап заключается в том, что на основании двух первых этапов и задания ограничений определяется целевая функция задачи формирования АИ.
Четвертый этап заключается в получении функций, которые должны реализовать формируемые АИ, на основании исходных данных, в т.ч. данных о состоянии объекта измерений и среды, функциональной области измерений, и т. п. Необходимые для использования функции выбираются из базы знаний или прецедентов. Знания для определения функций являются, как правило, «поверхностными». Данный шаг выражается формально следующим образом:
п
ЕС8 ® (\jEFCi\Si ГСБ ® (и & Т) ® ВГСБ
1=1 1=\
где Si задают спецификации АИ; Т - требования и ограничения на его построение (1 = 1,..., п).
Цель первого шага - найти в пространстве FCS понятия эффективных функций EFCj, удовлетворяющие Si и Т, 1 = 1,...,п, и затем объединить все EFCi в EFCS .
Функциональный синтез делает спецификации задач ФАИ более определенными и обеспечивает дополнительную информацию о задачах. Реализация функционального синтеза опирается на использование, главным образом, «поверхностных» знаний, которые могут быть определены как знания вида «причина ^ следствие». Такие знания задаются посредством эвристических правил, не использующих сложные вычисления для выявления контекста применения правил. В процессе функционального синтеза должны быть получены все удовлетворяющие ограничениям следствия и в базу данных добавлены все определения понятий эффективных функций.
Структурный синтез реализует переход от функций АИ к их структуре. Структуры АИ для выполнения заданных функций могут выбираться из базы структур (являющейся частью базы прецедентов). Отображение между функциями и структурами не является взаимнооднозначным, а представляет собой отображение «многие-ко-многим», указывая на то, что любая функция может быть реализована на основании использования множества различных структур, а каждая структура может обуславливать выполнение АИ множества функций. Если существует несколько вариантов АИ, необходимо выбрать оптимальный (или близкий к оптимальному, рациональный) вариант. В случае, когда отсутствуют доступные приемлемые варианты АИ (т. е. существующие структуры АИ не могут быть применены для реализации необходимых функций), должны использоваться другие методы ФАИ. Если существующие варианты АИ не в состоянии удовлетворить заданные требования, должны быть модифицированы спецификации
120
АИ или ослаблены требования и ограничения на их построение Знания для формулирования эффективных понятий структуры являются, как правило, эвристическими, поэтому они представляются с использованием эвристических правил (из базы знаний и прецедентов). Формально второй шаг представляется следующим выражением:
n n
(SCS ® (U ESC11 St & T ) ® ESCS) & (ESCS x OP ® U DPt ). j=1 i=1
Это выражение задает два процесса: 1) выбор из пространства SCS всех понятий эффективных структур ESCi удовлетворяющих Si и Ti , и реализующих эффективные функции ESCi , и последующее комбинирование этих ESCj в ESCS ; 2) разрешение АИ, сводящегося к выделению из ESCS (или DPS ) с использованием операций решения OP подмножеств DPj, составляющих описание (задающих конфигурацию) АИ. Разрешение АИ необходимо, так как в общем случае ESCS задает множество различных вариантов АИ и требуется выявить среди них такие подмножества, каждое из которых составляет согласованное описание конкретного АИ.
Структурный синтез служит для извлечения понятий эффективных структур из пространства понятий структур АИ. Можно выделить пять этапов структурного синтеза:
1) задание пространства понятий структур АИ (SCS);
2) определение сети вывода;
3) формирование базы знаний (базы правил вывода);
4) вывод на основе ограничений;
5) определение варианта АИ.
Параметрический синтез позволяет перейти от структуры АИ к их параметрам. На этом этапе за счет использования моделей функций диагностирования из базы моделей, знаний из базы знаний, прецедентов из базы прецедентов и прикладных программных модулей согласно характеристикам понятий эффективных структур осуществляется детальное описание структур АИ. Данный этап задается в виде преобразования DPj в ADPj посредством OPF :
n m
U DPt x OPF ® U ADPj ,
j=1 j=1
где OPF представляют собой набор методов, моделей и знаний о ИИС параметров ТС и ее элементов, процессах измерений в ТСС и процессах ФАИ, a ADPj - вариант АИ с заданными атрибутами и их значениями.
Цель параметрического синтеза состоит в определении атрибутов понятий структур АИ и их значений. Он предназначен для выполнения детального описания структуры АИ и обеспечения необходимых данных для анализа и оценки вариантов АИ. Средства представления знаний для параметрического синтеза должны позволять не только описывать методы решения отдельных задач ФАИ, но также использовать несколько методов и стратегий решения задач и разрешать конфликты, возникающие при
применении различных методов. Выбор используемых методов должен определяться условиями, требованиями и ограничениями управления транспортной сетью и ФАИ, знаниями и навыками ДЛ. Ниже представлены структуры званий и обобщенный алгоритм функционирования решателя задач С1111Р для реализации параметрического синтеза.
Пятый этап реализует переход от всех сгенерированных вариантов АИ к допустимым вариантам. Так как функции и структуры АИ связаны отношением «многие-ко-многим», в процессе ФАИ генерируется несколько вариантов АИ. Варианты АИ анализируются и оцениваются путем выбора моделей и методов из базы моделей и методов и применения набора прикладных программных модулей (статистического анализа, оптимизации и т. д.). Данный этап методики ФАИ выражается так:
п т
и лор х ОМ ® и ЛЭР],
¿=1 7=1
где ОМ - множество операций по реализации методов анализа, оценки и выбора вариантов АИ.
В результате анализа, оценки и выбора вариантов алгоритмов измерений параметров транспортной сети и ее элементов вычисляются значения показателей их качества (эффективности), определяются допустимые варианты и выявляются лучшие (оптимальные, рациональные) варианты.
Для анализа и оценки конкретного варианта АИ ДЛ-специалисты в области формирования алгоритмов алгоритмов измерений параметров транспортной сети и ее элементов должны задать систему показателей качества (эффективности), представляющую собой систематизированное и формализованное описание совокупности свойств оцениваемого АИ, отражающее его структуру и функционирование, в т. ч. взаимосвязи между показателями элементов АИ.
Затем осуществляется глобальная оценка варианта АИ в целом. Для выбора и упорядочения допустимых вариантов в соответствии с заданной системой показателей качества (эффективности) предлагается использовать методы принятия решений, основанные на многоуровневой иерархической модели (методы анализа иерархий). Таким образом, если сгенерировано несколько допустимых вариантов, подсистема поддержки принятия решений позволит упорядочить эти варианты и получить вектор количественных различий между показателями вариантов для выбора одного или нескольких из них.
Шестой этап выполняет модификацию вариантов и (или) изменение отдельных требований и ограничений, если при заданных требованиях и ограничениях не удалось определить допустимые варианты. Шестой этап представляется так:
п т п
(У ЛОРг | Т)х ОРР ® иЛЭР] & .
1=1 7=1 1=1
Это выражение описывает процесс нахождения среди вариантов АЭР^ (/ = 1,...,п) допустимых вариантов АЭРу(у = 1,...,т,п > т) и модификацию требований и ограничений Т на построение АИ путем использования операций ОРР.
Модификация вариантов алгоритмов измерений заключается в согласованной модификации вариантов АИ и показателей их качества (эффективности), при которой используется информация, полученная в результате анализа и оценки вариантов АИ.
Седьмой этап задает переход от допустимых вариантов АИ к оптимальному (рациональному) варианту. Соответствующие модели и методы принятия решений выбираются из базы моделей и методов. Седьмой шаг можно представить следующим образом:
т
и АЭРу х ОЕ ® АЭР*,
у=1
где ОЕ - набор операций по упорядочению и выбору вариантов АИ; АЭР
- оптимальный (близкий к оптимальному, рациональный) вариант АИ. Это
*
выражение предписывает нахождение лучшего варианта АЭР среди нескольких вариантов АЭРу путем использования операций ОЕ.
Данный этап также включает в себя процедуру согласования вариантов АИ. Необходимость согласования сгенерированных вариантов алгоритмов измерений параметров транспортной сети и ее элементов является следствием распараллеливания процедур формирования различных блоков алгоритмов измерений. В процессе согласования часто появляется необходимость проводить коррекцию уже выбранных вариантов, а иногда и полностью пересматривать отдельные результаты.
На восьмом этапе осуществляется представлении (вывод) оптимальных (рациональных) вариантов АИ ТС.
Таким образом, представленный подход к построению (разработки) алгоритмов измерений параметров ТСС и ее элементов целесообразно использовать в процессе разработки современных и перспективных автоматизированных систем мониторинга и управления транспортной сетью связи.
Список литературы
1. Боговик А.В., Игнатов В.В. Теория управления в системах военного назначения. СПб.: ВАС, 2008. 460 с.
2. Денисов А. А. Информационные основы управления. Л.: Энерго-атомиздат, 1983. 72 с.
3. Боговик А.В, Игнатов В.В. Эффективность систем военной связи и методы ее оценки. СПб.: ВАС, 2006. 184 с.
123
Боговик Александр Владимирович, профессор, bogovikav@mail. ru, Россия, Санкт-Петербург, Военная академия связи им. Маршала Советского Союза С.М. Буденного,
Губская Оксана Александровна, адъюнкт, [email protected], Россия, Санкт-Петербург, Военная академия связи им. Маршала Советского Союза С. М. Буденного
THE METHOD OF SYNTHESIS OF ALGORITHMS FOR MEASURING THE PARAMETERS OF THE TRANSPORT NETWORK AND ITS ELEMENTS
A. V. Bogovik, O.A. Gubskaya
The article presents a method of synthesis of algorithms for measuring the parameters of the transport network and its elements. The structure and content of the proposed method of synthesis of measurement algorithms are considered.
Key words: synthesis, transport communication network, change algorithm, change
system.
Bogovik Aleksandr Vladimirovich, professor, bogovikav@mail. ru, Russia, St. Petersburg, Military Academy of Communications named after Marshal of the Soviet Union S.M. Budyonny,
Gubskaya Oksana Aleksandrovna, adjunct, [email protected], Russia, St. Petersburg, Military Academy of Communications named after Marshal of the Soviet Union S.M. Budyonny
УДК 004
О БАЗОВЫХ НАПРАВЛЕНИЯХ РАЗРАБОТКИ СТРАТЕГИИ РАЗВИТИЯ СИСТЕМЫ ЕДИНОГО РОССИЙСКОГО СТРАХОВОГО ФОНДА
ДОКУМЕНТАЦИИ
Е.Е. Евсеев, П.Е. Завалишин, С.Ю. Борзенкова, Б.С. Яковлев
Приводится анализ существующих возможностей по разработке стратегии развития системы Единого российского страхового фонда документации и методов ее практической реализации на государственном уровне с использованием целевых бюджетных ассигнований. Описываются базовые направления разработки стратегии развития, включающие в себя основные унифицированные разделы с ориентировочным содержанием каждого из них, соответствующие основным целям и задачам развития системы Единого российского страхового фонда документации.
Ключевые слова: страховой фонд документации, стратегия развития страхового фонда, основные унифицированные раздел стратегии.
Интенсивное развитие цифровых способов создания и обработки информации неизбежно диктует новые тренды на ее использование в различных областях жизнедеятельности человека и общества. Цифровая информация легко передается по различным каналам связи, легко архивируется и трансформируется в различные форматы и зачастую уже сегодня создается
124
