УНИФИЦИРОВАННЫЙ СПОСОБ ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ БОЛЬШИХ СИСТЕМ И АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ УСТРОЙСТВО ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2012 года по МПК G06F17/00 

Изобретение относится к широкому кругу технико-экономических задач, в том числе к областям автоматизированных систем управления, прогнозирования и оценки качества проектируемых и действующих систем различного назначения и к области вычислительной техники, и может быть использовано для оценки эффективности указанных систем от простейших до больших.

Актуальность рассматриваемого изобретения в условиях все учащающихся природных и техногенных катастроф весьма высока, особенно для больших систем (БС), для которых в силу их сложности чрезвычайно трудно учесть все факторы, влияющие на их эффективность. Настоящее изобретение является одной из попыток решения затронутой задачи за счет имеющегося опыта создания сложных автоматизированных систем управления и технической диагностики в них при использовании современных средств вычислительной техники. При этом задача формализуется путем цифрового представления информации, в частности исходных измеряемых параметров БС, ее частных промежуточных и обобщенных конечных показателей эффективности, что необходимо для использования цифровой вычислительной техники.

Известен «Способ диагностики и прогнозирования технического состояния машин по вибрации корпуса» (патент на изобретение №2103668 по МПК G01M 15/00, БИ №3/2 за 1998 г.), включающий в себя процедуру оценки эффективности БС, в которой осуществляют выбор необходимых для оценки параметров, измеряют величины этих параметров, преобразуют эти величины в соответствующие цифровые данные, регистрируют, анализируют, отображают и документируют их. В указанном изобретении представлено также устройство для проведения технической диагностики, содержащее вычислительные средства и средства отображения и документирования.

Недостатком известных способа и устройства является их относительно узкая специализация - техническая диагностика вибрации корпуса машин, отсутствие в них возможности и специальных средств формирования обобщенного значения эффективности, а также средств экспертной системы, что не позволяет использовать известные способ и устройство для оценки эффективности сложных БС различного назначения.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному способу является «Унифицированный способ Чернякова/Петрушина для оценки эффективности больших систем» (патент на изобретение №2210112 по МПК G07C 3/08 и G06F 17/00, БИ №22 от 10.08.2003 г.), включающий в себя предварительную до проведения процедуры оценки запись в накопитель базы данных в запоминающее устройство (ЗУ) структурных элементов, представление конкретной БС в виде иерархии ее структурных элементов, в ЗУ параметров того же накопителя - частные показатели эффективности, поставленные в соответствие каждому элементу структуры БС, в ЗУ нормативов того же накопителя - нормативные значения, соответствующие каждому частному показателю эффективности, а в ЗУ весовых коэффициентов того же накопителя - весовые коэффициенты важности, соответствующие каждому частному показателю эффективности, а также заблаговременно в ЗУ терминального сервера записывают программное обеспечение и, наконец, предварительно в ЗУ рабочей станции инженера по знаниям загружают сведения, полученные в процессе опроса экспертов данной области знаний, далее непосредственно перед процедурой оценки эффективности с помощью рабочей станции старшего инженера по оценке эффективности осуществляют инженерные вводы по выбору оптимистичной, средней или пессимистичной стратегии оценки для всей БС или ее составной части и запускают эту процедуру, в процессе которой с помощью рабочей станции ввода данных, управляя коммутатором, осуществляют выбор необходимых для оценки параметров, автоматически считывают с датчиков измеренные ими параметры, которые затем приводят к единому цифровому формату с помощью преобразователей и записывают их в ЗУ считанной информации в терминальном сервере, в котором преобразуют эту информацию к виду, удобному для текущей оценки, и записывают ее в ЗУ преобразованной информации сервера базы данных, а затем оценивают посредством программного обеспечения с помощью терминального сервера, при этом результатом оценки является получение обобщенного показателя эффективности, представляющего собой свертку частных показателей эффективности, когда каждый частный показатель эффективности в зависимости от его весового коэффициента важности, нормативного значения и экспертной оценки ранжируют с помощью вычислительных средств автоматизированного устройства на шкале градаций от нуля до единицы, а затем сворачивают значения при обработке их «снизу вверх» от структурных элементов низшего уровня к высшему по правилу; чем выше суммарное значение частных показателей структурных элементов данного уровня, тем выше значение обобщенного показателя следующего более высокого уровня также на шкале от нуля до единицы и так далее до получения обобщенного показателя высшего уровня, который документируют на принтере.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является «Унифицированное устройство Чернякова/Петрушина для оценки эффективности организационно-технических систем» (патент на полезную модель №19942 по МПК G06F 17/60, Бюл №28 от 10.10.2001 т.), содержащее группу из n датчиков, коммутатор и вычислительный комплекс со средствами отображения, документирования и управления. Кроме того устройство также содержит группу из n преобразователей, а вычислительный комплекс представляет собой локальную вычислительную сеть, организованную по принципу «звезды», с терминальным сервером в центре, а по периферии с рабочей станцией ввода данных, рабочей станцией инженера по знаниям, накопителем базы данных, принтером, сервером базы данных и рабочей станцией старшего инженера по оценке эффективности, которая двунаправлено связана с первым выводом терминального сервера, второй и третий выводы которого двунаправлено соединены соответственно с рабочей станцией инженера по знаниям и с рабочей станцией ввода данных, вход которой соединен с выходом коммутатора, управляющий вход которого соединен с выходом рабочей станции ввода данных, четвертый вывод терминального сервера двунаправлено соединен с сервером базы данных, двунаправленный вывод накопителя базы данных соединен с пятым выводом терминального сервера, выход которого соединен с принтером, при этом n входов коммутатора по-канально соединены с n выходами преобразователей, n входов которых по-канально соединены с n выходами датчиков, n входов которых являются n-канальным входом устройства, причем устройство содержит оперативно-командную сеть с пультом оперативного управления на рабочей станции старшего инженера по оценке эффективности, этот пульт содержит клавишу «Пуск», переключатель рода работы на три положения «Автомат», «Полуавтомат» и «Настройка», переключатель стратегии оценки на три положения «Оптимистичная», «Средняя» и «Пессимистичная», переключатель источника сигнала на два положения «БС» и «Имитация», восемь одноименных индикаторов по одному на каждое положение указанных переключателей, регистр исходных инженерных вводов, регистр отображения данных эффективности, дублирующие индикаторы "Автомат", "Полуавтомат" и "Настройка" для серверов и станций, общие входы всех переключателей и клавиши соединены с потенциалом корпуса, а их выходы - с соответствующими входами регистра исходных инженерных вводов и с первыми выводами соответствующих индикаторов, вторые выводы которых соединены с плюсовым потенциалом, выход регистра исходных инженерных вводов соединен со входом персонального компьютера (ПК) рабочей станции старшего инженера по оценке эффективности, выходы переключателя рода работы соединены с первыми выводами дублирующих индикаторов, размещенных на рабочих станциях ввода данных и инженера по знаниям, терминального сервера и сервера базы данных, вторые выводы дублирующих индикаторов соединены с плюсовым потенциалом.

Недостатками способа и устройства наиболее близких по технической сущности к заявленному изобретению являются отсутствие в способе возможности оценки и отображения эффективности БС в части ее динамики изменения, прогноза на будущее и самого неэффективного звена БС, а также отсутствие в устройстве соответствующего специализированного прибора эффектометра для обеспечения отображения непрерывно и одновременно во времени (что особенно важно для БС, работающих в режиме реального времени), наряду с текущим обобщенным показателем эффективности в части динамики изменения, прогноза на будущее и самого неэффективного звена БС.

Техническим результатом и целью изобретения является устранение указанных выше недостатков, т.е. расширение функциональных возможностей известного изобретения за счет обеспечения возможности оценки и непрерывного отображения на специализированном приборе эффектометре обобщенного показателя эффективности БС в части ее динамики изменения, прогноза на будущее и самого неэффективного звена (подсигемы,…элемента) БС.

Данная цель достигается тем, что в способе, включающем в себя процедуру оценки эффективности БС в реальном масштабе времени, осуществляют выбор необходимых для оценки параметров с помощью коммутатора измеряемых параметров, измеряют величины этих параметров с помощью различных специальных датчиков, преобразуют величины параметров в соответствующие цифровые данные с помощью различных специальных преобразователей, регистрируют цифровые данные в запоминающем устройстве, анализируют их, отображают и документируют результаты анализа на принтере, кроме того, предварительно, до проведения процедуры оценки, записывают в накопитель базы данных в запоминающем устройстве (ЗУ) структурных. элементов - представление конкретной БС в виде иерархии ее структурных элементов, в ЗУ параметров того же накопителя - частные показатели эффективности, поставленные в соответствие каждому элементу структуры БС, в ЗУ нормативов того же накопителя - нормативные значения, соответствующие каждому частному показателю эффективности, а в ЗУ весовых коэффициентов того же накопителя - весовые коэффициенты важности, соответствующие каждому частному показателю эффективности, а также заблаговременно в ЗУ терминального сервера записывают программное обеспечение и, наконец, предварительно в ЗУ рабочей станции инженера по знаниям загружают сведения, полученные в процессе опроса экспертов данной области знаний, далее непосредственно перед процедурой оценки эффективности с помощью рабочей станции старшего инженера по оценке эффективности осуществляют инженерные вводы по выбору стратегии оценки и запускают эту процедуру, в процессе которой с помощью рабочей станции ввода данных, управляя коммутатором, автоматически считывают информацию с датчиков через преобразователи и записывают ее через ЗУ преобразованной считанной информации в терминальном сервере в ЗУ считанной информации в терминальном сервере, в котором преобразуют эту информацию к виду, удобному для текущей оценки, и записывают ее в ЗУ преобразованной информации сервера базы данных, а затем оценивают посредством программного обеспечения с помощью терминального сервера, при этом результатом оценки является оценка по обобщенному показателю эффективности, представляющему собой свертку частных показателей эффективности, соответствующих результатам анализа измеряемых параметров, при этом отображают текущее значение обобщенного показателя эффективности БС на цифровом индикаторе эффектометра, на табло которого также отображают кривую динамического изменения эффективности во времени, а также кривую прогнозируемой эффективности.

Проще, сущность предложенного способа состоит в том, что для любой по сложности БС, которую всегда можно представить иерархической декомпозицией ее структурных элементов и выполняемых ими функций, ставят во взаимно однозначное соответствие структуру показателей эффективности аналогичной топологии. При этом мерой оценки эффективности БС, в частности на этапе ее проектирования, является мера соответствия ее частных показателей требованиям соответствующей проектной документации или действующим стандартам (нормам). Тогда уровень эффективности БС при выполнении всех без исключения норм принимается за единичное значение. Очевидно, что для оценки эффективности больших систем необходимы соответствующие вычислительные и информационные ресурсы, включающие базу данных, базу знаний, основанную на экспертной системе, организованные в виде локальной вычислительной сети на базе персональных компьютеров, хранящих в своей памяти, с одной стороны, данные о топологии БС и ее показателях (параметрах), а, с другой стороны, соответствующие им нормы (ГОСТы, требования проектной документации и т.п.). Тогда предложенный способ оценки эффективности БС сводится к подготовке данных перед процедурой оценки эффективности, а затем к самой процедуре, в процессе которой обеспечивается свертка частных показателей эффективности, соответствующих нижним элементам БС. В результате получается обобщенный показатель эффективности. Аналогичная свертка, естественно, делается для части БС (подсистемы и блоки), а также для реальной эксплуатируемой БС, когда вместо расчетных частных показателей используют реальные показатели сигналов действующей БС.

Все указанное относится к различным стратегиям оценки: «оптимистичной», «средней», «пессимистичной», а также для различных целей, включая все этапы жизненного цикла БС.

При этом заявленный способ реализуется через Автоматизированное устройство оценки эффективности БС, содержащее группу из n датчиков, коммутатор и вычислительный комплекс со средствами отображения, документирования и управления, а также содержит группу из n преобразователей, причем вычислительный комплекс представляет собой локальную вычислительную сеть, организованную по принципу «звезды», с терминальным сервером в центре, а по периферии с рабочей станцией ввода данных, рабочей станцией инженера по знаниям, накопителем базы данных, принтером, сервером базы данных и рабочей станцией старшего инженера по оценке эффективности, которая двунаправлено связана с первым выводом терминального сервера, второй и третий выводы которого двунаправлено соединены соответственно с рабочей станцией инженера по знаниям и с рабочей станцией ввода данных, вход которой соединен с выходом коммутатора, управляющий вход которого соединен с выходом рабочей станции ввода данных, четвертый вывод терминального сервера двунаправлено соединен с сервером базы данных, двунаправленный вывод накопителя базы данных соединен с пятым выводом терминального сервера, выход которого соединен с принтером, при этом n входов коммутатора по-канально соединены с n выходами преобразователей, n входов которых по-канально соединены с n выходами датчиков, n входов которых являются n-канальным входом устройства, причем устройство содержит оперативно-командную сеть с пультом оперативного управления на рабочей станции старшего инженера по оценке эффективности, этот пульт содержит клавишу «Пуск», переключатель рода работы на три положения «Автомат», «Полуавтомат» и «Настройка», переключатель стратегии оценки на три положения «Оптимистичная», «Средняя» и «Пессимистичная», переключатель источника сигнала на два положения «БС» и «Имитация», восемь одноименных индикаторов по одному на каждое положение указанных переключателей, регистр исходных инженерных вводов, регистр отображения данных эффективности и эффектометр с цифровым индикатором текущего значения эффективности и с динамическим табло для отображения изменения эффективности во времени, общие входы всех переключателей и клавиши соединены с потенциалом корпуса, а их выходы - с соответствующими входами регистра исходных инженерных вводов и с первыми выводами соответствующих индикаторов, вторые выводы которых соединены с плюсовым потенциалом, выход регистра исходных инженерных вводов соединен со входом персонального компьютера (ПК) рабочей станции старшего инженера по оценке эффективности, выход этого ПК соединен через регистр отображения данных эффективности с эффектометром, выходы переключателя рода работы соединены с первыми выводами дублирующих индикаторов, размещенных на рабочих станциях ввода данных и инженера по знаниям, терминального сервера и сервера базы данных, вторые выводы дублирующих индикаторов соединены с плюсовым потенциалом.

Практический результат указанных способа и устройства выражается, кроме того, в том, что они позволяют оценивать эффективность БС путем расчета (методами указанного способа) безразмерных оценок, позволяющих сопоставлять между собой БС различного назначения.

На фиг.1 представлена блок-схема устройства для осуществления заявленного способа, на фиг.2 - блок-схема оперативно-командной сети устройства, на фиг.3 - проиллюстрирован пример реализации эффектометра с большой информативностью, на фиг.4 - возможная картинка динамического табло эффектометра, на фиг.5 - алгоритм работы вычислительных средств данного изобретения.

Устройство содержит группу 1 датчиков параметров 1.1, 1.2,…, 1.n, группу 2 преобразователей 2.1,…, 2.п информации, коммутатор 3, рабочую станцию 4 ввода данных с первым ПК 4.1, рабочую станцию 5 инженера по знаниям с ЗУ 5.1 сведений опроса экспертов и вторым ПК 5.2, накопитель 6 базы данных с ЗУ 6.1 - структурных элементов БС, 6.2 - параметров, 6.3 - нормативов, 6.4 - весовых коэффициентов, терминальный сервер 7 с ЗУ 7.1 - программного обеспечения, 7.2 - считанной информации, 7.3 - преобразованной считанной информации и третьим ПК 7.4, принтер 8, сервер 9 базы данных с ЗУ 9.1 преобразованной информации и четвертым ПК 9.2, рабочую станцию 10 старшего инженера по оценке эффективности и пятым ПК 10.1 и пультом 10.2 оперативного управления и вход 11 устройства.

В свою очередь, пульт 10.2 оперативного управления рабочей станции 10 содержит (см. фиг.2) переключатель 10.2.1 рода работы, переключатель 10.2.2 стратегии оценки, клавишу 10.2.3 Пуск, регистр 10.2.4 исходных инженерных вводов, индикаторы 10.2.5,…, 10.2.10 соответственно режимов «Автомат», «Полуавтомат» и «Настройка», «Оптимистичная», «Средняя» и «Пессимистичная», переключатель 10.2.11 источника сигнала, индикаторы 10.2.12 «БС» и 10.2.13 «Имитация», каналы 10.2.14 связи пульта 10.2 с ПК 10.1, регистр 10.2.15 отображения данных эффективности и эффектометр 10.2.16 с цифровым индикатором 10.2.16.1 и динамическим табло 10.2.16.2.

Кроме пульта 10.2 в оперативно-командную сеть входят дублирующие индикаторы «Автомат», «Полуавтомат» и «Настройка» соответственно 5.3, 5.4 и 5.5 - на рабочей станции 5 инженера по знаниям, 4.2, 4.3 и 4.4 - на рабочей станции 4 ввода данных, 7.5, 7.6 и 7.7 - на терминальном сервере 7 и 9.3, 9.4 и 9.5 - на сервере 9 базы данных.

Рабочая станция 10 старшего инженера по оценке эффективности двунаправлено связана с первым выводом терминального сервера 7, второй и третий выводы которого двунаправлено соединены соответственно с рабочей станцией 5 инженера по знаниям и с рабочей станцией 4 ввода данных, вход которой соединен с выходом коммутатора 3, управляющий вход которого соединен с выходом рабочей станции 4 ввода данных, четвертый вывод терминального сервера 7 двунаправлено соединен с сервером 9 базы данных, двунаправленный вывод накопителя 6 базы данных соединен с пятым выводом терминального сервера 7, выход которого соединен с принтером 8, при этом n входов коммутатора 3 по-канально соединены с n выходами преобразователей 2.1,…, 2.n, n входов которых по-канально соединены с n выходами датчиков 1.1,…, 1.n, n входов которых являются n-канальным входом 11 устройства.

Все элементы автоматизированного устройства являются известными и широко применяются. Уникальными являются, во-первых, разработанное авторами «Программное обеспечение унифицированного способа оценки эффективности больших систем» (ПО УСОЭБС) по свид. РФ об официальной регистрации программы для ЭВМ №2001610802, загружаемое в терминальный сервер 7, во-вторых, данные, записанные в накопитель 6 статической базы данных и хранимые в динамической базе данных на сервере 9 и, в-третьих, новый прибор эффектометр 10.2.16.

Интерфейсом между собственно БС и автоматизированным устройством является группа 1 датчиков, назначением которых является сбор первичной информации о значениях (мгновенных и/или усредненных за заданный период времени) параметров БС на текущий момент времени для оценки ее эффективности. Указанные датчики 1.1,…, 1.n по своей конструкции и принципу действия соответствуют типам сигналов и условиям эксплуатации объектов БС, в отношении которых проводится оценка эффективности. Датчики 1.1,…, 1.n используются на всех уровнях иерархической топологии структуры и функций БС и классифицируются по данному показателю на датчики уровня системы, уровня подсистем, уровня субподсистем и т.д., уровня простейших (неделимых) элементов БС. Важно, что здесь присутствуют датчики уровня системы, которые предназначены для измерения значений интегральных характеристик эффективности БС.

Для единообразного представления информации, поступающей с датчиков 1.1,…, 1.n, с целью дальнейшего ее использования применяется группа 2 преобразователей первичной информации, обеспечивающих приведение данных от различных датчиков 1.1,…, 1.n к единому цифровому формату. Разрядность указанного формата определяется требованиями к точности преобразованной информации и оперативности ее получения. Для однозначного определения принадлежности данных, каждому датчику 1.1,…, 1.n присваивается уникальный идентификатор.

С выхода преобразователей 2.1,…, 2.n цифровая информация считывается коммутатором 3, откуда поступает на вход рабочей станции 4 ввода данных. Число n входов коммутатора определяется количеством датчиков 1.1,…, 1.n. В случае использования большого количества датчиков 1.1,…, 1.n применяется иерархическая схема соединения нескольких коммутаторов по аналогии с известными способами наращивания количества пользователей локальной вычислительной сети.

Базовыми элементами автоматизированного устройства являются рабочая станция 4 ввода данных для организации рабочего места (РМ) оператора, рабочая станция 5 инженера по знаниям для организации его РМ, рабочая станция 10 старшего инженера по оценке эффективности для организации его РМ, терминальный сервер 7, сервер 9 базы данных, накопитель 6 базы данных, а также принтер 8, соединенные в локальную вычислительную сеть.

Рабочая станция 4 ввода данных предназначена для считывания в автоматическом режиме по заданному регламенту (или в ручном режиме по команде оператора) информации по всем датчикам 1.1,…, 1.n через преобразователи 2.1,…, 2.n и коммутатор 3, а также для передачи полученной информации на терминальный сервер 7. Кроме того, функцией рабочей станции 4 ввода данных является реализация заданной последовательности опроса преобразователей 2.1,…, 2.n через соответствующее управление коммутатором 3.

Терминальный сервер 7 является центральным звеном всей обработки данных для оценки эффективности БС. Основу его работы составляет специализированное программное обеспечение «ПО УСОЭБС», являющееся машинно-реализованной формой математического обеспечения оценки эффективности. Информация, поступающая с рабочей станции ввода данных, на основе соответствующих алгоритмов ориентации и нормировки данных на терминальном сервере 7 преобразуется к виду, необходимому для текущей оценки эффективности БС, а также для записи этой информации в сервер 9 базы данных.

Сервер 9 базы данных предназначен для формирования и использования базы данных по оценке эффективности БС. Сервером 9 базы данных решаются задачи приема, хранения и выдачи информации о состоянии опрашиваемых датчиков 1.1,…, 1.n на каждый момент времени. Кроме того, база данных содержит информацию, относящуюся к реализации алгоритмов оценки эффективности (база знаний), данные о текущей конфигурации датчиков оценки эффективности, отчетные материалы и другую, в том числе служебную информацию. База данных состоит из двух частей. Во-первых, это статическая часть базы данных накопителя 6 - электронные носители информации для длительного хранения информации (в частности, CD-R, CD-RW), содержащие рекомендации, примеры прошлого опыта, а также стандарты (при их наличии), необходимые для оценки эффективности БС, используемые в каждой конкретной предметной области. Во-вторых, это динамическая часть базы данных - массивы актуальной информации, размещаемые на жестком магнитном диске сервера 9 базы данных и содержащие информацию, относящуюся к данной системе, в отношении которой проводится оценка эффективности.

Рабочая станция 5 инженера по знаниям предназначена для выполнения им следующих функций: определение содержания решаемой задачи оценки эффективности; формирование структуры показателей оценки эффективности БС с указанием взаимосвязей показателей между собой; обобщение и ввод в базу данных сведений, полученных в процессе опроса экспертов данной предметной области (функция экспертной системы); разработка решающих правил оценки эффективности на базе предлагаемых программным обеспечением методов принятия решения; определение типов, назначения и идентификаторов датчиков, порядка и периодичности их опроса; периодический контроль качества полученной модели оценки эффективности и подготовка новой/модернизированной модели при переходе БС от одного качественного состояния к другому, например, при переходе от этапа разработки к этапу эксплуатации. Рабочая станция 5 инженера используется для ввода команд и отображения результатов обработки данных и при этом является терминалом по отношению к терминальному серверу 7, где осуществляется функционирование программного обеспечения оценки эффективности БС, в том числе при реализации режимов работы, соответствующих функциям инженера по знаниям.

Рабочая станция 10 старшего инженера по оценке эффективности предназначена для выбора стратегии оценки эффективности БС, формирования выходных материалов для представления лицу, принимающему решение, по оценке как мгновенной эффективности БС на любой момент времени, так и усредненной оценки эффективности БС за любой заданный период времени. Также обеспечивается возможность оценки тенденции изменения эффективности за заданный прошлый период времени, прогнозирование изменения эффективности, определение и сигнализация ее критичных значений, в том числе заблаговременная. Рабочая станция 10 старшего инженера используется для ввода команд и отображения результатов обработки данных и при этом является терминалом по отношению к терминальному серверу 7, где осуществляется функционирование программного обеспечения оценки эффективности БС, в том числе в части реализации режимов работы, соответствующих функциям старшего инженера по оценке эффективности.

Рабочие станции 4, 5, 10, терминальный сервер 7 и сервер 9 базы данных используются в стандартной комплектации оборудования типового ПК - соответственно 4.1, 5.2, 10.1, 7.4, 9.2: системный блок, клавиатура, манипулятор типа «мышь», видеомонитор. Для обеспечения функции печати выходных и рабочих документов используется принтер 8, подключенный к терминальному серверу 7.

Указанные элементы автоматизированного устройства - рабочие станции 4, 5, 10, терминальный сервер 7, сервер 9 базы данных, накопитель 6 базы данных и принтер 8 конструктивно могут быть выполнены в виде стационарной/мобильной лаборатории для группы оценки эффективности, включающей старшего инженера по оценке эффективности, инженера по знаниям и оператора ввода данных, если только производительности такой лаборатории будет достаточно для оценки эффективности БС в полном объеме требований, предъявляемых к этой оценке.

Способ осуществляется следующим образом.

Заявленный унифицированный способ оценки эффективности БС, включающий в себя процедуру оценки в реальном масштабе времени, в которой осуществляют выбор с помощью коммутатора 3 измеряемых параметров, измеряют величины этих параметров с помощью различных специальных датчиков 1.1,…, 1.n, преобразуют величины параметров в соответствующие цифровые данные с помощью различных специальных преобразователей 2.1,…, 2.n, регистрируют цифровые данные в запоминающем устройстве, анализируют их, отображают и документируют результаты анализа соответственно на видеомониторе и принтере 8, характеризуется тем, что предварительно, до проведения процедуры оценки, записывают в накопитель 6 базы данных в ЗУ 6.1 структурных элементов - представление конкретной БС в виде иерархии ее структурных элементов, в ЗУ 6.2 параметров того же накопителя - частные показатели эффективности, поставленные в соответствие каждому элементу структуры БС, в ЗУ 6.3 нормативов того же накопителя - нормативные значения, соответствующие каждому частному показателю эффективности, а в ЗУ 6.4 весовых коэффициентов того же накопителя - весовые коэффициенты важности, соответствующие каждому частному показателю эффективности, а также заблаговременно в ЗУ 7.1 терминального сервера 7 записывают программное обеспечение и, наконец, предварительно в ЗУ 5.1 рабочей станции инженера по знаниям загружают сведения, полученные в процессе опроса экспертов данной области знаний, далее непосредственно перед процедурой оценки эффективности с помощью рабочей станции 10 старшего инженера по оценке эффективности осуществляют инженерные вводы по выбору стратегии оценки и запускают эту процедуру, в процессе которой с помощью рабочей станции 4 ввода данных, управляя коммутатором 3, автоматически считывают информацию с датчиков 1.1,…, 1.n через преобразователи 2.1,…, 2.n записывают ее в ЗУ 7.2 считанной информации в терминальном сервере 7, в котором преобразуют эту информацию к виду, удобному для текущей оценки, и записывают ее через ЗУ 7.3 преобразованной считанной информации в терминальном сервере 7 в ЗУ 9.1 сервера базы данных, а затем оценивают ее, используя программное обеспечение с помощью терминального сервера 7, при этом результатом оценки является оценка по обобщенному показателю эффективности, представляющему собой свертку частных показателей эффективности, соответствующих результатам анализа измеряемых параметров.

Устройство работает следующим образом.

На стадии проектирования инженером по знаниям с использованием возможностей рабочей станции 5 и программного обеспечения, функционирующего на терминальном сервере 7, определяется содержание и порядок решения задачи, структура показателей эффективности БС на этой стадии, а также иные условия. К иным условиям относится, например, условие получения текущей оценки эффективности на данный момент времени, либо оценки по состоянию в прошлый момент времени, либо усредненной оценки за прошлый период времени с указанием начала и конца периода, либо, наконец, прогнозируемое значение. Подготовленная таким образом служебная информация записывается на сервер 9 базы данных. Опережающими разработку БС темпами (а это целесообразно) на рабочей станции 4 ввода исходных данных осуществляется ручной/автоматический ввод оперативных данных посредством программного обеспечения на терминальном сервере 7, по частным показателям создаваемых узлов, систем и функций БС, с одной стороны. С другой стороны, вводятся вручную или считываются автоматически из статической части базы данных накопителя 6 данные о требуемом уровне значений частных показателей эффективности в соответствии с проектной документацией, ГОСТами и т.п. Вводимая информация также записывается на сервер 9 базы данных. По окончании процесса ввода данных с рабочей станции 10 старшего инженера по оценке эффективности на терминальном сервере 7 активизируется соответствующий режим программного обеспечения для расчета эффективности БС. Далее программное обеспечение на терминальном сервере 7 считывает исходные данные, а также алгоритмы формирования оценки эффективности с сервера 9 базы данных, полученные предварительно инженером по знаниям на базе разработанной им структуры показателей эффективности БС и принятой старшим инженером стратегии оценки эффективности. Важно, что программное обеспечение поддерживает три основные стратегии оценки эффективности, определенные в Унифицированном способе, а именно стратегии «оптимистичной», «средней» и «пессимистичной» оценок. По окончании расчетов формируется оценка эффективности, которая в виде числового и графического представления выводится на экране монитора рабочей станции 10 старшего инженера по оценке эффективности БС с указанием условий ее получения. Оценка эффективности может быть выведена и на принтер 8.

На стадии эксплуатации БС унифицированное устройство работает аналогично, за исключением того, что ввод оперативных исходных данных, получаемых от коммутатора 3 после преобразования на преобразователях 2.1,…, 2.n в процессе опроса датчиков 1.1,…, 1.n по регламенту, в абсолютном большинстве случаев осуществляется автоматически. Расчет оценки эффективности производится циклически с требуемым темпом обновления или по команде старшего инженера по оценке эффективности. Еще одной особенностью является то, что структура показателей оценки эффективности, правила и условия расчета такой оценки заблаговременно определяются инженером по знаниям с учетом специфики данного этапа жизненного цикла БС, которые могут корректироваться в процессе работы по мере возникновения необходимости. Такая необходимость может быть вызвана требованиями повышения качества оценки эффективности БС, а именно повышения показателей ее адекватности, экономичности и точности. При этом окончательный результат оценки формируется приведением в соответствие шкал («сведения» шкал), заключающемся в пересчете вычисленного итогового значения обобщенного показателя эффективности БС в значения интегральных характеристик эффективности БС, традиционно применяемых для оценки эффективности в рассматриваемой предметной области. Причем оба эти значения должны быть актуальными на момент их сравнения. Однако процедура оценки качества возможна лишь в том случае, если имеется и реализована возможность получения оценок по интегральным характеристикам эффективности БС, иначе следует использовать результаты других соответствующих комплексных или частных исследований, в том числе заключений экспертов.

Рассмотрим более подробно частный случай оценки эффективности БС на стадии ее эксплуатации, когда требуется оперативная жестко формализованная процедура оценки со сведением до минимума ошибок человеческого фактора, например оценку эффективности самолета в полете или перед вылетом. При этом к процедуре предъявляется требование максимальной оперативности, то есть она должна быть автоматической. Совершенно очевидно, что для конкретного типа самолета заблаговременно будет выполнен большой объем работы по наполнению соответствующими данными и настройке станций 4, 5, и 10, серверов 7 и 9 и накопителя 6 базы данных (см. фиг.1). Непосредственно перед пуском данной автоматической процедуры, естественно, обеспечивается связь входов 11 устройства с характерными точками БС (также заранее определенными), соответствие параметров, в которых собственно и определяет действующий уровень эффективности БС, в данном случае самолета. Причем в качестве параметров используют как технические сигналы систем самолета (напряжение, частота, температура, давление, сигнатуры и т.п.), так и биологические сигналы членов экипажа (пульс, давление, температура и др.). Обеспечение связи входов 11 устройства с БС выходит за рамки настоящего изобретения и здесь не рассматривается. Отметим лишь, что в простейшем случае связь гальваническая (при размещении устройства на борту самолета), а в более сложном случае является радиосвязью с элементами телеметрии (при размещении устройства вне самолета, например на земле).

На пульте 10.2 оперативного управления рабочей станции 10 старшего инженера по оценке эффективности устанавливают переключатель 10.2.1 рода работы в положение «Автомат», что подтверждается светящимися одноименными индикаторами 10.2.5, 5.3, 4,2, 7.5 и 9.3 (см. фиг.2) на всех станциях и серверах для находящихся там операторов. В этом режиме блокируются клавиатуры всех ПК 4.1, 5.2, 7.4, 9.2 и 10.1, а на их дисплеях отображается информация о ходе автоматической работы. На том же пульте 10.2 устанавливают переключатель 10.2.2 стратегии оценки в положение «Средняя» (или «Оптимистичная» или «Пессимистичная»), что подтверждается светящимся одноименным индикатором 10.2.9 (или 10.2.8 или 10.2.10), а переключатель 10.2.11 источника сигнала - в положение «БС» (на ранних стадиях при отсутствии БС - в положение «Имитатор»), что подтверждается светящимся одноименным индикатором 10.2.12 (10.2.13), и нажимают клавишу 10.2.3 "Пуск". При этом через регистр 10.2.4 исходные инженерные вводы считываются в ПК 10.1 рабочей станции 10 старшего инженера по оценке эффективности. Далее в автоматическом режиме загружаются ПК 10.1. а через терминальный сервер 7 - ПК 4.1, 5.2, 7.4 и 9.2.

Затем активизируется процесс оценки текущей эффективности БС в данный момент времени, которая через регистр 10.2.15 отображения данных эффективности выводится на цифровой индикатор 10.2.16.1 эффектометра 10.2.16 (см. фиг.2). В процессе работы БС, в данном случае летящего самолета, изменяются как техническое состояние БС, так и состояние экипажа самолета, что периодически приводит к изменению текущей эффективности в другие моменты времени. При этом важную роль играет тенденция изменения эффективности во времени, которая отображается на динамическом табло 10.2.16.2 эффектометра 10.2.16. Для большей наглядности фактора устойчивости БС конструкция эффектометра 10.2.16 одновременно отображает оценки «пессимистичной», «средней» и «оптимистичной» стратегий соответственно на индикаторах 10.2.16.4, 10.2.16.1 и 10.2.16.3 и оценки прогноза эффективности на будущее (плюсовые значения времени) на динамическом табло 10.2.16.2 (см. фиг.3). Причем глубина прогноза может быть выражена в часах (фиг.3) или в сутках (фиг.4).

В режиме полуавтоматической работы устройства на ПК допускаются клавиатурные манипуляции, необходимые для изменения условий оценки эффективности (например, изменения перечня и порядка анализируемых параметров БС и т.п.), что важно при экспериментальных работах и др. При этом переключатель 10.2.1 устанавливают в положение «Полуавтомат» с отображением режима на индикаторах 10.2.6, 4.3, 5.4, 7.6 и 9.4.

В режиме «Настройка», необходимом для автономных работ на станциях и серверах (например, для дополнения или корректировок данных и т.п.), переключатель 10.2.1 устанавливают в положение «Настройка» с отображением режима на индикаторах 10.2.7, 4.4, 5.5, 7.7 и 9.5.

Другим частным случаем применения заявленных способа и устройства является определение уровня соответствия технического средства требованиям регламентирующих документов на данный класс технических устройств посредством постановки и решения соответствующей задачи оценки эффективности. Так, например, одним из приложений заявленного способа и реализации заявленного устройства являются способ и устройство оценки эффективности радиолокатора (РЛ), который относится к классу БС. Для этой оценки используются нормативные требования к РЛ, утвержденные документом «Нормы годности к эксплуатации в СССР оборудования гражданских аэродромов и воздушных трасс (НГЭО-81). - М.: Воздушный транспорт, 1983». Блок-схема устройства для осуществления способа оценки эффективности РЛ повторяет блок-схему, представленную на фиг.1. Устройство содержит группу 1 датчиков параметров 1.1, 1.2,…, 1.35, классифицируемых на группы датчиков: функциональной способности - датчики 1.1-1.6, зоны действия - датчики 1.7-1.12, диапазона рабочих частот - датчик 1.13, темпа обновления информации - датчик 1.14, режимов работы - датчики 1.15-1.19, помехоустойчивости - датчики 1.20 и 1.21, точности определения координат воздушной цели - датчики 1.22-1.25, разрешающей способности воздушных целей - датчики 1.26-1.29, надежности -датчики 1.30 и 1.31, функциональной готовности - датчики 1.32 и 1.33, долговечности - датчики 1.34 и 1.35, группу 2 преобразователей 2.1,…, 2.35 информации, коммутатор 3; рабочую станцию 4 ввода данных, рабочую станцию 5 инженера по знаниям с ЗУ 5.1 сведений опроса экспертов по РЛ, накопитель 6 базы данных с ЗУ 6.1 - структурных элементов РЛК, 6.2 - параметров, 6.3 -нормативов по НГЭО-81, 6.4 - весовых коэффициентов, терминальный сервер 7 с ЗУ 7.1 - программное обеспечение, настроенное для оценки эффективности РЛ, 7.2 - считанной информации, 7.3 - преобразованной считанной информации, 8 - принтер, сервер 9 базы данных с ЗУ 9.1 преобразованной информации, рабочую станцию 10 старшего инженера по оценке эффективности РЛ и вход 11 устройства. Способ оценки эффективности РЛ осуществляется так же как Унифицированный способ оценки эффективности БС.

Способ и устройство оценки эффективности РЛ применяются как для количественной оценки уровня соответствия конкретного РЛ требованиям, предъявляемым к такому классу оборудования, так и для сравнительной оценки альтернативных вариантов РЛ на всех этапах жизненного цикла данного оборудования. Особенностью способа и устройства оценки эффективности РЛ является то, что с их помощью можно оценить эффективность различных образцов РЛ, классифицируемых по принципу радиолокации на первичные и вторичные РЛ и по назначению на трассовые обзорные РЛ, аэродромные обзорные РЛ и аэродромные посадочные РЛ, аэродромные РЛ обзора летного поля.

Также можно привести и другие примеры приложения Унифицированного способа и Автоматизированного устройства оценки эффективности БС.

В заключение приведем важные особенности Унифицированного способа и Автоматизированного устройства, которыми являются оценка эффективности БС любого уровня сложности, простота и экономичность применения, надежность результатов, неограниченная повторяемость, возможность использования на постоянной основе для получения оперативной оценки эффективности, «прозрачность» результатов, ведение полной истории измерений и расчетов, получение прогнозов и сигнализация критических состояний.

Изложенное выше поясняется алгоритмом работы вычислительных средств данного изобретения (Фиг.5).

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано для оценки эффективности широкого класса систем. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей устройства для оценки эффективности больших систем (БС) за счет возможности отображения самого неэффективного структурного элемента или самой неэффективной подсистемы БС в реальном масштабе времени. Устройство для оценки эффективности БС больших систем дополнительно содержит эффектометр, представляющий собой средство постоянного отображения обобщенного показателя эффективности БС. В верхней части лицевой поверхности эффектометра расположены три цифровых четырехразрядных индикатора для одновременного отображения обобщенного показателя эффективности для оптимистичной, средней и пессимистичной стратегии, при этом разряды слева направо отображают целые, десятые, сотые и тысячные доли указанного показателя, под указанными цифровыми индикаторами на лицевой поверхности эффектометра находится табло для отображения кривых динамики изменения обобщенного показателя эффективности во времени, причем с отображением на табло прогнозной информации и данных о самом неэффективном элементе или самой неэффективной подсистеме БС. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Унифицированный способ оценки эффективности больших систем (БС), включающий в себя предварительную до проведения процедуры оценки запись в накопитель базы данных в запоминающее устройство (ЗУ) структурных элементов, представление конкретной БС в виде иерархии ее структурных элементов, в ЗУ параметров того же накопителя - частные показатели эффективности, поставленные в соответствие каждому элементу структуры БС, в ЗУ нормативов того же накопителя - нормативные значения, соответствующие каждому частному показателю эффективности, а в ЗУ весовых коэффициентов того же накопителя - весовые коэффициенты важности, соответствующие каждому частному показателю эффективности, а также заблаговременно в ЗУ терминального сервера записывают программное обеспечение и, наконец, предварительно в ЗУ рабочей станции инженера по знаниям загружают сведения, полученные в процессе опроса экспертов данной области знаний, далее непосредственно перед процедурой оценки эффективности с помощью рабочей станции старшего инженера по оценке эффективности осуществляют инженерные вводы по выбору оптимистичной, средней или пессимистичной стратегии оценки для всей БС или ее составной части и запускают эту процедуру, в процессе которой с помощью рабочей станции ввода данных, управляя коммутатором, осуществляют выбор необходимых для оценки параметров, автоматически считывают с датчиков измеренные ими параметры, которые затем приводят к единому цифровому формату с помощью преобразователей и записывают их в ЗУ считанной информации в терминальном сервере, в котором преобразуют эту информацию к виду, удобному для текущей оценки, и записывают ее в ЗУ преобразованной информации сервера базы данных, а затем оценивают посредством программного обеспечения с помощью терминального сервера, при этом результатом оценки является получение обобщенного показателя эффективности, представляющего собой свертку частных показателей эффективности, когда каждый частный показатель эффективности в зависимости от его весового коэффициента важности, нормативного значения и экспертной оценки ранжируют с помощью вычислительных средств автоматизированного устройства на шкале градаций от нуля до единицы, а затем сворачивают значения при обработке их «снизу вверх» от структурных элементов низшего уровня к высшему по правилу: чем выше суммарное значение частных показателей структурных элементов данного уровня, тем выше значение обобщенного показателя следующего более высокого уровня, также на шкале от нуля до единицы и так далее до получения обобщенного показателя высшего уровня, который документируют на принтере, отличающийся тем, что значение обобщенного показателя эффективности БС или его составной части отображают экстренно и одновременно на трех цифровых индикаторах эффектометра с точностью до тысячных долей для оптимистичной, средней и пессимистичной стратегии, а на табло эффектометра отображают кривую динамического изменения во времени обобщенного показателя эффективности БС или его составной части с данными прогнозирования, кроме того, на табло эффектометра отображают самый неэффективный структурный элемент или самую неэффективную подсистему БС в данное время.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что осуществляют оценку эффективности объекта БС или его составной части в режиме имитации реального, проектируемого или виртуального объекта, при этом на вход коммутатора вместо реальных параметров подают имитируемые вычислительными средствами.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что осуществляют автоматическую процедуру оценки эффективности с блокировкой всех клавиатурных манипуляций.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что осуществляют полуавтоматическую процедуру оценки эффективности с возможностями клавиатурных манипуляций.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что применяется «Программное обеспечение унифицированного способа оценки эффективности больших систем» (ПО УСОЭБС) по свид. РФ об официальной регистрации программы для ЭВМ №2001610802.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что осуществляют оценку эффективности БС в два этапа, где на первом этапе вычисляют значение обобщенного показателя эффективности БС с использованием разработанного авторами ПО УСОЭБС, а на втором этапе осуществляют автоматическое «сведение» шкал обобщенного показателя эффективности БС и интегральных характеристик эффективности БС, традиционно применяемых для оценки эффективности БС в рассматриваемой предметной области, где «сведение» шкал заключается в пересчете значения обобщенного показателя эффективности в значения интегральных характеристик эффективности БС, по которым лицо, принимающее решение, в итоге оценивает эффективность рассматриваемой БС.

7. Автоматизированное устройство для оценки эффективности БС, содержащее группу из n датчиков, коммутатор и вычислительный комплекс со средствами отображения, документирования и управления, кроме того, устройство также содержит группу из n преобразователей, а вычислительный комплекс представляет собой локальную вычислительную сеть, организованную по принципу «звезды», с терминальным сервером в центре, а по периферии с рабочей станцией ввода данных, рабочей станцией инженера по знаниям, накопителем базы данных, принтером, сервером базы данных и рабочей станцией старшего инженера по оценке эффективности, которая двунаправленно связана с первым выводом терминального сервера, второй и третий выводы которого двунаправленно соединены соответственно с рабочей станцией инженера по знаниям и с рабочей станцией ввода данных, вход которой соединен с выходом коммутатора, управляющий вход которого соединен с выходом рабочей станции ввода данных, четвертый вывод терминального сервера двунаправленно соединен с сервером базы данных, двунаправленный вывод накопителя базы данных соединен с пятым выводом терминального сервера, выход которого соединен с принтером, при этом n входов коммутатора поканально соединены с n выходами преобразователей, n входов которых поканально соединены с n выходами датчиков, n входов которых являются n-канальным входом устройства, причем устройство содержит оперативно-командную сеть с пультом оперативного управления на рабочей станции старшего инженера по оценке эффективности, этот пульт содержит клавишу «Пуск», переключатель рода работы на три положения «Автомат», «Полуавтомат» и «Настройка», переключатель стратегии оценки на три положения «Оптимистичная», «Средняя» и «Пессимистичная», переключатель источника сигнала на два положения «БС» и «Имитация», восемь одноименных индикаторов по одному на каждое положение указанных переключателей, регистр исходных инженерных вводов, регистр отображения данных эффективности, дублирующие индикаторы "Автомат", "Полуавтомат" и "Настройка" для серверов и станций, общие входы всех переключателей и клавиши соединены с потенциалом корпуса, а их выходы - с соответствующими входами регистра исходных инженерных вводов и с первыми выводами соответствующих индикаторов, вторые выводы которых соединены с плюсовым потенциалом, выход регистра исходных инженерных вводов соединен со входом персонального компьютера (ПК) рабочей станции старшего инженера по оценке эффективности, выходы переключателя рода работы соединены с первыми выводами дублирующих индикаторов, размещенных на рабочих станциях ввода данных и инженера по знаниям, терминального сервера и сервера базы данных, вторые выводы дублирующих индикаторов соединены с плюсовым потенциалом, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит эффектометр, представляющий собой специализированное средство постоянного отображения обобщенного показателя эффективности БС или его составной части на рабочей станции старшего инженера по оценке эффективности в составе пульта оперативного управления, при этом вход эффектометра соединен с выходом регистра отображения данных эффективности, вход которого соединен с соответствующим выходом персонального компьютера рабочей станции старшего инженера по оценке эффективности, конструктивно эффектометр является самостоятельным прибором, в верхней части лицевой поверхности которого расположены три цифровых четырехразрядных индикатора для одновременного отображения обобщенного показателя эффективности для оптимистичной, средней и пессимистичной стратегии, при этом разряды слева направо отображают целые, десятые, сотые и тысячные доли указанного показателя, под указанными цифровыми индикаторами на лицевой поверхности эффектометра находится табло для отображения кривых динамики изменения обобщенного показателя эффективности во времени, причем с отображением на табло прогнозной информации и данных о самом неэффективном элементе или самой неэффективной подсистеме БС.