Темпы практического внедрения современных достижений научно-технического прогресса в области развития информационных технологий в настоящее время сравнимы или опережают замену масштабных отраслевых и (или) корпоративных информационных систем (ИС) на более современные аналоги [1, 2, 4, 6, 8–10]. Ввиду этого ускоряются процессы морального старения (МС) ИС, которое в настоящее время практически всегда предшествует физическому старению ИС.
Сложившаяся ситуация обусловливает актуальность вопросов учета фактора МС при решении задачи управления развитием ИС. В настоящее время различают экономическое, функциональное и ресурсное МС ИС [9, 10].
Последний вид морального старения (его иногда называют моральным старением 3-го рода) применительно к классу прикладных распределенных ИС впервые рассмотрен О.Л. Шестопаловой в работе [9] как «деградация ресурсной отказоустойчивости» ИС. Данный вид МС обусловлен «моральным устареванием элементной базы ИС и деградацией ремонтных технологий, при этом возрастает вероятность перехода ИС в предельное состояние, связанное с невозможностью дальнейшей эксплуатации ИС в связи с появлением неустранимых отказов ее составных частей» [9].
Цель исследования. В данной статье рассматриваются вопросы поиска предпочтительных путей компенсирования МС оборудования ИС, связанного с деградацией ресурсной отказоустойчивости (ДРОУ), а именно – выработка решений по снижению возможности возникновения неустранимых отказов оборудования ИС, т.е. обоснование способов компенсирования деградации ресурсной отказоустойчивости информационных систем. При этом необходимо провести классификацию методов компенсации ДРОУ ИС, а также получить аналитические выражения для расчета и ранжирования оценок показателей технико-экономической эффективности применения различных методов компенсации деградации ресурсной отказоустойчивости.
Материалы и методы исследования
Рассмотрим ИС как восстанавливаемую систему с ограничениями на возможность восстановления работоспособности ее элементов при их отказах.
Предположим, что в состав ИС входят m разнотипных модулей, каждый из которых содержит lk, 
элементов, надежность функционирования которых характеризуется вектором
где pik, 
– значения вероятностей безотказной работы (ВБР) элементов модулей ИС.
Пусть задан вектор 
вероятностей нормального функционирования (ВНФ) элементов подсистемы восстановления технического ресурса (ПВТР), задействованных при восстановлении работоспособности k-го модуля ИС, 
Данные элементы являются внешними по отношению к структуре ИС, однако необходимы для исследования запаса ресурсной отказоустойчивости ИС.
Будем рассматривать четыре типа элементов ПВТР ИС с вероятностями: r1k(t), r2k(t), r3k(t), r4k(t), 
:
– элементы типа 1 – характеризующие текущую возможность неисчерпания ЗИП модулей ИС;
– элементы типа 2 – характеризующие текущую возможность пополнения ЗИП модулей ИС;
– элементы типа 3 – характеризующие текущую степень наличия специалистов по ремонту модулей ИС;
– элементы типа 4 – характеризующие текущую степень наличия доступных технологий ремонта модулей ИС.
Как показано в работах [2, 5, 7], вероятность недостижения предельного состояния (ВНПС) ИС определяется как
(1)
Из (1) можно видеть, что противодействие проявлению ДРОУ ИС зависит от степени надежности оборудования ИС, фактического запаса ЗИП, возможностей восполнения ЗИП, наличия специалистов по ремонту оборудования ИС и технологий ремонта.
Следовательно, можно классифицировать методы компенсации ДРОУ ИС на группы и виды следующим образом (рисунок). Все методы компенсации ДРОУ ИС разделим на методы модернизации оборудования (ММод) ИС и методы повышения обеспеченности эксплуатационных процессов (МПОб) ИС. ММод ИС предполагают либо замену элементной базы ИС на более современную, либо применение новых технических решений, либо и то, и другое [10]. МПОб включают методы: уточнения (корректирования) объема и номенклатуры ЗИП; улучшения механизмов восполнения ЗИП; совершенствования системы обучения специалистов ремонту модулей ИС; сохранение и совершенствование ремонтных технологий.
Результаты исследования и их обсуждение
Выбор предпочтительного метода из перечисленного выше перечня будем осуществлять, опираясь на результаты анализа их технико-экономической эффективности (ТЭЭ) [3].
Пусть установлено, что в результате модернизации i-го модуля ИС его ВБР на интервале Δt возрастает на величину Δp1i. Оценка затрат на модернизацию равна 
. Приращение ВНПС ИС при данной модернизации составит
(2)
Классификация методов компенсации ДРОУ ИС
Тогда показатель ТЭЭ модернизации i-го модуля ИС можно оценить как
(3)
где 
– значение ВНПС ИС, рассчитанное при единичных значениях вероятностей p1i, а 
– соответствующая оценка ВНПС ИС при нулевых значениях вероятностей p1i.
Введем в рассмотрение подмножество индексов 
для элементов p1i, 
и подмножество индексов 
для элементов rjk, 
n = m×4. Тогда значение показателя ТЭЭ модернизации ИС можно рассчитать как
(4)
Оценки ТЭЭ модернизации ИС вида (3) и (4) являются абсолютными. Для получения относительных оценок введем нормирование:
(5)
Рассмотрим способ модернизации, связанный с применением новых технических решений для модулей ИС.
Если количество и назначение модулей при этом остается прежним (т.е. модернизация затрагивает только внутреннюю структуру модулей ИС), то показатели ТЭЭ модернизации ИС в данном случае оцениваются аналогично описанному выше с применением соотношений (3)–(5). Если же изменяется структура ИС, то следует скорректировать структурную модель достижения предельного состояния (ДПС) ИС (построить новое ДПС [5]), далее получить скорректированное выражение для ВНПС:
где P′(t) – зависимость ВНПС от времени для модернизированной ИС с измененной структурой. В этом случае новое (скорректированное) значение показателя ТЭЭ модернизации ИС может быть определено как
где Δt – интервал времени, отсчитываемый от момента окончания модернизации; 
– затраты на модернизацию; P′(t, Δt) – значение ВНПС для ИС после модернизации; P(t, Δt) – значение ВНПС ИС до модернизации.
Относительная оценка в данном случае может быть рассчитана как
Проанализируем особенности оценивания показателей ТЭЭ отдельных МПОб ИС при следующих допущениях:
– модернизация обеспеченности эксплуатации для i-го модуля ИС увеличивает – вероятность r1i(t) – неисчерпания ЗИП i-го модуля на интервале Δt на величину r1i;
– затраты на модернизацию составляют 
;
– ВНПС ИС при этом возрастает на величину 
– 
– оценка ВНПС ИС при единичных вероятностях r1i в формуле (1);
– 
оценка ВНПС ИС при нулевых вероятностях r1i в формуле (1).
Тогда оценка показателя ТЭЭ корректирования объема и номенклатуры ЗИП i-го модуля ИС может быть рассчитана как
Оценка показателя ТЭЭ корректирования объема и номенклатуры ЗИП для ИС в целом получается как
Относительные оценки ТЭЭ корректирования объема и номенклатуры ЗИП рассчитываются как
Аналогичным образом рассчитываются оценки ТЭЭ улучшения механизмов восполнения ЗИП: 
совершенствования системы обучения специалистов ремонту модулей ИС: 
и сохранения и совершенствования ремонтных технологий: 
Приведем алгоритм реализации поиска наиболее эффективного метода компенсации ДРОУ ИС.
1. На основе анализа ДПС ИС определим вид зависимости (1) (ВНПС ИС от ВБР элементов оборудования ИС и ВНФ элементов ПВТР ИС).
2. Оценим значения ВБР модулей p1k; ВНФ r1k(t) (неисчерпания ЗИП модулей ИС); ВНФ r2k(t) (пополнения ЗИП модулей); ВНФ r3k(t) (вероятностей наличия специалистов по ремонту модулей); ВНФ r4k(t) (вероятностей наличия доступных технологий ремонта модулей), где 
на интервале Δt.
3. Оценим величины приращений вероятностей и соответствующие затраты для каждого модуля по всем рассматриваемым методам модернизации:
4. Рассчитаем оценки показателей ТЭЭ для отдельных методов модернизации:
где 
n = m×4.
5. Проранжируем оценки показателей ТЭЭ:
либо
6. Выберем наиболее эффективный метод компенсации ДРОУ ИС:
– при
нужно заменить элементную базу оборудования ИС на более современную и надежную;
– при
нужно применить новые технические решения построения модулей ИС (ИС в целом);
– при
нужно корректировать объем и номенклатуру ЗИП ИС;
– при
нужно улучшить механизмы восполнения ЗИП;
– при
нужно совершенствовать систему обучения специалистов ремонту ИС;
– при
нужно предпринять меры по сохранению и совершенствованию ремонтных технологий.
7. Далее целесообразно определить наиболее предпочтительные пути реализации выбранного метода посредством анализа оценок показателей:
либо
Выводы
В статье описаны особенности обоснования методов управления развитием информационных систем в направлении компенсирования деградации ресурсной отказоустойчивости. Описана классификация методов компенсации деградации ресурсной отказоустойчивости. Выделены два вида методов: методы модернизации оборудования информационных систем и методы повышения обеспеченности эксплуатационных процессов. Получены аналитические выражения для расчета оценок показателей ТЭЭ применения различных методов компенсации ресурсной отказоустойчивости. При этом использован математический аппарат деревьев предельного состояния. Описан подход к обоснованию выбора наиболее рационального с точки зрения максимума показателя ТЭЭ метода управления развитием ИС с использованием результатов ранжирования оценок показателей ТЭЭ.
Библиографическая ссылка
Шестопалова О.Л. УПРАВЛЕНИЕ РАЗВИТИЕМ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ С УЧЕТОМ МОНИТОРИНГА МОРАЛЬНОГО СТАРЕНИЯ // Современные наукоемкие технологии. – 2017. – № 6. – С. 103-107;URL: https://top-technologies.ru/ru/article/view?id=36707 (дата обращения: 24.04.2024).