Постановка задачи на разработку имитационного приложения информационной системы
Постников
Алексей Александрович
Начальник
управления делами
Рособрнадзор
Postnikov A. A.
The head of
department affairs of
Rosobrnadzor
Е-mail: akroupsky@mail.ru
Постановка
задачи на разработку имитационного приложения информационной системы
Problem statement on working out of the imitating appendix
of information system
Аннотация:
Предлагается
постановка задачи на разработку имитационного приложения для оценки эффективности информационной
системы. В качестве инструмента для
создания имитационного приложения используется общецелевая система
моделирования GPSS. Постановка задачи на разработку модели представлена выше и
может служить базой для реализации имитационного приложения.
Ключевые
слова: Постановка
задачи, имитационное приложение, система моделирования, информационная система,
государственная информационная услуга.
Annotation: Problem statement on working out of the
imitating appendix for an estimation of efficiency of information system
is offered. As the tool for creation of the imitating appendix the system
of modeling GPSS is used . Problem statement on model working out is
presented above and can form base for realization of the imitating appendix.
Keywords: Problem
statement, The imitating appendix, Modeling system, Information system, The
state information service.
***
Объектом
моделирования в имитационном приложении является аппаратно-программная
инфраструктура, обеспечивающая функционирование информационных систем
Федеральной службы по надзору в сфере образования и науки (ФСНСОН, далее по
тексту «Служба»).
Рассмотрим
имитационное приложение «Анализ функционирования информационных систем Службы».
Суть
технологии разработки имитационного приложения состоит в последовательном
выполнении следующих этапов:
1. Формализуется предметная область,
определяются объекты и параметры системы, ограничения и размерность.
2. Строится имитационная модель с
использованием общецелевой системы моделирования GPSS World[1].
3. Собирается и обрабатывается необходимая
статистическая информация. Вычисляются функции распределения и плотности
собранной статистики.
4. Имитационная модель наполняется
реальными данными для первого эксперимента. Для этого используется
«Универсальный редактор форм», который состоит из редактора форм диалога по
вводу данных и редактора форм диалога по созданию анимационных форм. Редактор ввода
осуществляет семантический
разбор модели с выделением всех Систем числовых атрибутов (СЧА) модели,
которые могут являться объектом вариации. Затем
строятся диалоги ввода этих СЧА.
Достаточно много возможностей задания
заголовков, изображений,
диалоговых секций, вставок, групп и т.д. С помощью редактора анимационных форм
могут быть выбраны СЧА модели, которые являются
результатами моделирования. Изменение
каждого из этих СЧА может
быть оформлено графиком,
гистограммой, круговой диаграммой и т.д.
В процессе эксперимента эти графики анимируются на экране.
В
состав Службы входят множество систем предоставления информационных услуг
организациям и физическим лицам - по аккредитации,
лицензированию и эквивалентности, по приему и
предоставлению информации о документах. Ряд услуг, с точки зрения
загрузки вычислительных ресурсов (количество обращений за услугой – несколько
тысяч в год и времени реагирования - месяцы) не оказывают серьезного влияния на
общесистемные показатели Службы.
Наибольший
интерес с точки зрения системного анализа представляют 2 типа услуг, которые
носят массовый характер и создают очень большой трафик на аппаратно-программную
инфраструктуру Службы:
· Федеральная
информационная система обеспечения проведения единого государственного экзамена
и приема граждан в образовательные учреждения СПО и образовательные учреждения
ВПО (ФИС обеспечения ЕГЭ и приема) – услуга 48
· Автоматизированная
система формирования и ведения Федерального реестра документов государственного
образца об образовании, об ученых степенях и ученых званиях (АС ФРДО) – услуга
47
Поэтому
в первом варианта имитационного приложения будут рассматриваться только эти две
услуги.
В
целом Служба, с точки зрения информатизации реализации государственных услуг,
состоит из серверов и специализированных программных комплексов занимающихся
автоматическим или полуавтоматическим обслуживанием заявок. Каждой услуге может
предоставляться кластер серверов различной мощности. Мощность кластера в модели
это две характеристик - количество одновременно обрабатываемых заявок (число
каналов обслуживания) и время обработки одной заявки (задержка на сервере). В
случае полуавтоматической обработки в работу службы включаются специалисты. И
тогда обслуживание заявки проходит по схеме: Автоматическая предварительная
обработка – обработка специалистом Службы – завершающая автоматическая
обработка (с посылкой результата заявителю). Их работа состоит в подготовке
ответа и ввода его в систему, с последующей автоматической отправкой заявителю.
Алгоритмы
обработки очередей в первом варианте -
первый пришел, первый вышел. Времена генерации заявок из регионов разделены на
часовые пояса со смещением по времени. Принят единый стандарт (функция
генерации), вычисленная по статистике. Для каждого региона предоставляется
возможность ее коррекции с помощью специальных коэффициентов. Введены единые
функции обработки (автоматической и специалистами) для заявок типа 47 и типа
48.
Таким
образом, исследователь, имея технологию
и готовую модель ,и хорошо зная ее суть может
детально сконструировать сценарии ввода
и вывода результатов. Итоговый результат (формы ввода и вывода) оформляются
в виде EXE модуля и являются имитационным приложением.
В
состав Службы входят множество систем предоставления информационных услуг
организациям и физическим лицам - по аккредитации,
лицензированию и эквивалентности, по приему и
предоставлению информации о документах. Ряд услуг, с точки зрения
загрузки вычислительных ресурсов (количество обращений за услугой – несколько тысяч
в год и времени реагирования - месяцы) не оказывают серьезного влияния на
общесистемные показатели Службы.
Наибольший
интерес с точки зрения системного анализа представляют 2 типа услуг, которые
носят массовый характер и создают очень большой трафик на аппаратно-программную
инфраструктуру Службы:
· Федеральная
информационная система обеспечения проведения единого государственного экзамена
и приема граждан в образовательные учреждения СПО и образовательные учреждения
ВПО (ФИС обеспечения ЕГЭ и приема) – услуга 48
· Автоматизированная
система формирования и ведения Федерального реестра документов государственного
образца об образовании, об ученых степенях и ученых званиях (АС ФРДО) – услуга
47
Поэтому
в первом варианта имитационного приложения будут рассматриваться только эти две
услуги.
В
целом служба ФСНСОН, с точки зрения информатизации реализации государственных
услуг, состоит из серверов и специализированных программных комплексов
занимающихся автоматическим или полуавтоматическим обслуживанием заявок. Каждой
услуге может предоставляться кластер серверов различной мощности. Мощность
кластера в модели это две характеристик - количество одновременно
обрабатываемых заявок (число каналов обслуживания) и время обработки одной
заявки (задержка на сервере). В случае полуавтоматической обработки в работу
службы включаются специалисты. И тогда обслуживание заявки проходит по схеме:
Автоматическая предварительная обработка – обработка специалистом ФСНСОН –
завершающая автоматическая обработка (с посылкой результата заявителю). Их
работа состоит в подготовке ответа и ввода его в систему, с последующей
автоматической отправкой заявителю.
Алгоритмы
обработки очередей в первом варианте -
первый пришел, первый вышел. Времена генерации заявок из регионов разделены на часовые
пояса со смещением по времени. Принят единый стандарт (функция генерации),
вычисленная по статистике. Для каждого региона предоставляется возможность ее
коррекции с помощью специальных коэффициентов. Введены единые функции обработки
(автоматической и специалистами) для заявок типа 47 и типа 48.
Варьируемыми
параметрами приложения являются:
· Интенсивность
генерации заявок типа 47 и 48 для каждого часового пояса (коэффициенты от 1 и
более);
· Количество
одновременно автоматически обрабатываемых заявок сервером (от 1 и более);
· Количество
специалистов Cлужбы на
обслуживании заявок (от 1 и более);
· Среднее
время обслуживания заявок типа 47 и типа 48 (в секундах);
· Период
моделирования (в днях).
Анализируемыми
факторами в приложении являются:
· Параметры
поведения очереди перед автоматическим обслуживанием (отдельно по типам 47 и
48);
· Параметры
поведения очереди перед обслуживанием специалистами (отдельно по типам 47 и
48);
· Параметры
автоматического обслуживания;
· Параметры обслуживания
специалистами.
Структура
и алгоритм функционирования модели
Структурно
процесс появления заявок на услуги 47 и 48, а также процесс их обслуживания в
системе графически процесс можно изобразить следующим образом рис. 1 – 4.
Рис.1. Алгоритм оказания
услуги 47 (подача и обработка документов)
Рис.
2.
Алгоритм оказания услуги 47 с подключением специалистов Службы
Рис.
3.
Алгоритм оказания Услуги 47 с автоматической обработкой запросов
Рис.
4.
Алгоритм оказания Услуги 48
Основными
особенностями рассмотренных выше алгоритмов являются:
1. Есть некоторые внешние источники заявок
на обслуживание поступающих на сервер информационной системы. В систему
поступает два типа заявок на оказание услуг - 47 и 48.
2. Для каждого типа поток заявок формируется
одинаково. Заявки приходят в систему через интернет от организаций и физических
лиц со всей России. Будем считать, что эти заявки поступают из 9 источников (по
часовым поясам России) со смещением на конкретную разницу времени в часовом
поясе: от +9 (Магаданское) до -1 часа
(Калининград) относительно Московского
(0). В целом в модели все будет выстраиваться относительно Московского времени.
3. Интенсивность поступления заявок в
каждом часовом поясе может быть разная в силу ряда причин (количества предприятий,
плотности населения, уровня компьютеризации и доступности Интернет).
Исследователь в модели может варьировать интенсивность потока заявок – общим
показателем интенсивности для каждого часового пояса. Задается общий для всех
закон генерации, с возможностью коррекции через индивидуальные коэффициенты для
каждого типа заявок.
4. Каждой заявке, после генерации
присваивается тип требуемого обслуживания – либо 47, либо 48.
5. После формирования заявка поступает в
кластер на сервер обслуживания. При этом фиксируются две очереди, для каждого
типа обслуживания
6. Существует два возможных случая
обслуживания заявки. Автоматическая услуга и полуавтоматическая услуга.
7. При автоматической услуге обслуживание заявки
осуществляется только компьютером, без участия человека. Чаще это обращения к
базе данных на пополнение базы документами, на поиск документа, проверка его
наличия и т.д. После выполнения автоматической услуги результат возвращается
заявителю.
8. Полуавтоматическая услуга означает
наличие в процессе обслуживания специалиста министерства. Т.е. обслуживание
распадается на три фазы – автоматическая фаза, обработка специалистом,
автоматическая отправка результатов заявителю.
9. На любой фазе обслуживания в обоих
режимах возможен случай, когда заявка вынуждена ждать начала обслуживания.
Тогда она встает в очередь к данной фазе.
10. Время обслуживания заявки на сервере
длится время, вычисленное в соответствии с функцией формируемой пользователем.
В процессе проведения экспериментов пользователь может менять либо саму
функцию, либо коэффициент пропорционального увеличения (уменьшения) времени.
11. После завершения периода, заданного
пользователем, моделирование завешается.
Таким
образом, для оценки эффективности функционирования информационных систем Службы
предлагается использовать имитационное приложение, включающее имитационную
модель, реализованную на языке моделирования GPSS. Постановка задачи на
разработку модели представлена выше и может служить базой для реализации
имитационного приложения.
ЛИТЕРАТУРА
1. Боев В. Д. Моделирование систем.
Инструментальные средства GPSS World Серия: Учебное
пособие. Изд. БХВ-Петербург , 2004 г. 368 стр.
2. Л. А. Осипов. Проектирование систем
массового обслуживания.Изд. Адвансед Солюшнз, 2011 г., 112 стр.
