книги из ГПНТБ / Зингер И.С. Обеспечение достоверности данных в автоматизированных системах управления производством

1. Контроль методом двойного счета широко распро­ странен при решении различных вычислительных задач как вручную, так и на ЭВМ. Сущность его состоит в том, что решение всей задачи в целом или отдельных ее частей, если оно занимает сравнительно короткое время, выпол­ няется дважды. Результаты сравниваются, и их совпаде­ ние считается признаком верности. При несовпадении решение повторяется до тех пор, пока не будут получены два одинаковых результата. В этом случае последнее ре­ шение принимается за правильное.

Достоинство метода — в его крайней простоте. При составлении, например, машинной программы необхо­ димо лишь предусмотреть сравнение результатов в неко­ торых контрольных точках, а также условный переход на продолжение решения (при совпадении результатов) либо на очередное повторение (при несовпадении результатов)

К важнейшим недостаткам двойного счета необходимо отнести следующие:

фактическое время Т' решения задачи значительно превышает время Т решения этой же задачи без контроля, особенно если ошибки встречаются часто и для их исправ­ ления необходимо повторять решение три или большеечисло раз. В случае решения задачи на ЭВМ отклонение

Т

т] = -jz называют коэффициентом производительности машины с программным контролем. При двойном счете его величина не может превышать 0,5;

повторение решения задачи или отдельных ее частей можно применять только тогда, когда исходные данные при решении не разрушаются, либо могут быть легко вос­ становлены:

в результате такого контроля обнаруживаются и ис­ правляются в основном только случайные ошибки, вы­ званные временными нарушениями в работе человеческих звеньев системы. Систематические же ошибки, появляю­ щиеся вследствие отказа, могут дать два одинаковых, но неправильных результата и поэтому не будут обнаружены.

Учитывая эти недостатки, двойной счет следует рас­ сматривать как вынужденную, но необходимую меру по­ вышения достоверности данных в системе обработки, обус­ ловленную отсутствием других, более эффективных средств контроля [27].

2. Контроль по методу усеченного алгоритма иногда выделяют в самостоятельный класс программно-логиче-

62

ских методов контроля. В этом случее контроль называют алгоритмическим. Алгоритмический контроль применяют для проверки правильности решения задач на ЭВМ. На основе анализа алгоритмов задач, реализуемых ЭВМ, строится так называемый усеченный алгоритм. При этом задача или ее часть решается как по полному алгоритму, обеспечивающему необходимую точность, так и по усечен­ ному алгоритму, который позволяет быстро получить ре­ шение, хотя и с меньшей точностью. Затем производится сравнение точного и грубого результатов. Если они рас- " Г о д я т ся па величину, большую, чем суммарная точность вычислений по грубому и точному методам, то произво­ дится повторение вычислений.

Усеченный алгоритм должен быть по своей длине и времени выполнения примерно на порядок меньше основ­ ного алгоритма. В этом случае производительность ЭВМ снижается примерно на 10% при незначительном (около 1 %) увеличении емкости памяти,

К недостаткам контроля по методу усеченного алго­ ритма следует отнести ограниченность применения такого „ контроля, так как не для каждого алгоритма можно по- 4 строить усеченный алгоритм, который бы по длине и вре­

мени выполнения отличался на порядок от основного.

3.Разновидностью счетных методов контроля приме­ нительно к обнаружению ошибок в машинных программах является просчет программы с выходом на заранее изве­ стный контрольный результат. Метод представляет один из способов, применяемых при проверке готовых программ

сцелью обнаружения и исправления ошибок, допущенных при написании программы.

4.Счетный контроль с получением контрольных сумм является основным методом контроля работы счетно-пер­ форационного оборудования. Метод находит разнообраз­ ное применение и при электронной обработке данных. Например, при передаче данных в АСОД все закодиро­ ванные слова, числа и символы передаваемой группы за­ писей суммируются на входе для получения контрольных сумм.

Контрольная сумма записывается и передается вместе с данными. На выходе производится повторное суммиро­ вание и контрольные суммы сравниваются. В автоматизи- -\_рованной системе обработки данных контрольные суммы могут быть получены с использованием вспомогательного

оборудования, например суммирующих машин,

§3

5.При счетном контроле с получением контрольных сумм складывались разнородные величины: номенклатур­ ные номера, числовые величины и т. п. Особенность ме­ тода получения контрольных итогов состоит в том, что контрольная сумма представляет итоговый результат сум­ мирования однородных величии и, следовательно, имеет определенную размерность (тонны, метры, рубли и т. п.).

6.Контроль методом счета записей. Записью назы­ вается точно установленный набор данных, характери­ зующих некоторый объект или процесс. Например, то­ варные чеки, балансы для расчета заработной платы, на­ ряды на выполнение работ, накладные для получения ка­ ких-либо материалов и т. д. Обычно различного рода за­ писи используются большими группами-массивами. В за­ висимости от используемых носителей данных массив за­ писей может быть организован в виде упорядоченных карточек либо в виде массивов, находящихся в памяти ЭВМЛВ последнем случае возможно произвести подсчет количества записей, содержащихся в отдельных масси­ вах. Это число записывается на магнитной ленте. При обработке соответствующего массива данных контроль­ ное число периодически проверяется с целью обнаружен ния потерянных или необработанных записей. Метод при­ годен для контроля работы ЭВМ.

7.Контроль формата (макета) документа представляет частный^случай контроля методом счета записей. При этом производится контроль количества слов в данном до­ кументе. Если количество слов в документе не фиксиро­ вано, то контролируется количество входящих в него групп слов.

8.Методы перекрестного счетного контроля приме­ няются как при ручной, так и при машинной обработке данных. Например, в табл. 5 сумма начисленной заработ­ ной платы минус сумма удержаний из нее дает суммарную величину выплат рабочим участка цеха (в руб.).

Метод перекрестного контроля — частный случай ба­ лансовых методов контроля.

9. Балансовые методы контроля широко применяются при ручной обработке данных в бухгалтерском учете (сба­ лансированность прихода и расхода) и т. д.

В автоматизированной системе управления предприя­ тием предполагается широкое использование матричных моделей. Матричная модель является удобным инстру­ ментом контроля прежде всего первичных учетных и пла-

64

полнительные связи между искомыми величинами. Ти­ пичными примерами таких связей являются связи между тригонометрическими функциями. Для обработки эконо­ мической информации более характерным является ис­ пользование взаимосвязи отдельных показателей между собой, оцениваемый коэффициентами множественной н парной корреляции. Например, размер выдачи деталей из цеха комплектации зависит от вида производства. Метод отличается точностью и эффективностью, приме­ няется при ручном и машинном контроле.

12.Проверка предельных значений, или метод «ви­ лок». В большинстве задач нетрудно заранее найти пре­ делы («вилку»), в которых должны находиться некоторые искомые величины. Это можно сделать, например, на ос­ новании приближенного анализа процессов, описываемых данным алгоритмом. Тогда в программе вычислений це­ лесообразно предусмотреть в определенных точках провер­ ку на нахождение переменных в заданных пределах. Та­ ким путем нельзя, конечно, контролировать правильность решения задачи с установленной точностью. Но можно об­ наружить грубые ошибки, которые' делают бессмыслен­ ным продолжение вычислений.

13.Метод статистического прогноза является разви­ тием метода «вилки», поскольку размер вилки может ди­ намически изменяться на основе статистической обра­ ботки данных предыдущих наблюдений за движением показателей.

В.Методы контроля, использующие избыточность информации. Большинство существующих методов кон­ троля, как схемных, так и программно-логических, осно­ вывается на введении в систему различного рода избыточ­ ности — структурной, временной или информационной. Характерный пример контроля, использующего избыточ­ ность информации, представляет контроль с помощью корректирующих кодов. Схемные методы контроля элек­ тронных цифровых вычислительных машин почти всегда основаны на применении избыточных или корректирую­

щих кодов.

•^Л 14. Контроль по методу избыточных цифр основан на добавлении к числу проверочной цифры и проведении затем некоторых преобразований полученного числа. Та­ кой прием применяется при проверке табельных номеров рабочих, шифра поставщика и т. д., где ошибка особенно нежелательна. Контрольная цифра при этом представляет

66

результат арифметических операций над номером и полу­ чается заранее заданным способом. Изменение контрольной цифры свидетельствует о неправильном написании номера. Существует много различных способов получения конт­ рольной цифры, например, делением номера на модуль и. Остаток от деления числа на г) принимается за контрольную цифру. Пусть т| = 9, тогда контрольная цифра числа 3471 будет 6 и составной номер — 34716.

Второй, более сложный, но часто применяемый способ приводится ниже.

2.Выбирается каждая (2г+1)-я цифра но- 567-2=1134 мера, и результат умножается на 2

Транспозиция номера, т. е. числа 74675, будет также иметь контрольную цифру 1. В этом недостаток данного метода.

Поэтому укажем еще один более совершенный способ получения контрольной цифры. Берется сумма парных произведений:

i = l

где Xi — разряды шифра; i + 1 — соответствующие веса. Нумерация разрядов шифра идет от младшего разряда к старшему. Эта сумма делится на 11, и дополнение остатка

от деления до 11 принимается за избыточный разряд, при­ писываемый шифру справа в качестве контрольного. При­ ведем ниже пример.

i =1

3* 67

Метод позволяет выявлять ошибки, допущенные при записи, перфорации и вводе шифров в ЭВМ.

15. При сравнении итоговых данных используются различные документы, которые формировались раздельно, но имеют общие данные, позволяющие сравнивать их меж­ ду собой. Например, контроль данных о выпуске готовых изделий на участке механической обработки можно осу­ ществить, сравнив количество выданных со склада заго­ товок, количество деталей, принятых мастером, и коли­ чество деталей, принятых ОТ К, за вычетом брака. Сравне­ ние происходит по трем различным документам, имеющим общую информацию — количество деталей.

16. Аналогичный контроль проводится, когда в каче­ стве контрольного выступает какой-либо «виешпий» по отношению к предприятию документ (годовой плаи в ы ­ пуска товарной продукции, нормируемый расход дефи­ цитных материалов и т. п.).

17.Метод двойных точек является частным случаем использования избыточной информации для целей кон­ троля. Если некоторый документ рассчитан на разных пользователей, то в нем может содержаться избыточная информация (например, наименование и номенклатур­ ный номер). Иногда такая информация специально вво­ дится для контроля.

18.Контроль, использующий принцип обратной свя­ зи, находит применение, например, при передаче и приеме данных: на приемной стороне осуществляется постоянный контроль (логическими методами, методами корректирую­ щих кодов и др.) верности принятых данных. При обна­ ружении ошибок на передающую сторону посылается по обратному каналу запрос на передачу дополнительных данных, уточняющих неверный отрезок сообщения.

Схемный метод эхо-контроля также основывается на использовании принципа обратной связи. В этом случае переданная группа данных возвращается на передающую сторону, где сравнивается с исходным сообщением, пред­ назначенным к передаче.

68

Г. Логические методы контроля основываются, как пра вило, на использовании смыслового значенияfданных их логичности, непротиворечивости, согласованности, а также на использовании накопленного опыта о поведе­ нии управляемого объекта и знании его характеристик.

19. Метод смысловых проверок относится к семанти­ ческому уровню изучения достоверности данных. Смыс­ ловые проверки применяются главным образом для об­ наружения грубых ошибок во входных (исходных) данных, либо для проверки результатов решения отдельных задач "на ЭВМ.ЧНапример, известно, что календарный месяц не может иметь нумерацию, превышающую число 12; число часов в неделе не превышает 168; иа изготовление детали подшипника не может расходоваться масляная краска и т. д. Кроме того, численное значение данных колеблется в каких-то пределах. В этом случае ошибка может быть обнаружена «по здравому смыслу». Так, заработная плата

Недостаток этого метода контроля в том, что иногда числовое значение данных не может быть оценено зара­ нее. В частности, в случае, когда задача решается впер­ вые.

20. Контроль по отклонениям аналогичен методу уп­ равления по отклонениям. Детальная проверка достовер­ ности данных производится лишь в том случае, когда зна­ чение данных неожиданно изменилось без существенных на то причин либо в значительной степени отличается от аналогичных значений предыдущих периодов. Например, если накладные расходы производственного подразделе­ ния длительное время были постоянными и затем резко изменились, то это свидетельствует о появлении ошибки и требует детальной проверки. В противном случае про­ верка, не производится.

Контроль по отклонениям по своему характеру во мно­ гом сходен с контролем методом смысловых проверок. Различие заключается в том, что этот метод пригоден при многократном решении одной и той же задачи. Он может использоваться для контроля достоверности исходных данных и результатов решения отдельных задач как на ЭВМ, так и вручную.

21 . Контроль заданной последовательности записей применяется при сортировке и обработке данных. При обработке в ЭВМ группе данных присваивается порядко-

69

вый номер. Номер регистрируется и передается вместе б данными. Нарушение последовательности порядковых номеров при проверке свидетельствует об ошибке.

22. При редактировании исходных данных перед вво­ дом их в ЭВМ, проверке программы или контроле выход­ ных данных могут быть обнаружены символы, цифры или знаки алфавита, которые либо вообще не применяются в данной системе обработки, либо применяются в необыч­ ной для них ситуации. Иногда этот метод контроля назы­ вают методом шаблонов (проверка наличия формальных признаков). Например, фамилия печатается с включением цифр среди букв алфавита, что свидетельствует о неис­ правностях в работе системы. Метод во многом сходен со смысловыми проверками верности данных и применяется при контроле слов в составе документа.

23. Контроль за временем решения задач на ЭВМ и периодичностью выдаваемых результатов является одним из логических приемов определения правильности работы: машины. Чрезмерное увеличение времени решения от­ дельной части по обработке данных на ЭВМ, в частности,, может свидетельствовать о «зацикливании» программы-

24. В некоторых случаях практикуется пересылка по-" лучаемых из ЭВМ данных в те отделы, которые готовили исходную информацию для задачи. В этих отделах полу­ чаемые результаты оцениваются и удостоверяются спе­ циалистами-экспертами. Метод экспертных оценок в зна­ чительной степени связан со смыслом проверяемых дан­ ных, хотя в принципе эксперт может использовать любой доступный ему метод контроля.

Д. Комбинированные и прочие методы контроля

25. Контроль по меткам применяется при проверке сохранности записаипых па магпнтпую ленту данных и при обработке данных в ЭВМ. Под термином метка пони­ мается закодированное сообщение, нанесенное на магнит­ ную ленту каждой отдельной бобины с магнитной лентой. «Читая» метку, ЭВМ определяет, та ли это бобина, кото­ рая требуется в данный момент для обработки. Кроме того, для предотвращения путаницы с катушками лент исполь­ зуются еще и механические устройства — специальные кольца. Метка содержит следующую информацию:

Обозначение метки. Серийный номер бобины.

Дату записи данных на магнитную ленту. Обозначение программы, к которой относится бобина.

70

Порядковый номер бобины (для массива данных, раз­ мещенных па нескольких бобинах).

Дата очистки лепты, т. е. дата, когда лепта может быть очи­ щена и, следовательно, станет пригодной для других целей.

26. Контроль методом следствия применяется при ре­ визиях хозяйственной деятельности предприятия, а также при различного рода проверках правильности обработки данных в АСОД. При этом к проверке привлекаются все необходимые данные и документы и производится повто­ рение процесса обработки данных от «входа» и до полу-

'чения результата. Контроль методом следствия подра­ зумевает проведение выборочной проверки достоверности данных. Кроме того, детальное повторение всех процедур по обработке проверяемой группы данных может быть за­ менено выполнением специальных контрольных процедур,

частично или полностью основывающихся на использо­ вании вышеописанных методов программно-логического контроля. В этом случае отличие, например, контроля методом двойного счета (при решении численных задач на ЭВМ или вручную) от контроля методом следствия заклю-

^ чается в том, что такое «следствие» производится обычно

vcnycTH некоторое время (часто значительное) после вы­ полнения расчетов. Последнее обстоятельство требует хранения в системе обработки данных всех видов исход­ ной информации, необходимой для проведения проверок.

27.Сущность метода контрольных испытаний заклю­ чается в том, что вызывается искусственное срабатывание программного аппарата для проверки работоспособности всей системы. Например, в состав комплекта деталей вво­

дятся «искусственные» детали, которых фактически па складе нет, а приходо-расходные документы вводятся с пульта ввода, размещенного в вычислительном центре, для проверки функционирования системы. Если система на ввод документов по «искусственным» деталям срабаты­ вает нормально, то причину ошибок (в случае их возник­ новения) следует искать при оформлении документов на рабочих местах [17].

28. Необходимость проведения проверок различного рода отчетных документов предприятия, смет, заявок, ведомостей на выплату заработной платы и т. п. и исполь­ зование в качестве основного инструмента контроля элек­ т р о н н о й вычислительной техники требует разработки и

'применения специального вида машинных программ для контроля достоверности выходных данных.

71