Прогноз нагрузки аппаратной мощности информационной системы при помощи цифровых двойников информационных ресурсов

Институт информатики и телекоммуникаций

Кафедра информационно-управляющих систем

Направление: 09.04.01 Информатика и вычислительная техника

Магистерская программа: Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем

ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА

Вид ВКР: магистерская диссертация

Прогноз нагрузки аппаратной мощности информационной системы при помощи цифровых двойников информационных ресурсов

В магистерской диссертации изучены и обработаны исходные данные публичной библиотеки Сиэтла, проведен обзор инструментов анализа процессов и аналитическая обработка журнала событий. Выполнено создание цифрового двойника информационного ресурса. По итогам исследования была спрогнозирована модель жизненного цикла информационного ресурса, по которой можно подобрать мощность на оборудование, на примере библиотечных информационных ресурсов.

Ключевые слова: Цифровой двойник, Цифровой двойник организации Управления мощностями, жизненный цикл, информационный ресурс.

Объектом исследования является публичная библиотека Сиэтла.

Предметом исследования: данные библиотечных информационных ресурсов публичной библиотеки Сиэтла.

Целью данной работы является создание цифрового двойника информационного ресурса, который позволит сделать прогноз сетевых мощностей на основе цифрового следа.  

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1) изучение данных, предоставленной библиотекой Сиэтла;

2) обработка данных для дальнейшей работы при помощи Python;

3) проведение аналитической обработки информации;

4) создание цифрового двойника с помощью Numpy;

5) прогнозирование сетевых мощностей на основе цифрового следа.

Актуальность работы заключается в частичном решении задачи управления мощностями, связанной с прогнозированием сетевой нагрузки при обращении к ИР.

Научная новизна: впервые на базе классификации информационных ресурсов Дублинского ядра метаданных и бизнес-процессов при ИТ-менеджменте предложено решение задачи при помощи цифрового двойника информационного ресурса, созданного с помощью линейной регрессии.

Практическая значимость работы

Прогноз сетевых мощностей на основе цифрового следа ИР можно делать для любых организаций, в различных отраслях для повышения эффективности работы.

Работа включает в себя четыре раздела. В первом разделе представлено описание цифровых двойников информационных ресурсов. Во-втором разделе рассмотри управления мощностями, затраты и проблемы информационных ресурсов. В третьей главе рассмотрена предметная область, объекта исследования, методы статистического анализа и анализ временных рядов при помощи линейной регрессии. В четвертом разделе содержит подготовку и обработку исходных данных к исследованию, а также построение линейной регрессии, для прогноза и подбора на мощность оборудования.

В результате данной выпускной квалификационной работы проводится анализ результатов выполнения поставленных задач и общих результатов работы.

Содержание

Введение. 7

Глава 1 Цифровые двойники электронных информационных ресурсов. 10

1.1   Понятие информационного ресурса. 10

1.2   Цифровые двойники. 27

Глава 2 Управления мощностями. 31

2.1 Основные понятия. 31

2.2 Цели процесса. 32

2.3 Виды деятельности. 37

2.4 Контроль процесса. 41

2.5 Проблемы и затраты.. 43

2.6 Балансировка нагрузки. 45

Глава 3 Обзор предметной области. 49

3.1 Описание объекта исследования. 49

3.2   Жизненный цикл информационных ресурсов. 50

3.3. Python. 51

Глава 4 Аналитическая обработка. 54

Заключение. 63

Список использованных источников. 64

Список использованных источников

1.       A A Popov, A K Ovsyankin, E V Gorshkov, T N Filipkina and E I Trishkina. The problem of the optimal timing of equipment change taking into account the life cycle of information resources. Journal of Physics: Conference Series 1679 (2020) 032035. doi:10.1088/1742-6596/1679/3/032035.

2.       Amstutz A. E., Computer Simulation of Competitive Market Response, Massachusetts Institute of Technology Press, Cambridge Mass., 1967.

3.        Bekey G. A., Karplus W. J., Hybrid Computation, Wiley, Inc., New York, 1968; есть русский перевод: Беки Дж., Карплгос У., Теория и применение гибридных вычислительных систем, изд-во «Мир», М., 1971.

4.       M G Dorrer, A A Popov and A N Bartuzanova. Analysis of the life cycle of a library information resource using Process Mining technology. Journal of Physics: Conference Series 1582 (2020) 012024. doi:10.1088/1742-6596/1582/1/012024.

5.       M G Dorrer and A A Popov. Application of Process Mining technology to analyze the correspondence of life cycles of information resources to a generalized model. Journal of Physics: Conference Series 1679 (2020) 032058. https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1742-6596/1691/1/012070.

6.       Meir R. C. et al., Simulation in Business and Economics, Prentice-Hall, Inc., Englewood Cliffs, N. J., 1969.

7.       IEEE 1484.12.1-2002. Learning Object Metadata standart. New York: IEEE, 2002.

8.       Fishman G. S., Kiviat P. J., The Analysis of Simulation-Generated Time Series, Management Science, v. 13, No 7, Mar. 1967.

9.       M G Dorrer, A A Popov, E I Trishkina and N A Romanov. Building a GERT model of life cycle of educational and scientific information resources using Process Mining technology. Journal of Physics: Conference Series 1691 (2020). https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1742-6596/1691/1/012070.

10.  Доррер М.Г., Попов А.А., Бартузанова А.Н. Применение технологии Process Mining к анализу жизненного цикла библиотечных информационных ресурсов// Системы управления и информационные технологии, №3(81), 2020. – С. 51-54.

11.  А.А. Попов, М.Г. Доррер, А.Г. Доррер, Е.И. Тришкина, Н.А. Романов. Подход к построению прогностической модели жизненного цикла информационных ресурсов на базе стохастических GERT-сетей и технологии PROCESS MINING. // Информатизация и связь. 2020. №5. С. 64-69.

12.  Барсегян А.А., Куприянов М.С., Холод И.И. «Анализ данных и процессов 3-е издание». Текст: электронный.

13.  Доррер, Г.А. Теория информационных процессов и систем: Учебное пособие для студентов специальности 230201.65 - «Информационные системы и технологии» / Г.А. Доррер. – Красноярск: СибГТУ, 2009а последние годы . – 202 с.

14.  Подчукаев В.А. Теория информационных процессов и систем: Учеб. пособие для вузов/ В.А. Подчукаев. – М.: Гардарики, 2007. – 207с. Текст: электронный.

15.  Попов, А.А. Исследование жизненного цикла электронных информационных ресурсов/ Г. А. Доррер, К.В. Сысенко // Вестник СибГАУ. - 2009. - № 2. - С. 128-132. Текст: электронный.

16.  Антопольский, А.Б. Информационные ресурсы России: Научно-методическое пособие/ А.Б. Антопольский. – М.: Издательство «Либерея», 2004. – 424с. Текст: электронный.

17.  Аюшеева, Н.Н. Схема метаданных метакаталога информационных образовательных ресурсов/ Н.Н. Аюшеева // Проблемы качества, безопасности и диагностики в условиях информационного общества: Тез. Всерос. науч.-практ. конф. - Сочи, 2004. - С. 187. Текст: электронный.

18.  Информационное обслуживание в библиотеках: электронные библиографические ресурсы: науч.-метод. пособие / [Н. В. Абакшева и др.]; Рос. нац. б-ка, Рос. библ. ассоц. - Санкт-Петербург: Рос. нац. б-ка, 2013. –200 с.

19.  Жукова, С. А. Моделирование и оптимизация структуры информационного ресурса: Автореф. дисс. канд. техн. наук/ С.А. Жукова. Ижевск: ИжГТУ, 2008. - 18с. Текст: электронный.

20.  Жемайтис, P.E. Представление электронных информационных ресурсов научной библиотеки СибГТУ / . P.E. Жемайтис, К.В. Аванесова // Девятая Международная конференция по финансово-актуарной математике и смежным вопросам, СФУ, 2010. — С.145-148. Текст: электронный.

21.  Клюев, В.К. Основы инициативной хозяйственной деятельности библиотеки/ Клюев В. К., — М.: Изд-во Моск. гос. ун-та культуры, 1998. -93 с. Текст: электронный.

22.  Попов, А.А. Исследование жизненного цикла электронных информационных ресурсов в библиотеках вузов Красноярска/ Г. А. Доррер, К.В. Сысенко // Девятая Международная конференция по финансово-актуарной математике и смежным вопросам, СФУ, 2010. -№2. С. 140-144. Текст: электронный.

23.  Попов, А.А. Модель жизненного цикла электронных информационных ресурсов/ Г. А. Доррер, К.В. Сысенко // Восьмая Международная конференция по финансово-актуарной математике и смежным вопросам, СФУ, 2009. -№2. С. 32-38. Текст: электронный.

24.  Кемени, Дж. Конечные цепи Маркова/: Кемени, Дж., Снелл Дж. – М., Наука, 1970. - 450с. Текст: электронный.

25.  Риордан, Дж. Вероятностные системы обслуживания/ Дж. Риордан // М.: Связь, 1966. – 184 с. Текст: электронный.

26.  Сляднева Н. А. Информационно-аналитическая деятельность: проблемы и пер­спективы/ Н. А. Сляднева // Информ. ресурсы России. – 2001. – № 2. – С. 14–21. Текст: электронный.

27.  Башмаков, А.И. Систематизация информационных ресурсов для сферы образования: классификация и метаданные /А.И. Башмаков, В.А. Старых // М.: "Европейский центр по качеству", 2003. - 384 с. Текст: электронный.

28.  Доррер, Г.А. Методы моделирования дискретных систем: учебное пособие/ Г.А. Доррер. – Красноярск: СибГТУ, 2004. – 202 с. Текст: электронный.

29.  Доррер, Г.А. Основы теории управления: учебное пособие/ Г.А. Доррер. – Красноярск: СибГТУ, 2003. – 228 с. Текст: электронный.

30.  Информационные технологии. Информационный потенциал общества [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://phys.bspu.by/static/lib/inf/posob/stu_m/glaves/glaval/g1_1_2.htm

31.  Анализ применения метаданных в электронных библиотеках информационных ресурсов [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://cyberleninka.ru/article/n/analiz-primeneniya-metadannyh-v-elektronnyh-bibliotekah-informatsionnyh-resursov

32.  Seattle Library Checkout Records 2015 [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.kaggle.com/seattle-public-library/seattle-library-checkout-records

33.  Кокорев Д.С., Юрин А.А. Цифровые двойники: понятие, типы и преимущества для бизнеса [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://cyberleninka.ru/article/n/tsifrovye-dvoyniki-ponyatie-tipy-i-preimuschestva-dlya-biznesa/viewer

34.  Романовский В.С., Цифровой двойник как основа цифрового проектирования и моделирования [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/download/elibrary_41718442_63140542.pdf. Текст: электронный

35.  Цифровая тень и цифровой след [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.hwp.ru/articles/TSifrovaya_ten_i_tsifrovoy_sled___novaya_ugroza_dlya_chelovechestva_21/?PAGEN_1=3

36.  Основы линейной регрессии [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://statistica.ru/theory/osnovy-lineynoy-regressii/

37.  Линейная регрессия [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://wiki.loginom.ru/articles/linear-regression.html

38.  Прохоров А., Лысачев М. Цифровой двойник. Анализ, тренды, мировой опыт [Электронный ресурс] – Режим доступа: https://fea.ru/news/7456.

39.  Тельнов Ю.Ф. Цифровые двойники и цифровая трансформация предприятия [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=44291098

40.  Пономарев К.С., Феофанов А.Н., Гришина Т.Г. Стратегия цифрового двойника производства как метод цифровой трансформации предприятия [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=41318899

41.  Пономарев К.С., Шутиков М.А., Феофанов А.Н. Цифровой двойник как инструмент цифровой трансформации предприятия [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/download/elibrary_41866483_23383767.pdf

42.   Лоскутов А.Ю. Анализ временных рядов [Электронный ресурс].Режим доступ: https://chaos.phys.msu.ru/loskutov/PDF/Lectures_time_series_analysis.pdf.

43.  Основы линейной регрессии [Электронный ресурс]. Режим доступ: https://habr.com/ru/post/514818/

44.  Ниессен, Ян. Введение в ИТ Сервис-менеджмент [Электронный ресурс]. Режим доступ: http://allitil.ru/book/42-vvedenie-v-itsm.-glava-1..html

45.  Анализ временных рядов с помощью python [Электронный ресурс]. Режим доступ: https://habr.com/ru/post/514818/

46.  Dublin Core Metadata Element Set: Reference description Электронный ресурс. / DCMI. — Version 1.1. — Электрон. Текстовые дан-USA: DCMI, 1999 [Электронный ресурс].Режим доступа: http://dublincore.org/documents/dces%20/

47.  American Productivity & Quality Center. Electronic resource. Mode of access: [Электронный ресурс]. Режим доступ: http://www.apqc.org/

48.  IEEE 1074-1995. Процессы жизненного цикла для развития программного обеспечения [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://Itsc.ieee.org/

49.  IEEE 1074-1995. Процессы жизненного цикла для развития программного обеспечения [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://Itsc.ieee.org/

50.