Метод оценки ресурсоемкости реконфигурации инфокоммуникационных систем при изменении требований назначения

Развитие инфокоммуникационных систем привело к существенному увеличению их структурной и функциональной сложности. Количество телекоммуникационных услуг, предоставляемых абонентам, значительно увеличивается. Изменение технических возможностей по предоставлению портфеля инфокоммуникационных услуг, с одной стороны, а предпочтения абонентов в получении современных сервисов, с другой стороны, определяют изменения требований назначения мультисервисных инфокоммуника-ционных систем. Основными причинами изменения требований назначения из-за внешних условий являются [1; 2]:

‒ внешние условия по отношению к организации-заказчику (требования рынка и регуляторов);

‒ изменение самой организации (организационно-штатные и нормативные изменения);

‒ возможности и ограничения поставщика ин-фокоммуникационных услуг (влияние технических и технологических решений и ограничений).

Изменение требований приводит к необходимости реконфигурации многофункциональной инфокоммуникационной системы на основе процесса непрерывного улучшения [3]. Анализ отдельных инфокоммуникационных систем показывает, что для них характерно значение коэффициента динамики требований назначения на уровне 0,10‒0,35 в год. Выполнение мероприятий реконфигурации требует ресурсного обеспечения. В рамках планирования развития системы необходимо оценивать потребности в ресурсах всех видов, необходимых на модернизацию системы.

Известные подходы к оценке ресурсоемкости развития многофункциональных систем требуют разработки проектов модернизации (эскизных или технических предложений), предполагающих длительную и трудоемкую работу. При принятии решений на развитие многофункциональной системы целесообразны приближенные оценки потребных ресурсов в зависимости от величины изменения требований. Отсутствие решения проблемы оценки ресурсоемкости реконфигурации при неполноте описания системы определяет актуальность разработки метода оценки ресурсоёмкости изменения требований назначения реконфигурируемых инфокоммуни-кационных систем.

Постановка задачи

Задача оценивания динамики требований назначений имеет следующую постановку։

Рассматривается сервис-ориентированная модель многофункциональной инфокоммуникаци-онной системы, в рамках которой она может быть представлена в виде множества функциональных компонентов [4]: S = { s i } , i = 1 .. n . К многофункциональной системе относят систему функциональных требований QR _ф. Под воздействием внешних факторов требования назначения изменяются: QR _ф — —■ QR _фн. Изменение системы требований приводит к снижению уровня пригодности системы K _г. Изменение системы реализуется набором мероприятий модернизации։ M . s ——— ^ф,н ) _>  s н . На реконфигурацию многофункциональной системы затрачиваются ресурсы времени, материалов (денежные) и труда։ R = rt-r., rl\ ,

Требуется։ разработать механизм оценивания ресурсоемкости модернизации системы А : R = А ( QR ( t ) ) при изменении требований назначения многофункциональной системы.

Обзор подходов к оцениванию ресурсоемкости реконфигурации инфокоммуникационных систем

Вопросы оценивания ресурсоемкости модернизации и реконфигурации инфокоммуникацион-ных систем широко рассматриваются с позиций калькуляции оценок совокупных затрат по всем отдельным проектам модернизации (по каждому функциональному компоненту).

По каждому проекту модернизации по всем видам ресурсов оценка может быть выполнена на основе метода нормативов. Для этих целей могут быть применены государственные элементарные сметные нормы. Однако их применение требует значительной проработки проекта. При отсутствии полного проекта применяются методики оценивания на основе наиболее важных показателей проекта. Среди таких методик могут быть рассмотрены: СОСОМО (COnstructive COst MOdel), SLIM (Software Lifecycle Management), PERT (Project evaluation and Review Technique), COSYSMO (COnstructive SYStem engineering cost MOdel), SEER SEM (SEER for Software), IF-PUG FPA (International Function Point Users Group Function Point Analysis), MkII FPA (Mk II Function Point Analysis) [5; 6]. Исходные идеи указанных методик учитывают размер проекта, квалификацию исполнителей и сложившуюся в организации ресурсоемкость выполнения отдельных операций. Учет особенностей реализации проекта модернизации обеспечивается применением нечетких данных [7]։ использование лингвистических переменных с переводом в поправочные коэффициенты регрессионных уравнений; нечеткие множества [8], с использованием которых описываются значения исходных параметров; а также нечетко-интервальные описания представления итоговых оценок ресурсоемкости [9].

Задача получения априорных оценок ресурсо-емкости реконфигурации инфокоммуникацион-ных систем имеет общий подход с задачей оценивания ресурсоемкости реализации НИОКР, для которых известны методики нечеткого экспертного оценивания [10], параметрического оценивания на основе аналога [11]. При этом в параметрических моделях в качестве исходного объекта может рассматриваться как проект-аналог, так и результат реализации проекта (модернизированная инфокоммуникационная система). Задача оценивания решается как применительно к полной ресурсоемкости, так и по ее отдельным составляющим (трудоемкости, материалоемкости и оперативности). В [12] определена параметри-

Рисунок 1. Преобразование системы требований

ческая модель трудоемкости программного продукта на основе анализа сложности разрабатываемого объекта, учитывающая его структурную и функциональную сложность. B [13] определена многопараметрическая модель расчета трудоемкости разработки программного обеспечения на основе аналога с использованием 8 поправочных коэффициентов (по каждому их которых определены возможные значения). Апостериорные оценки получают с использованием статистических методов, которые позволяют рассчитывать фактическую потребность в ресурсах на реализацию ИТ-системы [14; 15].

Отмечается необходимость в рамках выполнения процесса управления требованиями и их изменениями для снижения перепроектирования многофункциональных систем в процессе ее разработки из-за нечеткости описаний [16]. Оценка ресурсов на внесение изменений в систему выполняется на основе трассировки системы требований, отмечается необходимость оптимизации портфеля услуг ‒ выполнения текущей системы требований на основе многопараметрической оценки пригодности [17]. Анализ известных методов показывает, что данные методы оценивания ресурсоемкости реконфигурации требуют наличия значительного уровня проработки проекта. Таким образом, вопрос априорного оценивания изменения требует проработки применительно к инфокоммуникационным системам.

Модель изменения требований назначения

Описание системы требований в соответствии с целеориентированным подходом может быть выполнено с использованием методологий NFR Framework, i*/Tropos, KAOS methodology и GoalBased Requirements Analysis Method [18; 19]. Система требований QRф к многофункциональной системе в заданный момент времени может быть представлена иерархией над частными требованиями:

QR _ф = ( CR { qr } , E) ,             (1)

где CR ‒ набор комплексных требований назначения; { qr } - множество функциональных требований назначения; E ‒ отношения (зависимости) между требованиями. При этом E = { CR и { qr } } х { qr } = { e } , e ‒ отношения зависимости между двумя требованиями, множество листьев совпадает с { qr } .

B соответствии с [20; 21] изменение требований реализуется путем следующих базовых операций:

U qr = Create , Delete , Modify) ,        (2)

‒ операция создать (добавить) требование Create ( qr N _{+ 1} ) реализует добавление нового требования к системе требований назначения;

• - операция удалить требование Delete ( qr i ) реализует удаление существующего требования;

• ‒ операция изменить (модифицировать) требование Modify ( qr i ) реализуетизменениетребо-вания.

B соответствии с [21] наличие взаимосвязей по входам и выходам между требованиями приводит к необходимости добавления, удаления и модификации связей между требованиями. B общем случае это приводит к 8 типам операций изменения требований.

Исходя из практики, изменение системы требований реализуется итеративно, таким образом, за один цикл изменения реализуется несколько управляющих воздействий преобразования си-стемытребований: U = { и } (рисунок 1).

QR , -^ QR_{; +} i .            (3)

Рисунок 2. Общая схeма оцeнки рeсурсоeмкости рeализации измeнeния трeбований

Оценка ресурсоемкости реализации изменения требований с использованием нечетких методов

Следует отметить, что необходимость оценки интенсивности изменения требований заключа- ется в возможности получения оценок ресурсов, необходимых на сопровождение таких изменений. Возможно оценивать количество ресурсов Rˆ , необходимых на развитие многофункциональных систем. В общем случае предполагается, что оценку ресурсоемкости процесса развития можно выполнить на основе значения показателя интенсивности изменения требований. При предположении о линейной зависимости ресурсоем-кости и важности функционального компонента могут быть получены следующие оценки։

Приближенная оценка ресурсоемкости։

R пР _=u R мфс ,

где R ^мфс ‒ рeсурсоeмкость развёртывания многофункциональной системы; и - показатель интенсивности измeʜeʜия трeбований назначeʜия.

и =

A QR

A T ’

n

A QR = v = ^v i, i =1

где A QR - совокупные изменения системы требований за промежуток времени A T ; v i - коэф-фициeʜт измeʜeʜия трeбований на i -м тактe.

Уточнeнная оцeнка рeсурсоeмкости:

N

R у = Х k i ( U i ) R i ,                (6)

i = 1

гдe Ri ‒ рeсурсоeмкость развёртывания функционального компонeнта, рeализующeго соот-вeтствующую функцию (при добавлeнии нового функционального компонeнта используeтся мe-тод аналога); ki ‒ коэффициeнт измeнeния рe- сурсоeмкости в зависимости от вида измeнeния трeбования.

В общeм случаe расчeт оцeнки по выражeнию (6) связан с нeкоторыми нeточностями в связи с измeнeниeм рeсурсоeмкости от вида измeнeния трeбований u_i.

Анализ многофункциональных инфокомму-никационных систeм показываeт, что вид измeнe-ния трeбований в срeднeм оказываeт различноe влияниe на сложность рeализации функциональных возможностeй многофункциональной систe-мы. Наибольшee влияниe оказываeт добавлeниe нового трeбования։ коэффициeнт измeнeния рe-сурсоeмкости варьируeтся от 0,8 до 1,3 (мeньшee значeниe коэффициeнта возможно за счeт внe-дрeния новых тeхнологий, а большee значeниe за счeт eдиничности работ). Удалeниe трeбований сущeствeнно зависит от области приложeния систeмы։ для программных инфокоммуникаци-онных систeм оно близко к нулю, а для сложных организационно-тeхничeских можeт составлять до 0,3, что связано с расформированиeм обeспe-чивающeй систeмы. Измeнeниe трeбований ока-зываeт промeжуточный вклад в рeсурсоeмкость.

Подход к оценке ресурсоемкости реализации изменения требований с использованием нечетких методов

Учeт нeточности описания характeристик многофункциональных инфокоммуникационных систeм можeт быть рeализован путeм использования нeчeтких оцeнок рeсурсоёмкости. В качeствe таковых в работe рассматриваются интeрвальный мeтод и нeчeткиe трeугольныe числа.

В рамках одной многофункциональной систe-мы оцeниваeмый процeсс измeнeния функционального компонeнта можeт отличаться от анало-

Таблица 1. Значения поправочного коэффициента при интервальном представлении оценок ресурсоемкости

Лингв. оценка	Оператор изменения требования
	Добавление	Изменение	Удаление
Обыч.	[0,7;1,0]	[0,0;0,4]	[0,0;0,1]
Выс.	[0,9;1,1]	[0,2;0,6]	[0,0;0,2]
Знач.	[1,0;1,3]	[0,4;0,8]	[0,0;0,3]

Таблица 2. Значения поправочного коэффициента при представлении оценок ресурсоемкости в форме нечётких треугольных чисел

Лингв. оценка	Оператор изменения требования
	Добавление	Изменение	Удаление
Обыч.	<0,9;0,2;0,2>	<0,2;0,2;02>	<0,0;0,0;0,1˃
Выс.	<1,0;0,3;0,2>	<0,4;0,2;02>	<0,0;0,0;0,2>
Знач.	˂1,1;0,2;0,2˃	<0,6;0,2;02>	<0,1;0,1;0,2>

га (исходного компонента) новизной, сложностью реализации и научно-техническим уровнем. Определение оценок ресурсоемкости предполагает экспертное определение отличий от проекта аналога в форме лингвистических оценок:

^ = Ков , У слож , V кач } , ⁽⁷⁾ где у _нов - оценка уровня новизны функционального компонента; у _слож - оценка уровня сложности; у кач - оценка научно-технического уровня. Значения факторов задаются для многофункциональной системы на основе ретроспективного анализа (рисунок 2) и уточняются на каждом шаге цикла принятия решений.

Оценка ресурсоемкости реконфигурации, таким образом, может быть выполнена путем умножения частных оценок ресурсоемкости проекта-аналога (на основе функционального требования) на соответствующие поправочные коэффициенты, отражающие влияние соответствующих факторов:

R = К ^р х R * , (8) где R_i ^* ‒ οценка ресурсоемкости создания функционального компонента - аналога; К ^р = к _слож х х к _нов к _кач - поправочный коэффициент, рассчитываемый на основе значения факторов.

Совокупная уточненная оценка ресурсоемко-сти рассчитывается по формуле:

R ^р = Z R = £ к ^р х R * . (9) ii

При этом значения поправочного коэффициента рассчитываются отдельно по классам операций изменения требований назначения:

рррр

K {Kc;Km;Kd }, где Kcр, Kmр , Kdр ‒ поправочные коэффициенты при оценке ресурсоемкости в задачах создания, модификации и удаления требований назначения.

На каждом шаге управления изменениями требований назначения выполняется уточнение поправочных коэффициентов с целью минимизации ошибки оценивания ресурсоемкости внесения изменений:

^к H = argmin ^ A R ( ^R, К , qr ) ;

^н (10)

A R n + i = R „n ₊ i — R^ ^ К H =^ ( К р , A R ) .

Использование интервального метода для оценивания ресурсоемкости

Каждый поправочный коэффициент при использовании интервального метода задается интервалом К ^р: к = [ к _min, к _max ] . Значение ресурсо-ёмкости функционального компонента аналога может быть также задано в интервальной форме.

Для расчета значений ресурсоемкости в соответствии с выражениями (8) и (9) заданы операции сложения:

• ^к 1 ^{+ к} 2 = [ ^k 1 ,min ^{+ к} 2 ,min , ^к 1 ,тах ^{+ к} 2 ,max ] , умножения:

• к х к, = I к х L ,к хк I.

1     2 L 1 ,min 2 ,min , 1 ,max      2 ,max J

Значения поправочного коэффициента задаются путем присвоения лингвистической оценки влияния изменения функционального требования. Введено три лингвистических оценки, устанавливающих различия в комплексном уровне (7) сложности, качества и новизны функционального требования.

Использование нечетких треугольных чисел для оценивания ресурсоемкости

При применении нечетких треугольных чисел каждый поправочный коэффициент задается нечетким треугольным числом: к = ^ a , а , р^.

Для расчета значений ресурсоемкости в соответствии с выражениями (8) и (9) заданы операции сложения [22]:

к 1 + к 2 = ( ^а 1 + ^а 2 , ^а 1 + а ₂ , Р 1 + в ₂),

умножения:

к 1 х к 2 = ( а 1 х а 2 , а ₂ а 1 + а 1 а ₂ , а ₂ р 1 + а 1 в ₂ ),

дефаззификации:

к =

J Рxц(x)dx

[ Рц(x)dx а-а v 7

где ц ( x ) - функция принадлежности нечеткого числа:

ц ( x ) = <

1 +

1 -

x —

a

а

x —

a

в ,

x <  а ;

x >  а .

Рисунок 3. Расчет показателя ресурсоемкости (трудоемкости) реализации изменения требований назначения

Расчет ресурсоемкости изменения требований назначения многофункциональной инфокоммуникационной системы

Рассмотрим пример расчета ресурсоемко-сти изменения требований назначений на основе сис темы требований из 8 показателей назначения (рисунок 3), объединенных в три группы услуг (голос, видео и передача данных). Цикл изменения требований предполагает добавление, удаление и модификацию по одной частной инфокоммуникационной услуге. Не снижая общности подхода в работе, рассмотрен показатель трудоемкости (на рисунке представлены оценки трудоемкости реализации соответствующих функциональных требований в человеко-месяцах).

Приближенная оценка ресурсоемкости:

R - =u R ^мфс ^v^R;

R ^пр = 0 , 162 x 115 = 18 , 63 .

Расчёт оценок ресурсоемкости интервальным методом:

R ^P = R 9 P + R ₄ ^P + R 6 ;

R ^P = K^ >  R 9 * + K^ >  R 4 + K^ >  R * ;

R ^P = 15 - [ 0 , 7 ; 1 , 0 ] +

+ 10 - [ 0 , 0 ; 0 , 3 ] + 22 - [ 0 , 2 ; 0 , 6 ] ;

R ^P = [ 10 , 5 ; 15 , 0 ] + [ 0 , 0 ; 3 , 0 ] +

+ [ 4 , 4 ; 13 , 2 ] = [ 14 , 9 ; 31 , 2 ] .

Расчёт оценок ресурсоемкости нечетким методом:

R ^P = R 9 ^P + R ₄ ^P + R ₆ ^P;

R ^P = K 6 >  R 9 * + K t™ >  R 4 + K ^c >  R 6 * ;

R ^P = 15 - (0 , 9 ; 0 , 2 ; 0 , 2) + 10 - (0 , 1 ; 0 , 1 ; 0 , 2) +

+ 22 - (0 , 4 ; 0 , 2 ; 0 ,2);

R ^P = (13 , 5 ; 3 , 0 ; 3 , 0) + (1 , 0 ; 1 , 0 ; 2 , 0) +

+ (8 , 8 ; 4 , 4 ; 4 ,4) = (23 , 3 ; 8 , 4 ; 9 ,4);

R ^P = 23 , 63 .

Результаты расчета показывают, что приближенная оценка входит в треугольную и интервальную оценки, однако имеет некоторые отличия от среднего из-за недоучета мероприятий вывода функциональных компонентов из эксплуатации вследствие исключения требований назначения.

Заключение

Изменение условий развития многофункциональных инфокоммуникационных систем приводит к увеличению интенсивности изменения требований назначения. Это определяет необходимость реконфигурации инфокоммуникацион-ной системы и планирования затрат ресурсов на непрерывное обеспечение процесса развития.

Для получения приближенных оценок ресур-соёмкости реализации изменения требований предложен подход на основе нечетких лингвистических оценок. Этот подход позволяет на основе изменения системы требований рассчитывать непосредственно в рамках процесса управления требованиями также и оценки ресурсов на процессы реконфигурации. Тем самым это позволя- ет на ранних стадиях цикла принятия решений иметь оценки ресурсоемкости процесса реконфигурации.