CC BY
52
With the development of world economy the Arctic region purchases the great value and becomes global competition arena for transport streams and natural resources and his relevance is due of national interest protection. For decision this task one of the priority direction is the forming special communication system for providing the resistance control units in Arctic zone.
Key words: Arctic zone, communication, communication system.
Kalmykov Denis Alexandrovich, teacher,dekac29@,mail.ru, Russia, Saint Petersburg, Military Communication School
УДК 004.9
МОДЕЛЬ ОЦЕНИВАНИЯ УСТОЙЧИВОСТИ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ КРИТИЧЕСКИВАЖНЫМИ ОБЪЕКТАМИ В УСЛОВИЯХ ДЕСТРУКТИВНЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ
М.А. Прохоров
Опираясь на функционально-кибернетическую концепцию оценивания качества сложных организационно-технических систем, использованную в рамках квалиметри-ческого подхода, встатьеразработана модель оценивания устойчивости АСУ КВО. Разработанная модельоценивания устойчивости АСУ КВО позволяет получить представление о конкретной последовательности операций по оцениванию сложных систем, определить перечень должностных лиц ответственных за предоставление частных оценок вверенных подсистем АСУ КВО, определить инструментарий необходимый для осуществления оценивания на всех иерархических уровнях системы и самое главное позволяет исследовать качественные характеристики процесса оценивания устойчивости.
Ключевые слова: модель,оценивание, устойчивость,автоматизированные системы управления,критически важный объект.
В соответствии с Указом Президента № 203 от 09.05.2017 г. для решения задач государственного управления, обеспечения обороноспособности Российской Федерации создана совокупность автоматизированных систем управления критически важными объектами (АСУ КВО), нарушение функционирования которых может стать причиной наступления тяжелых экономических, экологических и политических последствий.
В связи с особой важностью АСУ КВО к ним предъявляются жесткие требования по устойчивости функционирования, как главному атрибуту их качества. Следует отметить, что сама проблема устойчивости сложных организационно-технических систем имеет два аспекта: обеспечение и оценка устойчивости[1]. В настоящее время наиболее освещенным является первый аспект, а вопрос оценивания остается менее проработанным.
220
Сегодня существует ряд методологических принципов в оценивании качества сложных организационно-технических систем, среди которых следует особо выделить оценивание с применением квалиметрического подхода [2]. При этом под оцениванием качества сложных организационно-технических систем понимается особый тип деятельности, направленный на формирование суждений об объекте оценки, под которым подразумеваются качество, определенные подмножества свойств или отдельное свойство [3].
В соответствии с ГОСТ 34.003 - 90 устойчивость как качество АСУ обеспечивается помехоустойчивостью, надежностью и живучестью. В связи с широким применением систем помехоустойчивого кодирования при передаче информации в АСУ КВО целесообразно сделать допущение, что ошибки, возникающие при приеме информации, будут гарантированно обнаруживаться и исправляться в полном объёме, то есть вероятность безошибочной доставки информации в АСУ будет равна единице [4]. Это позволит без потери смысла рассматривать качество как интегральное свойство, состоящее из надежности и живучести.
Для правильного понимания взаимообусловленности понятий свойства и качества, необходимо выделить две концепции раскрытия понятия свойства - атрибутивную и функционально-кибернетическую [3].
Первая отражает взаимодействия в системе отношений субъект-объект. В ней свойство выступает как результат познания определенного признака, принадлежащего данному объекту.
Вторая концепция определяет свойство через взаимодействие в системе объект-среда. Здесь свойство оказывается связанным через взаимодействия с формами движения в философском смысле. Именно в этом аспекте свойства одновременно несут информацию об особенностях взаимодействия объекта и формах движения, в которые данный объект вовлечен.
Деление взаимодействий на внутренние и внешние по отношению к объекту как целому обуславливает деление свойств на внешнее и внутренние. Взаимодействия внутри объекта - источник появления новых свойств у целого, то есть эмерджентных свойств. Взаимодействие вне объекта, то есть взаимодействие объекта как целого с внешней средой, - источник изменения свойств во времени, динамичности качества. Иными словами, нет свойства вне качества.
Для глубокого понимания, а следовательно выявления «узких» мест процесса оценивания устойчивости функционирования АСУ КВО необходима разработка его модели. Так как рассматриваемый процесс является сложно формализуемым, то он может быть замещен лишь системой моделей.
Таким образом, опираясь на функционально-кибернетическую концепцию, на начальном этапе разработки модели оценивания устойчивости АСУ КВО необходимо разработать структуру системы оценивания, позво-
221
ляющую строго определить основные элементы. Затем применив структурно-функциональный анализ данного процесса, разработать функциональную модель оценивания с последующим переходом к имитационной модели, позволяющей получать качественные характеристики.
Разработка структуры системы оценивания устойчивости автоматизированной системы управлениякритически важными объектами
Рассмотрим основные понятия квалиметрии, необходимые для формирования процесса оценивания устойчивости АСУ КВО, то есть ее качества [3].
Под мерой качества ¡1 понимается отображение качества объекта Я или его подмножества - отдельных свойств или их групп {г^} с Я на множество вещественных чисел Яе:
/¿: Я Яеияи /¿: {г^} Яе. (1)
Пространство качества (Г) - определенное множество свойств. Мера качества отображает пространство качества в пространство мер М:
/¿: Г -> М. (2)
В отображении (1) вместо множества Яе можно использовать множество семантических единиц Тогда имеем семантическую меру качества
5: Я 5еили Бе. (3)
К основным типам мер качества относятся отображения шкалирования и свертывания (комплексирования, агрегирования, обобщения).
Под оцениванием качества понимается особый тип деятельности, направленной на формирование ценностных суждений об объекте оценки, под которым подразумеваются качество, определенные подмножества свойств или отдельное качество.
Исходя из этого, оценка качества представляется как четырёхком-понентная система:
5 = {БЪ,0Ъ,В,А1}, (4)
которая включает в себя субъект оценивания, объект оценивания, базу сравнения и логику оценки.
Чтобы правильно осмыслить логику оценивания, необходимо раскрыть содержание каждого компонента представленной системы. Субъект оценки (БЪ) может быть представлен одним «оценщиком» или их группой. Формализацией БЪ является пространство субъекта оценки БЪ в теоретико-множественном смысле со структурой отношений в нем А5Ь. Таким образом, БЪ конкретизируется с помощью двух формальных объектов (БЪ, А5Ь). Структура отношений раскрывает отношения между ними в пространстве и во времени в процессе оценивания.
Объект оценивания (ОЬ) может быть представлен одним или несколькими предметами (системами), качества которых оцениваются. В последнем случае объекту оценивания соответствует объектовое пространст-
222
во или пространство качеств Я со структурой отношений в нем Ая. Каждому качеству соответствует совокупность свойств Г со структурой отношений в нем Лг. Исходя из этого качеству сопоставляется пространство свойств или, что тоже самое, пространство качества Г. Таким образом, система качества описывается также парой (Г, Лг). Измерение качества переводит пространство свойств в пространство показателей качества или на языке мер - в пространство мер качества М, которому соответствует структура отношений в пространстве мер Ам.
В результате ОЬ описывается тремя формальными объектами:
ОЬ = ((Я,АК),(Т,АГ), (М,Ам)). (5)
База сравнения может быть также представлена одной или несколькими базами сравнения. Такое представление формализуется с помощью теоретико-множественного пространства баз сравнения^, которое конкретизируется в зависимости от содержания сравнения в виде системы эталонов, системы нормативов качества.
Логика оценивания формируется на основе множества операторов оценивания 0, которые основаны на логике сравнения Ь и используют определенные методы оценивания К. В результате образуется множество оценок качества О, таким образом, формальное представление логики оценивания
А1 = {®,1,К,0). (6)
С учетом введенных формальных понятий систему оценки 5 описывают как многокомпонентный кортеж
5 = {<5Ь, А5Ъ), ((Я, Лд), (Г, АГ)(М, Ам», В, <0,1, К, О)}. (7)
Структура отношений между данными формальными объектами определяет структуру системы оценки. Цепочка преобразований (Я,АК) (Г,Аг) (М, Ам) О характеризует движение измерения и оценивания качества: от внешней фиксации ОЬ - к раскрытию структурности качества; от нее - к системе взаимосвязанных показателей и к определению их значений и от них - к оцениванию качества. Внешние по отношению к данной цепочке компоненты 5 выступают внешними регуляторами процедуры оценивания: назначение или выделение БЪ (должностное или ответственное лицо); назначение В; выбор операциональной логики оценивания (А1) - системы операторов оценивания.
Таким образом, система оценивания устойчивости АСУ КВО может быть представлена следующей структурой (рис. 1).
В представленной структуре объект оценивания образуется двумя подсистемами - программно-техническим комплексом реализующим технологию управления оборудованием (процессами) (ПТК-1) и программно-техническим комплексом реализующим инфокоммуникационную функцию (ПТК-2). С учетом сделанного выше допущения, пространство каче-
ства (Г) состоит из двух свойств, надежности и живучести, а пространство мер образуется вероятностными показателями качества Рптк-1 иЯптк_2 соответственно.
оъ
Объект- АСУ КВО
В III
База сравнения
*
ПТК-1 К-
ПТК-2
Надежность Живучесть
Логика оценивания
и
Шкалирование Свертывание
Абсолютная логика сравнения
ь
В ероятно стно-стати стиче с к ие методы оценки
К
с
С емантич е с кая
Интервальная
О
Рис. 1. Структура системы оценивания устойчивости АСУ КВО
Разработка модели оценивания устойчивости автоматизированной системы управлениякритически важными объектами
В связи с тем, что АСУ КВО, как правило, являются сложными системами, в качестве лингвистического обеспечения при моделировании процесса оценивания их устойчивости можно использовать нотацию ШЕБО, поскольку ШЕБ0-методология переназначена для создания описания систем и основана на концепциях системного моделирования. Описание системы с помощью методологии ШЕБО называют моделью[5]. ГОЕРО-модель дает полное и точное описание, адекватное системе и имеющее конкретное назначение.
Формальное определение модели в ШЕБО имеет следующий вид [6].
М есть модель системы 5, если Мможет быть использована для получения ответов на вопросы относительно 5 с точностью А.
Кроме того, с функциональным моделированием тесно связан выбор позиции, с которой наблюдается система и создается ее модель. Таким образом, в качестве «точки зрения» (позиции) для модели оценивания устойчивости АСУ КВО выбирается должностное лицо, отвечающее за функционирование вверенного ему объекта критической инфраструктуры.
Модель оценивания устойчивости АСУ КВО должна предоставить ответы на следующие вопросы:
- как получить интегральную оценку качества, т.е. устойчивости АСУ КВО в условиях деструктивных воздействий:
- какие сотрудники, отвечающие за эксплуатацию и применение АСУ КВО, задействованы в оценивании устойчивости системы;
- какими инструментами осуществляется оценивание устойчивости АСУ КВО.
В результате сбора информации о типовых АСУ КВО и проведенного итерационного рецензирования была получена функциональная модель оценивания устойчивости АСУ КВО в условиях деструктивных воздействий, представленная на рис. 2.
Разработанная функциональная модель оценивания устойчивости АСУ КВО в транскрипции нотации ГОЕБО, представленная М, строго определяет последовательность операций по оцениванию должностных лиц, ответственных за предоставление частных оценок вверенных подсистем и, самое главное, определяет инструментарий, необходимый для осуществления оценивания на всех иерархических уровнях системы.
Однако данная функциональная модель оценивания слабо пригодна для исследования качественных характеристик процесса, а именно его оперативности (времени необходимого для получения оценок устойчивости системы). Для разрешения этой ситуации необходимо преобразовать функциональную модель оценивания устойчивости функционирования АСУ КВО в имитационную.В связи со стохастичным характером процесса оценивания устойчивости предлагается построение имитационной модели в рамках теории массового обслуживания и теории случайных процессов.
Для перехода функциональной модели к системе массового обслуживания (СМО) целесообразно использовать методику, описанную в [7]. В соответствии с методикой исходным элементам, так называемым примитивам, функциональной модели ставятся в соответствие элементыСМО.
Входы и выходы процессов соответствуют поступающим и исходящим потокам заявок соответственно, функциональные блоки заменяются приборами обслуживания.Более сложным для интерпретации в рамках СМО является понятие «управление», которое предлагается также рассматривать как поток входящих заявок, что позволяет учесть требования обязательного наличия управления при осуществлении любого процесса и возможность корректировки процесса в процессе моделирования.
Однако в рассматриваемой методике не показано, каким образом интерпретировать такое правило методологии ГОЕБО, как механизмы, что не позволит построить адекватную модель оценивания устойчивости функционирования АСУ КВО.
В данной работе механизмы предлагается интерпретировать длительностью обслуживания, т.е. временем нахождения заявки в приборе, описываемом функцией Я(т)или плотностью распределения Ь(т) = Я'(т).
Требования руководящих документов
План применения АСУ
Требования эксплуатационной доукментации
/ Определение задействованных элементов АСУ Ор. 1
Задача на проведение оценивания
ю ю о\
Оперативный дежурный пункта управления АСУ
Базы
энных, банки знаний
Определенные элементы задействованные при реализации Плана
Оперативное расчетное значение устойчивое! АСУ
Расчет устойчивости задействованных ПТК-1. ПТК-2
Ор. 2
¿
/
Эксплуатирую ищи персонал ПТК
Расчетные значення устойчивости ПТК
7 Оперативный , расчет устойчивости ' АСУ Ор. ЗЦ
^Г8
Обоснование базы сравнения
Логика оценивания
■А-
Частные алгоритмы расчета устойчивое' ПТК
ачальнык пункта Методика у-правления^оценивания
АСУ ^ устойчивости АСУ
/ Оценивание
устойчивости
АСУ
Ор. 4
Оценка
устойчивости
АСУ
Должностные лица
Инструментарий (Программное обеспечение.методики, алгоритмы)
Рис. 2. Декомпозиционная диаграмма оценивания устойчивости АСУ КВО
Тогда, разработанная ранее функциональная модель оценивания устойчивости функционирования АСУ КВО может быть заменена СМО, представленной на рис. 3.
Длительность обслуживания заявок считается распределенной на основе статистических оценок моментов времени обслуживания, а количество обслуживающих приборов соответствует количеству функциональных блоков, в символике Кендалла данная модель имеет обозначени-еМЮ/4[8].
М/в/4
Обслуживающее устройство Обслуживающее устройство Обслуживающее устройство
соответствующее соответствующее соответствующее
функциональному блоку 1 функциональному блоку 2 функциональному блоку 3
Рис. 3. Имитация процесса оценивания устойчивости
АСУКВО
Таким образом, разработанный подход к моделированию процес-саоценивания устойчивости АСУ КВО позволяет получить представление не только о конкретной последовательности операций по оцениванию сложных организационно-технических систем, определить перечень должностных лиц ответственных за предоставление частных оценок вверенных подсистем АСУ КВО и определить инструментарий, необходимый для осуществления оценивания на всех иерархических уровнях системы, и, самое главное, определить оперативность процесса (т.е. определение среднего времени пребывания заявки в системе) оценивания.
Список литературы
1. Прохоров М. А. Оценивание устойчивости центра управления полетом космических аппаратов в условиях деструктивных воздействий // II Межвузовская научно-практическая конференция «Проблемы технического обеспечения войск в современных условиях»: труды конференции. Т. 2. С. 160-164.
2. Козелков О. А., Гущин В.В. Квалиметрические модели оценивания состояния и возможностей производственного предприятия // Вестник МГТУ «Станкин». 2015. № 1(32). С. 92-96.
3. Андрианов Ю.М., Субетто А.И. Квалиметрия в приборостроении и машиностроении. Л.: Машиностроение, 1990. 216 с.
4. Макаренко С.И., Михайлов Р. Л. Оценка устойчивости сети связи в условиях воздействия на неё дестабилизирующих факторов // Радиотехнические и телекоммуникационные системы. 2013.№ 4. С. 69-79.
5. Бахтизин В.В., Глухова Л.А. Методология проектирования IDEF0: учеб.пособие по курсу «Технология разработки программного обеспечения» для студ. Спец. 40 01 01 «Погромное обеспечение информационных технологий дневной формы обучения». Мн.: БГУИР, 2003. 24 с.
6. Марка Д. А., МакГроэн К. Методология структурного анализа и проектирования SADT. М., 1993. 67 с.
7. Тихонов С.В. Методика перехода от IDEF0 к модели в терминах теории систем массового обслуживания при исследовании бизнес-процессов организации // Управление большими системами. 2015. Вып. 21. С. 5 - 15.
8. Алиев Т.И. Основы методологии дискретных систем. СПб.: СПбГУ ИТМО, 2009. 363 с.
Прохоров Михаил Александрович, адъюнкт, mihan78@ mail.rH, Россия, Санкт-Петербург, Военно-космическая академия имени А. Ф.Можайского
THE MODEL OF ESTIMA TION OF STABILITY OF A UTOMA TED CONTROL SYSTEMS WITH CRITICALLY IMPORTANT OBJECTS IN THE CONDITIONS OF DESTRUCTIVE
EXPOSURE
M.A. Prokhorov
Based on the functional-cybernetic concept of assessing the quality of complex organizational and technical systems used within the qualimetric approach, the article developed a model for assessing the robustness of automated control systems for critical objects (ACSCO). The developed model for assessing the sustainability of the ACSCO allows one to get an idea of the specific sequence of operations for evaluating complex systems, to determine the list of officials responsible for providing private assessments of the entrusted ACS-COsubsystems, to determine the tools necessary to perform the assessment at all hierarchical levels of the system and, most importantly, process for assessing sustainability.
Key words: model, estimation, stability, automated control systems, critically important object.
Prokhorov Mikhail Alexandrovich, adjunct, mihan78 a,mail.ru, Russia,St. Peters-burg,Mozhaisky Military Space Academy
