КОНЦЕПТУАЛЬНЫЕ ПОДХОДЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ ЕДИНОГО ИНФОРМАЦИОННОГО ПРОСТРАНСТВА ПОДСИСТЕМ СПЕЦИАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

Концептуальные подходы моделирования единого информационного пространства подсистем специального назначения

Полковник запаса М.И. НОСОВ, доктор технических наук

Майор запаса В.В. КАРГАНОВ, кандидат технических наук

АННОТАЦИЯ

Предложены методологические подходы моделирования единого информационного пространства подсистем специального назначения. Представлены актуальные сведения технического, технологического и научного характера в области синтеза информационных ресурсов для автоматизированных подсистем специального назначения.

SUMMARY

Methodological approaches to modeling of special purpose subsystems of single information space are proposed. The current technical, technological and scientific data in the area of the information resources synthesis for the unmanned special purpose subsystems are submitted.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА

KEYWORDS

Единое информационное пространство, орган управления, информационная система, подсистема специального назначения, информационные ресурсы.

Single information space, control, information system, special purpose subsystem, information resources.

СОВРЕМЕННАЯ деятельность органов управления специального назначения (ОУ СН) немыслима без эффективного информационного обеспечения, которое состоит в формировании и выдаче актуальной, достоверной информации, достаточной для принятия решений.

Потребность в информационных ресурсах деятельности ОУ СН во многом определяется спецификой области совместной деятельности подсистем Вооруженных Сил Российской Федерации, силовых и взаимодействующих министерств, ведомств и структур. Под

информационным ресурсом будем понимать «Отдельные документы и отдельные массивы документов, документы и массивы документов, хранящихся в библиотеках, архивах, фондах, банках и базах данных автоматизированных систем управления войсками (силами),

используемые для обеспечения деятельности должностных лиц органов военного управления»1.

Проблемы построения единого информационного пространства (ЕИП) подсистем специального назначения (СН) на примере Министерства обороны Российской Федерации, Министерства по чрезвычайным ситуациям и других, федеральных органов исполнительной власти рассматривались и уточнялись в ходе творческих дискуссий, в том числе на страницах журнала «Военная Мысль»2.

Проведенный системный анализ функциональной деятельности ОУ СН при выработке решений показал:

• должностным лицам (ДЛ) ОУ СН на всех этапах цикла управления требуется значительный объем информации для выработки обоснованных решений по всему структурному построению системы;

• решения принимают в условиях достоверно определенных исходных данных и при исходных данных, носящих стохастический характер с известными или неизвестными распределениями вероятностей данных;

• обеспечение ДЛ ОУ СН в процессе принятия обоснованных решений и оперативного их выполнения возможно при наличии своевременной и качественной информации о сложившейся ситуации, поступающей из различных источников, с учетом ее изменения в реальном масштабе времени.

Однако существующий регламент предоставления информации через постоянный интервал времени на основе различных табелей срочных донесений не учитывает динамику изменения обстановки, что снижает оперативность и качество процессов управленческой деятельности ОУ СН.

Требование к повышению эффективности ЕИП связано с постоянно изменяющимся составом, содержанием решаемых задач, возрастанием в связи с этим информационных потребностей должностных лиц, а также с большим количеством неформализованной информации.

Анализ публикаций3 показал, что в настоящее время для решения управленческих задач ОУ СН на первый план выдвигаются вопросы унификации процессов обработки, представления информации и обмена ею во всех звеньях управления, обеспечения нерегламентиро-ванного доступа должностных лиц органов управления в соответствии с их полномочиями к тематической информации, находящейся в автоматизированных системах военного назначения, силовых министерств и федеральных органов исполнительной власти.

Исходя из вышеизложенного, целесообразным является интеграция информационных ресурсов и информационных систем на базе ЕИП.

Сложность синтеза и оптимизации ЕИП обусловлена наличием большого количества различных источников и потребителей информации, их организационной и территориальной разобщенностью. Кроме того, требование к повышению эффективности ЕИП связано с постоянно изменяющимся составом, содержанием решаемых задач, возрастанием в связи с этим информационных потребностей должностных лиц (ДЛ) ОУ, а также с большим количеством неформализованной информации.

Одним из направлений обеспечения качества информационных услуг подсистем СН является выстраивание системы «горизонтальных и внешних связей», чтобы ДЛ ОУ, принимающие участие в управлении, взаимодействовали непосредственно с информационными ресурсами. При этом связи ОУ есть проекция связей ДЛ, т. е. установление связей между информационными объектами для обеспечения всевозможных запросов пользователя. Эти связи могут продуцироваться на всех уровнях управления. Часть данных связей — это личный информационный багаж ДЛ ОУ, который они формируют из различных источников разнообразными (подручными) инструментальными средствами, локально, на своих автоматизированных рабочих местах (АРМ) в интересах информационной потребности решаемых ими конкретных задач4.

Под качеством информационных услуг будем понимать совокупность следующих показателей:

• степень удовлетворения информационной потребности;

• предоставление информационной услуги;

• полезность информационной услуги с позиции эффективности и оптимизации процесса решения задач;

• доступность информационной услуги для потребителя, обеспеченная неразрывностью процессов производства информационной услуги и удовлетворения информационных потребностей;

• степень адаптивности информационной услуги к информационным потребностям ДЛ ОУ (персонализация информационной услуги).

В рамках существующего ЕИП деятельности ОУ подсистем СН имеется необходимая информация на разных уровнях управления,

однако ввиду ее разобщенности и большого объема, существенной нехватки личного состава в ОУ использовать данную информацию эффективно не удается.

Все это определяет необходимость и целесообразность повышения эффективности ЕИП, а также его сущности и структуры с различных точек зрения5:

• с информационной точки зрения ЕИП может рассматриваться как совокупность ИР, используемых при выполнении информационных процессов в системе управления ВС РФ, с общими правилами их формирования, формализации, хранения, распространения;

• с технологической точки зрения ЕИП ВС РФ может рассматриваться «как совокупность согласованно функционирующих хранилищ информации, баз данных, программно-технических средств их ведения и использования, телекоммуникационных систем, средств защиты информации, обеспечивающих информационное взаимодействие ОУ и удовлетворение их информационных потребностей». При этом под ведением хранилищ информации и ЕИП ВС РФ в целом понимается поддержание их в актуальном, достоверном и целостном состоянии;

• с оперативной точки зрения ЕИП ВС РФ может рассматриваться как совокупность информации, имеющейся в ВС РФ, распределенной по органам военного управления и автоматизированным системам военного назначения.

При реализации функциональных задач ДЛ ОУ информационные ресурсы должны отвечать установленным системным требованиям качества системы, связанным с соответствующими показателями качества: функциональная пригодность, уровень производительности, со-

вместимость, удобство пользования, надежность, защищенность, сопро-вождаемость и переносимость (мобильность)6.

Реализация системных требований является необходимым условием повышения эффективности ЕИП с точки зрения вклада в реализацию функциональных задач ДЛ ОУ подсистем СН. Оцениваемые значения показателей должны быть не хуже задаваемых.

На первом этапе, рассматривая организационные аспекты разработки модели ЕИП, необходимо определиться с его понятием модели. В п. 3.15 ГОСТ Р 43.0.3-2009 «Информационное обеспечение техники и операторской деятельности. Ноон-технология в технической деятельности. Общие положения» определено: «концептуальная модель: абстрактная модель, определяющая структуру исследуемого объекта (составные части и связи), свойства составных частей, причинно-следственные связи».

Под моделью ЕИП в части решения задач ОУ подсистем СН будем понимать абстрактную модель, организованную по определенным правилам и определяющую структуру ИР об объекте управления, а также связи между ними.

При информационном подходе модель ЕИП в наиболее абстрактном виде должна соответствовать иерархической структуре, состоящей из г звеньев управления, выступающих как узлы управления и в то же время как объекты управления. В каждом г-м узле управления при выработке принятия решения решаются г-е задачи с помощью комплекса средств автоматизации (КСА), обеспечивающего выполнение конкретной задачи по автоматизации информационных процессов типового цикла управления ДЛ ОУ СН.

Фактическая длительность цикла управления определяется:

тф = = Ш, W

где: т — количество решаемых задач;

t. — продолжительность решения z-й задачи управления. Время

t. вычисляется:

i

5 /=1

г — время сбора и занесения данных в документ для z-й задачи управления;

ть — время решения (анализа) z-й задачи с использованием человеко-машинных процедур (ЧМП) ДЛ;

т. — время подготовки данных для доведения до исполнителей;

т.4 — время ожидания между запросом ЧМП на обработку данных и началом обработки пользователями системы управления;

т.5 — время сетевого взаимодействия пользователей и время доступности данных между КСА для пользователей:

г. = t , + t .. (3)

/5 trancfer wait7

где: t f — время межсетево-

^ trancfer r

го взаимодействия пользователей между КСА,

twait — время доступности данных между КСА для пользователей системы.

При отсутствии информационного взаимодействия между КСА и переходе на ручной (неавтоматизированный) режим работы значительно увеличивается время сбора данных обстановки, решения информационно-расчетных моделей и задач управления. Это подтверждается экспериментальным исследованием на базе стационарно-мобильного пункта управления,

Информационные ресурсы должны отвечать требованиям качества системы, связанным с соответствующими показателями качества: функциональная пригодность, уровень производительности, совместимость, удобство пользования, надежность, защищенность, сопровождаемость и мобильность.

развернутого в ходе учений Западного военного округа. Исследования показали, что при неавтоматизированном режиме работы большая потеря времени (до 18 % от общего времени) идет на набор данных в документ экрана дисплея АРМ ДЛ.

Из сказанного следует, что модель ЕИП должна отражать связи между ИР, особенности решаемых задач ДЛ ОУ подсистем СН, а также соответствовать информационно-моделирующей среде объектов автоматизации с целью повышения эффективности управления. При этом следует, что основными компонентами ЕИП, требующими особого внимания по показателям их функционирования, являются:

• информационные ресурсы, содержащие данные, сведения и знания, зафиксированные на соответствующих носителях информации;

• организационные структуры, обеспечивающие функционирование и развитие ЕИП, в частности, сбор, обработку, хранение, распространение, поиск и передачу информации;

• средства информационного взаимодействия ДЛ и ОУ, обеспечивающие им доступ к ИР на основе соответствующих информационных технологий, включающие программно-технические средства и организационно-нормативные документы7.

С учетом изложенного концептуальное моделирование единого информационного пространства подсистем специального назначения представим в виде структурно-логической схемы, включающей семь основных этапов (рис. 1).

Уровень формализации задач должен обладать необходимой и достаточной информацией для принятия решений. С этой целью проводится детальный анализ объекта, выявляются недостатки существующей системы, определяются основные показатели, влияющие на оценку качества информационных ресурсов ЕИП8.

На втором этапе создается нормативная правовая база, включающая Соглашения между взаимодействующими Сторонами (Министерством обороны, федеральными органами исполнительной власти Российской Федерации и других организаций), а в их составе перечень статей соглашения об информационном взаимодействии.

На третьем этапе разрабатывается новый (уточняется существующий) алгоритм работы ОУ СН всех уровней. При этом соответствующим образом корректируются действующие нормативные документы (наставления, уставы, положения и др.), которые после апробации научениях, тренировках и играх, согласования и утверждения доводятся (согласно перечню рассылки) до соответствующих ОУ.

На четвертом этапе осуществляется наращивание функциональных возможностей информационной базы на основе протоколов информационного взаимодействия с внешними источниками получения информации. Данный этап содержит преобразование поступающих данных от внешних источников по протоколам информационного взаимодействия из соответству-

Рис. 1. Структурно-логическая схема концептуального моделирования ЕИП СН

ющих прогнозных моделей и их размещение по соответствующим адресам в базах данных КСА СН.

Пятый этап включает программную реализацию нового алгоритма функционирования ЕИП и содержит разработку новых (уточнение существующих) постановок, алгоритмов и программ расчетных задач (моделей) СПО, участвующих в процессах выработки вариантов решения с учетом дополнительных исходных данных из прогнозных моделей, поступающих из внешних источников получения информации, их последующее утверждение и программную реализацию.

Шестой этап включает обоснованный выбор общего, общесистемного, специального и технологического программного обеспечения с учетом основных требований по обеспечению унификации и стандартизации, преемственности, возможности настройки средств по реализации требуемых функциональных возможностей, адаптивности программных средств к изменяющейся конфигурации технических средств, расширению функциональных возможностей за счет использования дополнительных программных средств, в том числе СУБД и включаемых пользователем средств специального программного обеспечения (СПО).

На седьмом этапе осуществляется экспериментальная проверка в части применения обновленных программ задач СПО должностными лицами ОУ СН на этапах выработки решения, планирования, постановки задач подчиненным и контроля исполнения.

Концептуальное решение поставленной научно-технической задачи требует не только решения задачи обеспечения доступа к данным и информации, но и выработки формального описания

единой модели данных, а также описания способов преобразования циркулирующей в подсистемах СН информации из форматов сторонних разработчиков в унифицированный формат единой модели данных. Формирование структуры единой модели данных требует разработки соответствующих методов. Использование аппарата предметно-ориентированных онтологий позволит выполнить указанные требования.

Предметно-ориентированная онтология — это концептуализация предметной области в форме словаря объектов, их качественных характеристик, отличительных особенностей для данной предметной области. Понятия, представленные в словаре, — это принятая в данной предметной области терминология.

Формально предметно-ориентированная онтология (О) определяется следующим образом:

0 = <С, I, Е, и ¥ехе ^ ^хс>, (6)

где: С — набор категорий (классов объектов, понятий) ЕИП;

1 — набор ИР, которые описываются различными категориями;

Е — унифицированный обменный формат единой модели данных, позволяющий формально описать все виды разнородных ИР;

Ь — набор внешних форматов представления данных систем;

РаЛ(1>) —► Е — функция преобразования данных из внешних форматов в унифицированный формат единой модели данных;

Ртй(Ю —> I — функция преобразования данных из обменного формата в набор ИР;

Е3(1) —► I — функция поиска требуемых ИР (/), удовлетворяющих заданным поисковым критериям (^);

^ехс/V ~~* ^ — функция информационного обмена между узлами АСУ.

Набор категорий (классов объектов, понятий) ЕИП формально представим в следующем виде:

С=<5,ДД, Т>, (7)

где: 5 = Б2>, при этом — название категории, б2 — тип категории;

А — набор атрибутов категории, при этом А = а.\а. — описание г-го атрибута категории, г = 1+п, п — количество атрибутов в категории;

Я — набор вложенных рубрик категории, при этом Я = {г. \ г. — описание г-й рубрики, г = 1+тп, т — количество рубрик в категории^;

Т — набор шаблонов визуализации категории, при этом Т= ft.lt. — описание /-го шаблона г = 1ч-/с, к — количество шаблонов в категории}.

Понятие категорий ИР определяется как:

/=<р,СДД5^>, (8)

где: р = <р2, ру ру р>у при этом р1 — название ИР, р2 — его состояние, рз — дата и время его создания, р4 — информация об авторе и владельце;

С — категория информационного ресурса;

V — набор значений атрибутов, при этом V = /у.|у. — описание г-го значения атрибута, г = 1-гП, п — количество значений атрибутов в ИР};

С — набор описаний прав доступа к ИР, при этом О = {с/. | с/. — описание г-го права доступа некоторого пользователя, т — количество определенных прав доступа^;

с/ = <с/, с/^ с/у при этом ей —

возможность чтения, <1 — возмож-

7 2

ность изменения, с/ — возможность удаления, а4 — возможность передачи ИР другим пользователям и на другие узлы системы по каналам информационного обмена;

Б — набор настроек синхронизации, где каждая настройка определяет достаточные данные для осуществления информационного обмена, т. е. для выполнения функции Рехс(1.) —► I при этом Б = — описание настройки

синхронизации с г-узлом ЕИП, г = 1-гк, к — количество узлов, с которыми синхронизируется ИР^;

¥ — набор прикрепленных файлов, при этом Б = — описание г-го файла, г = 1ч-/, I — количество прикрепленных к ИР файлов}.

Таким образом, концептуальное решение поставленной научно-технической задачи заключается в моделировании ЕИП подсистем СН. Модель ЕИП представляет собой интеграцию ИР и организованную по определенным правилам информационно-моделирующей среды объектов ДЛ ОУ подсистем СН при решении задач в процессе управления. Инструментом моделирования являются модули модели, которые реализуются в виде совокупности автоматизированных рабочих мест ДЛ ОУ модели. Это дает возможность разрешить диалектическое противоречие. С одной стороны, модель позволит с высокой степенью научной объективности раскрывать сложные закономерности вооруженной борьбы для выработки обоснованных решений и планов, а с другой — предоставляет возможность повышения темпов управления за счет автоматизации процессов управления силами, процессов функционирования систем оружия и технических средств. Результаты концептуального моделирования являются теоретической основой для реализации комплексного подхода при обосновании структуры ЕИП в части ИР.

ПРИМЕЧАНИЯ

1 Концепция Единого информационного пространства Вооруженных Сил Российской Федерации. Утверждена начальником Генерального штаба Вооруженных Сил Российской Федерации 16 декабря 2004 г.

2 Карпов Е.А., Буренин И. И, Зю-зин И. А. Единое информационное пространство: проблемы создания // Военная Мысль. 2004. № 8. С. 47, 48; Бара-нюк В.В. Основные направления создания Единого информационного пространства ВС РФ // Военная Мысль. 2004. № 11. С. 32, 33.

3 Куделя В.Н. Модель формирования информационного пространства ВС РФ на основе информационных областей сетевых объединений пользователей // Научно-технический сборник «Труды НИЦ» № 69. СПб.: ВАС, 2008; Буренок В.М. Выйти из информационного вакуума // Воздушно-космическая оборона. Информационно-аналитическое издание. М.: ООО «Изда-тельскийдом«ВПК- Медиа». 2008. №2(39). С. 12—17; Носов М.И. Анализ применения информационных технологий в исследованиях МТО группировок войск (сил) // Сборник материалов XXV юбилейной Международной научно-практической конференции, посвященной 25-летию образования МЧС России 19 марта 2015 года. Химки: ФГБОУ ВПО АГЗ МЧС России, 2015; Конотопов П. Ю. Аналитика: методология, технология и организация информационно-аналитической работы / П.Ю. Конотопов, Ю.В. Курносое. М., 2004.

4 Конотопов П.Ю. Аналитика: методология, технология и организация информационно-аналитической работы.

5 Концепция Единого информационного пространства Вооруженных Сил Российской Федерации. Утверждена начальником Генерального штаба Вооруженных сил Российской Федерации 16 декабря 2004 г.

6 ГОСТ Р ИСО/МЭК 25010-2015. Информационные технологии. Системная и программная инженерия. Требования и оценка качества систем и программного обеспечения (SQuaRE). Модели качества систем и программных продуктов. М.: Стандартинформ, 2015.

7 Карганов В.В. Вероятностно-временная модель нарушителя при обеспечении информационной безопасности информационно-вычислительной сети/

B.В. Карганов, В.А. Липатников, В.О. Дементьев // Вопросы оборонной техники. Серия 16: Технические средства противодействия терроризму. 2017. № 9—10 (111—112). С. 3—7; Карганов В.В. Концептуальные подходы качества обработки информации в информационной системе. Всероссийская науч.-практич. Конференция «Национальная безопасность России: актуальные аспекты». Материалы конференции ГНИИ «НАЦРАЗ-ВИТИЕ». Сборник избранных статей. СПб.: ГНИИ «НАЦРАЗВИТИЕ», 2017.

C. 100-108.

8 Саенко И.Б. Подход к построению системы показателей качества единого информационного пространства / И.Б. Саенко, В.О. Куваев, C.B. Алышев II Естественные и математические науки в современном мире. 2014. № 14. С. 51—56; Колупаев A.A. Разработка комплексной математической модели для обеспечения информационной безопасности в объединенных автоматизированных системах управления силовых ведомств Российской Федерации на принципах сетей нового поколения / A.A. Колупаев, В.В. Карганов, А.И. Карганова // В сборнике: Современные проблемы науки и образования во внутренних войсках МВД России. Сборник научных трудов научно-педагогического состава Санкт-Петербургского военного института внутренних войск МВД России. Санкт-Петербург, 2015. С. 140-143.