CC BY
25
Рок 10.36724/2409-5419-2021-13-3-48-59
МЕТОДИЧЕСКИЕ И ПРОГРАММНЫЕ СРЕДСТВА ВЫБОРА РЕШЕНИЙ ПО СОЗДАНИЮ (РАЗВИТИЮ) АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ
ЛЯСКОВСКИЙ Виктор Людвигович1
БРЕСЛЕР Игорь Борисович2
АЛАШЕЕВ
Михаил Александрович3
Сведения об авторах:
д.т.н., профессор, главный научный сотрудник АО «Научно-исследовательский институт информационных технологий», г. Тверь, Россия, dop_big@maN.ru
2д.т.н, доцент, генеральный директор АО «Научно-исследовательский институт информационных технологий», г. Тверь, Россия, niiit@niiit.tver.ru
3к.т.н., специалист АО «Научно-исследовательский институт информационных технологий», г. Тверь, Россия, mihal81@mail.ru
АННОТАЦИЯ
Введение: к настоящему времени вопросы обоснования, оценки и выбора вариантов создания (развития) автоматизированных систем управления специального назначения недостаточно формализованы и не позволяют при выборе решений комплексно учитывать совокупность ряда значимых параметров: директивно заданные решения; классификационные признаки органов управления; функциональные процессы высшего приоритета; заданные предельно допустимые вероятностно-временные и временные характеристики выполнения функциональных процессов; требования к защите информации; конструктивные и надежностные требования; технологические возможности предприятий-исполнителей; допустимые временные и стоимостные параметры процесса создания системы; риски несвоевременной реализации решений по разработке, изготовлению средств автоматизации и оснащению ими органов управления. Цель исследования: разработка методических и программных средств выбора решений по созданию (развитию) автоматизированных систем управления специального назначения, обеспечивающих максимизацию эффективности выполнения функциональных процессов в системе с учетом заданных требований и ограничений. Методы: предложены методические средства, включающие формализацию структуры автоматизированных систем управления специального назначения, постановку задачи выбора решений по их созданию (развитию), а также алгоритм решения поставленной задачи, основанный на применении «жадных» методов дискретной оптимизации. Результаты: разработанные методические средства реализованы в виде специализированных программных средств, являющихся основой программного комплекса поддержки принятия решений, позволяющего в автоматизированном режиме находить решение поставленной задачи, а именно формировать рациональный вариант решений по разработке, изготовлению и продлению эксплуатации комплексов средств автоматизации для органов управления из состава автоматизированных систем управления специального назначения. Практическая значимость: результаты исследования могут быть использованы при обосновании федеральных и ведомственных целевых программ по разработке и модернизации распределенных информационно-управляющих систем специального назначения. Обсуждение: использование разработанных методических и программных средств позволит повысить обоснованность и сократить трудоемкость процессов формирования решений по созданию (развитию) автоматизированных систем управления специального назначения.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: автоматизированная система управления специального назначения; комплекс средств автоматизации; выбор решений по созданию и развитию автоматизированных систем управления; эффективность автоматизированной системы управления; программный комплекс поддержки принятия решений.
Для цитирования: Лясковский В.Л., Бреслер И.Б., Алашеев М.А. Методические и программные средства выбора решений по созданию (развитию) автоматизированных систем управления // Наукоемкие технологии в космических исследованиях Земли. 2021. Т. 13. № 3. С. 48-59. Рои 10.36724/2409-5419-2021-13-3-48-59
Введение
Одним из основных путей повышения эффективности процессов обработки информации и управления в многоуровневых иерархических системах специального назначения (к таким системам относятся, например, силовые министерства и ведомства, агентства, различные ведомственные формирования) является комплексная автоматизация процессов обработки информации и управления, реализуемая в процессе создания (развития) соответствующих автоматизированных систем управления специального назначения (АСУ СН).
АСУ СН — это распределенные многоуровневые автоматизированные системы обработки информации и управления, состоящие из множества функциональных подсистем (ФПс), каждая из которых реализует ряд взаимоувязанных функциональных процессов (ФП). Функциональные процессы, в свою очередь, реализуются посредством выполнения взаимосвязанных функциональных задач (ФЗ), решаемых на различных уровнях управления.
Под созданием АСУ СН понимается комплекс работ, направленных на создание новой автоматизированной системы, не существовавшей ранее.
Под развитием АСУ СН понимается комплекс работ, направленных на реализацию в существующей автоматизированной системе новых ФЗ, ФП и ФПс.
Формализация структуры АСУ СН
Типовая структурная схема АСУ СН приведена на рис. 1 и включает в свой состав подсистему обработки информации, подсистему передачи информации, а также подсистему внешних объектов [1]. При этом подсистема
обработки информации АСУ СН состоит из органов и объектов управления (ОУ), которые, как правило, включают в свой состав центр обработки информации и управления (ЦОИУ), а также пункты обработки информации и управления (ПОИУ) различных иерархических уровней. Центр и пункты обработки информации являются объектами информатизации и могут быть реализованы в стационарном, перебазируемом и подвижном (мобильном) исполнении. Основными подсистемами центра и пунктов обработки информации выступают подсистема автоматизации деятельности должностных лиц, которая реализуется на основе соответствующих комплексов средств автоматизации (КСА), а также обеспечивающие подсистемы: энергоснабжения, обеспечения жизнедеятельности должностных лиц и др.
КСА обеспечивают автоматизированное выполнение ФЗ, являющихся составными частями ФП, которые, в свою очередь, входят в состав соответствующих ФПс.
Подсистема передачи информации состоит из трактов передачи данных и обеспечивает информационное взаимодействие всех элементов АСУ СН. Как правило, подсистема передачи информации включает собственные и арендуемые линии и узлы связи.
Подсистема внешних объектов включает в свой состав источники и потребители информации.
Постановка задачи выбора решений
по созданию (развитию) АСУ СН
Создание АСУ СН предполагает проектирование (модернизацию) КСА для различных иерархических уровней системы (именно в них реализуется автоматизация соответствующих ФПс, ФП и ФЗ), изготовление серийных образцов КСА, а также оснащение ими ОУ из состава системы.
Рис. 1. Типовая структурная схема АСУ СН
При этом, исходя из существующего порядка выполнения работ по автоматизации ОУ, при обосновании рационального варианта по созданию (развитию) АСУ СН необходимо учитывать имеющиеся ограничения по выделяемым ассигнованиям на эксплуатацию существующих, производство серийных образцов и проектирование перспективных КСА.
Решения по созданию (развитию) АСУ СН подразделяются на три группы [1]:
- решения по разработке КСА — комплекс решений, формируемых на предпроектной стадии (в ходе выполнения научно-исследовательских работ) и стадии проектирования КСА (в ходе выполнения опытно-конструкторских работ), определяющих перечень, состав, структуру и характеристики КСА, а также состав организаций, участвующих в разработке КСА;
- решения по изготовлению КСА и оснащению ОУ— комплекс решений, определяющих последовательность, сроки и стоимость изготовления КСА и их поставки на ОУ, а также состав организаций, участвующих в изготовлении КСА и оснащении ОУ;
- решения по обеспечению эксплуатации и продлению ресурса эксплуатации КСА—комплекс решений, определяющих последовательность, сроки и стоимость продления эксплуатации КСА на ОУ, а также состав организаций, участвующих в продлении ресурса эксплуатации КСА.
Подобный вариант разделения позволяет последовательно охватить все основные стадии жизненного цикла КСА из состава АСУ СН. Предлагаемый подход к разделению системотехнических решений на группы соответствует модели жизненного цикла автоматизированных систем, принятому в ГОСТ 34-й серии.
Ряд теоретических исследований, связанных с вопросами выбора системотехнических, схемотехнических и организационных решений по созданию (развитию) автоматизированных систем управления, информационных систем организационного типа и оснащению ими соответствующих ОУ известны и описаны в литературе. Так, например, в [1-8] рассмотрены некоторые подходы к оценке эффективности функционирования АСУ СН, их подсистем и элементов, а также ряд частных постановок задач и соответствующих методов (научно-методических подходов) по выбору ряда системотехнических, схемотехнических и организационных решений для различных этапов жизненного цикла указанного класса систем.
Тем не менее, на сегодняшний момент времени вопросы обоснования, оценки и выбора вариантов создания (развития) АСУ СН недостаточно формализованы и не позволяют при выборе решений комплексно учитывать следующую совокупность значимых параметров [1-4, 8-16]:
- директивно заданные решения (решения, задаваемые пользователем);
- классификационные признаки ОУ;
- функциональные процессы высшего приоритета (ФПв);
- заданные предельно допустимые вероятностно-временные и временные характеристики (ВВХ и ВХ) выполнения ФП;
- заданные требования к защите информации;
- конструктивные и надежностные требования;
- технологические возможности предприятий-исполнителей;
- допустимые временные и стоимостные параметры процесса создания (развития) АСУ СН;
- риски несвоевременной реализации решений по разработке, изготовлению КСА и оснащению ими ОУ.
Учет указанных параметров произведен путем следующей постановки задачи выбора.
Необходимо определить вариант решений по созданию (развитию) АСУ СН X (и),
щий максимизацию эффективности выполнения ФП Е(Х(и), У(и), Z(u)) при обязательном выборе директивно заданных решений Х'(и), У (и), 2'(и), обязательной реализации ФПв, заданных предельно допустимых ВВХ и ВХ выполнения ФП, при выполнении заданных требований к защите информации У5'" , конструктивным Ук и надежностным характеристикам КСА У"тр, при выполнении ограничений на технологические возможности предприятий-исполнителей Ж , временные Т и стоимостные С параметры процес-
доп А доп доп А А А
са создания (развития) АСУ СН, а также на риски несвоевременной реализации решений по разработке КСА Ярдоп, изготовлению КСА и оснащению ими ОУ Я" :
доп
X (и),Y (и),X (и) = а^тах Е(X(и),Y(u),X(и)), (1)
X (и),Г (и ),2 (и )
при выполнении ограничений:
X* (и) П Х(и) = Х(и); У* (и) П У'(и) = У'(и); г* (и) П 1'(и) = 1'(и); а(Х(и), У(и)) П а = Ц;
а' и а = а • в
р.в р.в р.в7
а'рв п а"рв = 0;
V¡,)eQ'Jp¡(t¡(X(u), У(и), 2(и)) < Л) > Р^
V/, /еа"рв: т (Х(и), У(и), Х(и)) < хтр1;
Уз'"(X(u),PУУ(u'), Х(и)) П Узлтр = Уз и1р1;
Ук(Х(и), У(и), 2(и)) П Уктр = Уктр; ^
Ун(Х(и), У(и), г(и)) П У"тр = У"тр;
V],]еМ Ж(Х(и), У(и), Х(и)) П Ж5"" (и) = Ж.(Х(и), У(и), г(и));
С(Х(и), У(и), 2(и)) < Сдоп(и);
Т(Х(и), У(и), 2(и)) < Тдоп(и);
Я(Х(и)) < яРд0П; Я(у(и)) < Я"доп;
где Х(и) — решения по разработке КСА;
У(и) — решения по изготовлению КСА и оснащению органов управления;
Z(u) — решения по обеспечению эксплуатации и продлению ресурса КСА;
и е {1, ... и}, и — количество плановых ЭП создания (развития) АСУ СН;
Х'(и) — множество директивно заданных решений по разработке КСА;
У'(и) — множество директивно заданных решений по изготовлению КСА и оснащению ОУ;
Z'(u) — множество директивно заданных решений по продлению ресурса эксплуатации КСА;
О — множество реализованных ФП;
О — множество ФПв;
Орв — множество ФП реального времени;
О'рв — множество ФП реального времени, для которых предъявляются требования к ВВХ их реализации;
О" — множество ФП реального времени, для которых предъявляются требования к ВХ их реализации;
Р. — вероятность своевременного выполнения 1-го ФП;
t. — время выполнения г-го ФП;
^ — требуемое (директивное) время выполнения г -го ФП;
рт — требуемая вероятность своевременного выполнения г -го ФП;
т. — среднее время выполнения г-го ФП;
т:ф — требуемое среднее время выполнения ьго ФП;
Узи — множество реализуемых требований к защите информации;
Узитр — множество заданных требований к защите информации;
У — множество реализуемых требований к конструктивным характеристикам КСА;
Уктр — множество заданных требований к конструктивным характеристикам КСА;
У" — множество реализуемых требований к надежностным характеристикам КСА;
— множество заданных требований к надежностным характеристикам КСА;
М — множество предприятий-исполнителей работ по созданию (развитию) АСУ СН;
Ш(Х(и), У(и), Z(u)) — необходимые технологические возможности у-го предприятия-исполнителя на выполнение работ по созданию (развитию) АСУ СН;
Г0,Хи) — допустимые технологические возможности у-го предприятия-исполнителя на выполнение работ по созданию (развитию) АСУ СН;
R — риск несвоевременного выполнения решений по созданию (развитию) АСУ СН;
RДоп — допустимый риск реализации решений по разработке КСА;
R доп — допустимый риск реализации решений по изготовлению КСА и оснащению ОУ;
С—стоимость реализации решений по созданию (развитию) АСУ СН;
С оп(и) — финансовые ограничения на создание (раз-витие°)пАСУ СН;
Т — продолжительность выполнения работ по созданию (развитию) АСУ СН;
Тдоп(и) — длительность ЭП.
Оценка алгоритмической сложности для одного частного случая поставленной задачи (1), проведенная в [2], позволяет сделать вывод о том, что применение точных методов для ее решения возможно только для небольших размерностей исходных данных. В то же время следует учитывать, что на начальных этапах проектирования АСУ СН входные данные для выбора решений по созданию (развитию) АСУ СН могут быть определены неточно. Поэтому, как показано в [2], для решения поставленной задачи возможным и целесообразным является использование «жадных» алгоритмов.
Ряд подходов к оценке эффективности АСУ СН на различных стадиях жизненного цикла изложен в [3, 11, 12].
В качестве показателя эффективности выполнения ФП Е(Х(и), У(и), Z(u)) может быть применен обобщенный показатель функциональной эффективности [3], характеризующий полноту реализации ФП, их важность, а также своевременность, достоверность и точность их реализации в АСУ СН.
Алгоритм выбора решений
по созданию (развитию) АСУ СН
Научно-методический аппарат формирования, оценки и выбора решений по созданию (развитию) АСУ СН для одного частного случая поставленной задачи (1) приведен в [2]. На его основе ниже предложен «жадный» алгоритм, учитывающий особенности поставленной задачи оптимизации.
Формирование решений по разработке и изготовлению КСА и оснащению ими ОУ АСУ СН, а также о планируемых работах по продлению эксплуатации КСА предлагается осуществлять следующим образом.
1. Ввод исходных данных. Оценка их полноты и непротиворечивости.
2. Создание директивно заданных решений на изготовление серийных КСА, разработку и изготовление перспективных КСА.
3. Расчет приоритетов всех ОУ в соответствии с методом формирования приоритетного перечня ОУ, подлежащих оснащению средствами автоматизации, изложенным в [4].
4. Сортировка ОУ по убыванию приоритета.
5. Выбор очередного ОУ
6. Проверка отсутствия директивно заданной работы на изготовление серийного КСА для выбранного ОУ. В случае невыполнения данного условия осуществляется переход к п. 23.
7. Проверка, что установленный на ОУ КСА не обеспечивает решение всех ФЗ из состава ФПв для выбранно-
го ОУ В случае невыполнения данного условия осуществляется переход к п. 23.
8. Проверка существования серийных КСА для выбранного ОУ. В случае невыполнения данного условия осуществляется переход к п. 13.
9. Формирование списка серийных КСА, обеспечивающих решение всех ФЗ из состава ФПв для выбранного ОУ
10. В случае, если выбранный ОУ возможно оснастить несколькими серийными КСА, выбирается КСА с минимальной стоимостью изготовления. При выборе КСА проверяется выполнимость заданных в задаче (1) требований и ограничений.
11. Если КСА не может быть выбран, осуществляется переход к п. 13.
12. Создание работы на изготовление серийного КСА для выбранного ОУ.
13. Проверка отсутствия созданных работ на разработку перспективного КСА для выбранного ОУ. В случае невыполнения данного условия осуществляется переход к п. 20.
14. Проверка существования перспективных КСА для выбранного ОУ. В случае невыполнения данного условия осуществляется переход к п. 23.
15. Формирование списка перспективных КСА, обеспечивающих решение всех ФЗ из состава ФПв для выбранного ОУ.
16. В случае, если выбранный ОУ возможно оснастить несколькими перспективными КСА, выбирается КСА с минимальной стоимостью разработки и изготовления. При выборе КСА проверяется выполнимость заданных в задаче (1) требований и ограничений.
17. Если КСА не может быть выбран, осуществляется переход к п. 23.
18. Создание работы на разработку перспективного КСА для выбранного ОУ
19. Создание работы на изготовление перспективного КСА для выбранного ОУ.
20. Проверка отсутствия созданных работ на изготовление перспективного КСА для выбранного ОУ. В случае невыполнения данного условия осуществляется переход к п. 23.
21. Проверка возможности создания работы на изготовление перспективного КСА для выбранного ОУ. При невозможности создания работы осуществляется переход к п. 23.
22. Создание работы на изготовление перспективного КСА для выбранного ОУ
23. Если остались нерассмотренные ОУ то осуществляется переход к п. 5.
24. Расчет приоритетов всех ОУ в соответствии с методом формирования приоритетного перечня ОУ, подлежащих оснащению средствами автоматизации, изложенным в [4] с учетом созданных работ.
25. Сортировка ОУ по убыванию приоритета.
26. Выбор очередного ОУ.
27. Проверка отсутствия созданных работ на разработку и изготовление перспективного КСА для выбранного ОУ В случае невыполнения данного условия осуществляется переход к п. 31.
28. Проверка отсутствия созданной работы на изготовление серийного КСА для выбранного ОУ. В случае невыполнения данного условия осуществляется переход к п. 34.
29. Проверка, что установленный на ОУ КСА не обеспечивает решение всех ФЗ из состава ФПв для выбранного ОУ В случае невыполнения данного условия осуществляется переход к п. 40.
30. Для заданных исходных данных и ограничений отсутствует решение задачи (1). Конец работы алгоритма.
31. Оценка возможности изменения работ на разработку и изготовление выбранного перспективного КСА на перспективный КСА, обеспечивающий решение всех ФЗ для выбранного ОУ.
32. Если изменение работ невозможно, осуществляется переход к п. 46.
33. Изменение работ на разработку и изготовление выбранного перспективного КСА на перспективный КСА, обеспечивающий решение всех ФЗ для выбранного ОУ. Переход к п. 46.
34. Оценка возможности изменения работы на изготовление выбранного серийного КСА на серийный КСА, обеспечивающий решение всех ФЗ для выбранного ОУ.
35. Если изменение работы невозможно, осуществляется переход к п. 37.
36. Изменение работы на изготовление выбранного серийного КСА на серийный КСА, обеспечивающий решение всех ФЗ для выбранного ОУ. Переход к п. 46.
37. Оценка возможности изменения работы на изготовление выбранного серийного КСА на разработку и изготовление перспективного КСА, обеспечивающий решение всех ФЗ для выбранного ОУ.
38. Если изменение работы невозможно, осуществляется переход к п. 46.
39. Изменение работы на изготовление выбранного серийного КСА на разработку и изготовление перспективного КСА, обеспечивающий решение всех ФЗ для выбранного ОУ. Переход к п. 46.
40. Оценка возможности создания работы на изготовление серийного КСА, обеспечивающего решение всех ФЗ для выбранного ОУ.
41. Если создание работы невозможно, осуществляется переход к п. 43.
42. Создание работы на изготовление серийного КСА, обеспечивающего решение всех ФЗ для выбранного ОУ. Переход к п. 46.
43. Оценка возможности создания работ на разработку и изготовление перспективного КСА, обеспечивающий решение всех ФЗ для выбранного ОУ.
44. Если создание работ невозможно, осуществляется переход к п. 46.
45. Создание работ на разработку и изготовление перспективного КСА, обеспечивающий решение всех ФЗ для выбранного ОУ.
46. Если остались нерассмотренные ОУ, то переход к п. 26.
47. Для заданных исходных данных и ограничений решение задачи (1) сформировано. Конец работы алгоритма.
Схема алгоритма представлена на рис. 2.
Программные средства выбора решений
по созданию (развитию) АСУ СН
Следует отметить, что использование формализованных подходов для выбора решений по созданию (развитию) АСУ СН предполагает необходимость сбора, хранения и обработки массивов исходных данных, объем которых зависит от размерности, а также параметров организационной и функциональной структуры рассматриваемой системы управления [17-20]. Очевидным путем для сокращения трудозатрат на обработку этих данных является использование специализированных программно-инструментальных средств. Кроме того, это позволит минимизировать количество ошибок, связанных с вводом и обработкой информации. В связи с этим, авторами разработан программный комплекс поддержки принятия решений по созданию (развитию) АСУ СН, позволяющий в автоматизированном режиме формировать рациональный вариант решений по разработке, изготовлению и продлению эксплуатации КСА для ОУ из состава АСУ СН.
Основными функциональными возможностями данного программного комплекса являются:
1) Ввод, отображение, редактирование и хранение данных о состоянии и требованиях к автоматизации АСУ СН. Программный комплекс позволяет задавать организационную и функциональную структуру АСУ СН, перечень и характеристики существующих и перспективных КСА, требования к реализации функциональных подсистем, процессов и задач.
2) Ввод, отображение, редактирование и хранение данных о планируемых работах (НИОКР по разработке КСА, о планируемых работах по изготовлению КСА и оснащению ими ОУ из состава АСУ СН, а также о планируемых работах по обеспечению эксплуатации и продлению ресурса КСА на ОУ).
3) Автоматизированное формирование приоритетного перечня ОУ из состава АСУ СН на основе последовательной оценки каждого из них в соответствии с предложенной системой классификационных признаков.
4) Автоматизированное формирование решений по разработке и изготовлению КСА, оснащению ими ОУ из состава АСУ СН, а также о планируемых работах по
обеспечению эксплуатации и продлению ресурса КСА на ОУ. Программный комплекс позволяет формировать перечень и характеристики вышеуказанных работ в условиях финансовых, временных и технологических ограничений на основе использования предложенного выше алгоритма максимального элемента.
5) Отображение результатов выбора решений для каждого планового этапа (данных о планируемых НИОКР по разработке и изготовлению КСА и оснащению ими ОУ из состава АСУ СН, а также о планируемых работах по обеспечению эксплуатации и продлению ресурса КСА на ОУ Программный комплекс позволяет отображать указанные данные в виде таблиц и иерархической диаграммы с указанием состояния КСА для каждого ОУ на каждом плановом этапе для рассматриваемого периода прогноза).
В программном комплексе реализовано 4 основных функциональных блока, которые соответствуют пунктам главного меню:
1) Администрирование программного комплекса.
2) Ведение справочников и классификаторов.
3) Ввод и отображение исходных данных.
4) Формирование и отображение результатов решения.
Ниже рассмотрим сущность каждого из указанных пунктов главного меню программного комплекса.
1) Администрирование программного комплекса.
В пункте «Администрирование» реализованы все функции по настройке программного комплекса, включая настройку вида экранных форм и отображаемых отчетов, а также функции разграничения доступа.
2) Ведение справочников и классификаторов.
В пункте «Справочники» реализованы функции по ведению массивов условно-постоянной информации, а именно:
- типы органов управления;
- важность реализуемых в системе управления функциональных подсистем, процессов и задач;
- стадии жизненного цикла КСА;
- типы работ, к которым относятся разработка КСА, их изготовление и продление эксплуатации;
- назначение организации, определяющее, какие виды работ может выполнять организация — разработчик, изготовитель, эксплуатирующая организация.
В указанных экранных формах возможно добавление, удаление и редактирование соответствующих данных.
3) Ввод и отображение исходных данных.
3.1) Форма «Проект»
Проект представляет собой полный набор данных, необходимых для выполнения расчетов по конкретной системе управления. Одновременно в программном комплексе могут храниться данные по нескольким исследуемым системам управления.
ИНФОРМАТИКА, ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА И УПРАВЛЕНИЕ
Рис. 2. Алгоритм выбора решений по созданию (развитию) АСУ СН (начало)
Рис. 2. Алгоритм выбора решений по созданию (развитию) АСУ СН (окончание)
3.2) Форма «Подсистемы АСУ — Процессы АСУ— Задачи типов ОУ»
Данная форма обеспечивает ввод и редактирование информации о функциональной структуре системы управления, состоящей из функциональных подсистем, процессов и задач. Для упрощения ввода больших массивов данных реализована возможность копирования подсистем, процессов и задач, а также дальнейшего редактирования этой информации.
3.3) Форма «Предприятие»
Форма предназначена для ввода сведений по предприятию. Во вкладке «Назначение» возможно выбирать несколько из заданных вариантов его назначения. В зависимости от этих свойств каждое предприятие может быть исполнителем только определенных типов работ.
3.4) Форма «Информация о КСА»
Форма предназначена для ввода информации о КСА. При этом указываются стоимостные и временные параметры работ по разработке, изготовлению, обеспечению эксплуатации и продлению ресурса КСА на ОУ. Также указывается, какие функциональные задачи реализованы, а какие могут быть реализованы в КСА. Кроме того, реализованы функции по добавлению, удалению и редактированию информации о КСА.
3.5) Форма «Органыуправления»
Форма предназначена для ввода и редактирования информации об организационной структуре системы управления.
В левой части представлена иерархическая структура ОУ с возможностью добавления, удаления и редактирования информации по ОУ.
По каждому ОУ указываются его основные признаки, которые используются для определения приоритетов
оснащения ОУ, а также информация о КСА, находящемся на эксплуатации.
3.6) Форма «Этапы прогнозирования»
Форма предназначена для ввода информации по этапам прогнозирования. Как правило, в качестве этапа целесообразно рассматривать календарный год. Реализована возможность добавления, изменения, удаления этапа, а также отображения данных по привязке конкретных работ к этапам прогнозирования.
4) Формирование и отображение результатов решения.
4.1) Форма «Решения»
В данной экранной форме (рис. 3) в табличном виде отображается результат решения задачи выбора системотехнических решений по созданию (развитию) АСУ СН в виде перечня работ по разработке, изготовлению, обеспечению эксплуатации и продлению ресурса КСА на ОУ. При этом указывается, какая работы должна выполняться конкретным предприятием промышленности с привязкой к этапам прогнозирования.
Также здесь реализована возможность ввода и отображения информации по директивно задаваемым оператором решениям (опорным решениям) по разработке, изготовлению, обеспечению эксплуатации и продлению ресурса КСА на ОУ КСА.
4.2) Форма «Отчеты»
Данная форма (рис. 4) предназначена для отображения значений показателей эффективности, характеризующих сформированные решения, а также цветовой индикации степени оснащенности ОУ в зависимости от количества реализованных в КСА функциональных задач.
В качестве обобщенного показателя эффективности принятых решений по созданию (развитию) АСУ СН принято значение показателя целевой функции из задачи (1).
Рис. 4. Экранная форма «Отчеты»
Рис. 6. Экранная форма «Схема органов управления»
В качестве частных показателей эффективности приняты следующие частные показатели, характеризующие степень оснащенности ОУ и степень автоматизации АСУ СН [3]:
- степень оснащенности ОУ;
- степень автоматизации ФЗ;
- степень автоматизации ОУ;
- взвешенная степень автоматизации ФЗ;
- взвешенная степень автоматизации ОУ.
4.3) Форма «Схема органов управления»
Данная форма (рис. 5) предназначена для отображения организационной структуры системы в виде графической схемы с цветовым обозначением полноты автоматизированного решения задач на ОУ. Здесь реализована возможность добавления и удаления ОУ со схемы, изменения местоположения ОУ, цветовой индикации степени автоматизации ОУ в зависимости от выбранного этапа, а также изменения масштаба отображения.
На основные компоненты разработанного программного комплекса получены свидетельства о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2018660348, 2018662688, 2018666516, 2019612091, 2019614502, 2020612350.
Заключение
Предложенные в статье метод и реализующий его алгоритм позволяют автоматизировать процессы подготовки исходных данных и выбора решений по созданию (развитию) АСУ СН, что обеспечит сокращение трудоемкости и унификацию процедур подготовки плановых организационных и финансовых документов при обосновании
федеральных и ведомственных целевых программ по разработке и модернизации распределенных информационно-управляющих систем специального назначения.
Литература
1. AlasheevM.A., Bresler I.B., Lyaskovskii V.L. Methods and models for decision-making in systems engineering for creating (developing) distributed organizational information and control systems // Journal of Computer and Systems Sciences International. 2020. Vol. 59. No 2. Pp. 245-260.
2. Lyaskovsky V.L., BreslerI.B., Alasheev M. A. The approaches to developing the distributed information-control systems of organizational type // ITM Web of Conferences. 2018. Vol. 18. P. 01005.
3. Элькин Г.И., Лясковский В. Л., Алашеев М. А. Показатели и методы оценки функциональной эффективности распределенных информационно-управляющих систем организационного типа // Вестник ТвГУ. Серия: Прикладная математика. 2019. № 3. С. 40-52.
4. Лясковский В. Л., Бреслер И. Б., Алашеев М. А. Метод формирования приоритетного перечня автоматизируемых органов управления в системах специального назначения и его программная реализация // Программные продукты и системы. 2019. Т. 32. № 4. С. 708-713.
5. Haass O., Azizi N. Challenges and solutions across project life cycle: a knowledge sharing perspective // International Journal of Project Organisation and Management. 2020. Vol. 12. No. 4. Pp. 346-379. doi:10.1504/ IJP0M.2020.111067.
6. Paul P. K. Information System and Its Types: Emphasizing Territory, Establishments and Domain Specific // TechnoLearn: An International Journal of Educational Technology. 2020. Vol. 10. No. 1&2. Pp. 39-48. doi:10.30954/ 2231-4105.02.2020.6.
7. Егоров Ю. П., Пятаков А. И., Сулейманова Л. И. Оценка готовности программно-технического комплекса к решению функциональных задач // Автоматизация процессов управления. 2018. № 2 (52). С. 20-27.
8. Третьяков В. А., Куликов Г. В., Лукьянец Ю. Ф. Принципы построения больших территориально распределенных автоматизированных систем // Российский технологический журнал. 2020. № 8 (1). C. 34-42.
ИНФОРМАТИКА, ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА И УПРАВЛЕНИЕ
9. Hughes D. L., Rana N. P., Simintiras A. C. The changing landscape of IS project failure: an examination of the key factors // Journal of Enterprise Information Management. 2017. Vol. 30. No. 1. Pp. 142-165. doi:10.1108/ JEIM-01-2016-0029.
10. Горелов Б. А., Давыдов А. Д., Силаев А.В., Тихонов А.В. Модели управления развитием распределенных технических систем // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2018. № 3 (696). С. 92-103.
11. Зальмарсон А. Ф., Васильев В. А., Елецкий М. И., Сидоров С. С. Общесистемные показатели эффективности автоматизированных систем управления (программно-аппаратных комплексов) // Автоматизация процессов управления. 2018. № 3 (53). С. 11-19.
12. Зацаринный А. А. Ионенков Ю. С. Некоторые аспекты оценки эффективности автоматизированных информационных систем на различных стадиях их жизненного цикла // Системы и средства информатики. 2016. Т. 26. № 3. С. 121-135.
13. Матвиенко Ю. А. Направления развития автоматизированных систем управления военного назначения на основе принципа сбалансированности // Военная мысль. 2020. № 2. С. 81-88.
14. Козлов С. В. Процессные аспекты повышения качества создания интеллектуальных интегрированных систем управления // Надежность и качество сложных систем. 2020. № 4 (32). С. 22-30. doi:10.21685/2307-4205-2020-4-3.
15. Kozlov S. V., Kubankov A.N. Scientific and methodical aspects of synchronization of functional processes in the life cycle of integrated control
systems // Systems of Signal Synchronization, Generating and Processing in Telecommunications (SYNCHROINFO). 2019. Pp. 1-5. doi: 10.1109/ SYNCHROINFO.2019.8813991.
16. Легков К. Е. Методические основы управления информационными подсистемами автоматизированных систем управления сложными объектами специального назначения // T-Comm: Телекоммуникации и транспорт. 2018. Т. 12. № 5. С. 31-40. doi:10.24411/2072-8735-2018-10084.
17. Бригаднов С. И. Разработка комплексной автоматизированной интеллектуальной системы анализа проектных решений и обучения проектировщика // V Международная научно-практическая конференция «Электронное обучение в непрерывном образовании 2018». Ульяновск, 2018. С. 136-142.
18. Elnagar S., Weistroffer H. R. Introducing Knowledge Graphs to Decision Support Systems Design // Information Systems: Research, Development, Applications, Education. 2019. Vol. 359. Pp. 3-11. doi: 10.1007/978-3-030-29608-7_1.
19. Flores-Garcia E., Bruch J., Wiktorsson M., Jackson M. Decisionmaking approaches in process innovations: an explorative case study // Journal of Manufacturing Technology Management. 2019. Vol. 32. No. 9. Pp. 1-25. doi:10.1108/JMTM-03-2019-0087.
20. Grange C., Pinsonneault A. The Responsible Adoption of (Highly) Automated Decision-Making Systems // Proceedings of the 54th Hawaii International Conference on System Sciences. Hawaii, 2021. Pp. 4900-4909. doi:10.24251/HICSS.2021.595.
METHODOLOGICAL AND SOFTWARE TOOLS FOR SELECTING SOLUTIONS FOR THE CREATION (DEVELOPMENT) OF AUTOMATED CONTROL SYSTEMS
VIKTOR L. LYASKOVSKIY
Tver, Russia, dop_b¡g@ma¡l.ru
IGOR B. BRESLER
Tver, Russia, n¡¡¡t@n¡¡¡t.tver.ru
KEYWORDS: automated control system for special purposes; automation complex; selection of solutions for the creation and development of automated control systems; efficiency of the automated control system; decision support software package.
MIKHAIL A. ALASHEEV
Tver, Russia, m¡hal81@ma¡l.ru
ABSTRACT
Introduction: to date, the issues of substantiation, assessment and choice of options for the creation (development) of automated control systems for special purposes are not formalized enough and do not allow the selection of solutions to comprehensively take into account the totality of a number of significant parameters: prescriptive decisions; classification signs of command centers; functional processes of the highest priority; specified maximum permissible probabilistic-temporal and temporal characteristics of the performance of function-
al processes; information security requirements; design and reliability requirements; technological capabilities of executing enterprises; acceptable time and cost parameters of the system creation process; risks of untimely implementation of solutions for the development, manufacture of automation equipment and equipping command centers with them. Purpose: development of methodological and software tools for choosing solutions for the creation (development) of special-purpose automated control systems that maximize the
efficiency of performing functional processes in the system, taking into account the specified requirements and restrictions. Methods: methodological tools are proposed, including the formalization of the structure of automated control systems for special purposes, the formulation of the problem of choosing solutions for their creation (development), as well as an algorithm for solving the problem, based on the use of "greedy" methods of discrete optimization. Results: the developed methodological tools are implemented in the form of specialized software tools, which are the basis of the decision support software complex, which allows to find a solution to the problem in an automated mode, namely, to form a rational solution for the development, manufacture and prolongation of the operation of automation systems for command centers from the composition of automated systems management of special purpose. Practical relevance: the research results can be used to substantiate federal and departmental target programs for the development and modernization of distributed information and control systems for special purposes. Discussion: the use of the developed methodological and software tools will increase the validity and reduce the labor intensity of the processes of forming decisions for the creation (development) of automated control systems for special purposes.
REFERENCES
1. Alasheev M. A., Bresler I. B., Lyaskovskii V. L. Methods and models for decisionmaking in systems engineering for creating (developing) distributed organizational information and control systems. Journal of Computer and Systems Sciences International. 2020. Vol. 59. No 2. Pp. 245-260.
2. Lyaskovsky V. L., Bresler I. B., Alasheev M.A. The approaches to developing the distributed information-control systems of organizational type. ITM Web of Conferences. 2018. Vol. 18. P. 01005.
3. Elkin G. I., Lyaskovsky V. L., Alasheev M.A. Indicators and methods for assessing the functional effectiveness of distributed information management systems of an organizational type. Vestnik TvGU. Seriya: Prikladnaya matematika [Herald of Tver State University. Series: Applied Mathematics]. 2019. No. 3. Pp. 40-52. (In Rus)
4. Lyaskovsky V. L., Bresler I. B., Alasheev M. A. The method of formation of the priority list of automated control centers in special purpose systems and its software implementation. Programmnye produkty i sistemy [Software & Systems]. 2019. No. 4. Pp. 708-713. (In Rus)
5. Haass O., Azizi N. Challenges and solutions across project life cycle: a knowledge sharing perspective. International Journal of Project Organisation and Management. 2020. Vol. 12. No. 4. Pp. 346-379. doi:10.1504/IJP0M.2020.111067
6. Paul P. K. Information System and Its Types: Emphasizing Territory, Establishments and Domain Specific. TechnoLearn: An International Journal of Educational Technology. 2020. Vol. 10. No. 1&2. Pp. 39-48. doi:10.30954/2231-4105.02.2020.6
7. Egorov I. P., Piatakov A. I., Suleimanova L. I. Estimation of hardware and software complex readiness to solve the functional tasks. Avtomatizacija processov uprav-lenija [Automation of Control Processes]. 2018. No. 2 (52). Pp. 20-27. (In Rus).
8. Tretyakov A. V., Kulikov G. V., Lukyanets Y. F. Principles of creation of the big territorially distributed automated systems. Rossiyskiy tekhnologicheskiy zhur-nal [Russian Technological Journal]. 2020. No. 8. Pp. 34-42. (In Rus)
9. Hughes D. L., Rana N. P., Simintiras A. C. The changing landscape of IS project
failure: an examination of the key factors. Journal of Enterprise Information Management. 2017. Vol. 30. No. 1. Pp. 142-165. doi:10.1108/JEIM-01-2016-0029
10. Gorelov B. A., Davydov A. D., Silaev A. V., Tihonov A. V. Models of development management of distributed technical systems. Izvestiya vysshikh ucheb-nykh zavedeniy. Mashinostroenie [University news. Engineering]. 2018. No. 3 (696). Pp. 92-103. (In Rus)
11. Zalmarson A. F., Vasilev V.A, Eletskii M. I ., Sidorov S. S. System-wide performance indicators of automated command and control systems (softwarehardware complexes). Avtomatizacija processov upravlenija [Automation of Control Processes]. 2018. No. 3 (53). Pp. 11-19. (In Rus)
12. Zatsarinny A. A., Ionenkov J. S. Some aspects of evaluating the effectiveness of automated information systems at various stages of their life cycle. Sistemy i sredstva informatiki [Systems and means of informatics]. 2016. Vol. 26. No. 3. Pp. 121-135. (In Rus)
13. Matvienko Y.A. Development trends in military automated control systems based on the balance principle. Voennaja mysl [Military Thought]. 2020. No. 2. Pp. 81-88. (In Rus)
14. Kozlov S. V. Process aspects of improving the quality of creating intelligent integrated management systems. Nadezhnost i kachestvo slozhnyh sistem [Reliability and quality of complex systems]. 2020. No. 4 (32). Pp. 22-30. (In Rus). doi:10.21685/2307-4205-2020-4-3
15. Kozlov S.V., Kubankov A. N. Scientific and methodical aspects of synchronization of functional processes in the life cycle of integrated control systems. Systems of Signal Synchronization, Generating and Processing in Telecommunications (SYNCHROINFO). 2019. Pp. 1-5. doi: 10.1109/SYNCHR0-INF0.2019.8813991
16. Legkov K. E. Methodical foundations of management of information subsystems of automated control systems for complex objects of special purposes. T-Comm. 2018. Vol. 12. No. 5. Pp. 31-40. (In Rus).
17. Brigadnov S. I . Razrabotka kompleksnoj avtomatizirovannoj intellektualnoj sistemy analiza proektnyh reshenij i obuchenija proektirovshhika [Development of complex automated system of intellectual analysis of design solutions and training designer]. V Mezhdunarodnaja nauchno-prakticheskaja konferencija "Jelektronnoe obuchenie v nepreryvnom obrazovanii 2018" [V International Scientific and Practical Conference "E-Learning in Continuing Education 2018"]. Ulyanovsk, 2018. Pp. 136-142. (In Rus)
18. Elnagar S., Weistroffer H. R. Introducing Knowledge Graphs to Decision Support Systems Design. Information Systems: Research, Development, Applications, Education. 2019. Vol. 359. Pp. 3-11. doi: 10.1007/978-3-030-29608-7_1
19. Flores-Garcia E., Bruch J., Wiktorsson M., Jackson M. Decision-making approaches in process innovations: an explorative case study. Journal of Manufacturing Technology Management. 2019. Vol. 32. No. 9. Pp. 1-25. doi:10.1108/ JMTM-03-2019-0087
20. Grange C., Pinsonneault A. The Responsible Adoption of (Highly) Automated Decision-Making Systems. Proceedings of the 54th Hawaii International Conference on System Sciences. Hawaii, 2021. Pp. 4900-4909. doi:10.24251/ HICSS.2021.595
INFORMATION ABOUT AUTHORS:
Lyaskovskiy V.L., PhD, Full Professor, Chief Research Officer of the Research Institute of Information Technologies; Bresler I.B., PhD, Docent, Director of the Research Institute of Information Technologies;
Alasheev M.A., PhD, Scientific Coordination Department Specialist of the Research Institute of Information Technologies.
For citation: Lyaskovskiy V.L., Bresler I.B., Alasheev M.A. Methodological and software tools for selecting solutions for the creation (development) of automated control systems. H&ES Research. 2021. Vol. 13. No. 3. Pp. 48-59. Doi: 10.36724/2409-5419-2021-13-3-48-59 (In Rus)
