CC BY
16УДК 621.396.2
ГРНТИ 47.05.11
МЕТОДИКА КОМПЛЕКСНОЙ ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ КОМПЛЕКСОВ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ РАДИОСВЯЗИ
B.Е. ДИДРИХ, доктор технических наук, профессор
АО «ТЗ «Октябрь» (г. Тамбов)
М.А. ШЕЛКОВНИКОВ, кандидат технических наук, доцент
АО «ТЗ «Октябрь» (г. Тамбов)
C.В. ОВСЯННИКОВ, кандидат технических наук, доцент
ВУНЦ ВВС «ВВА имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина» (г. Воронеж)
Предложена методика комплексной оценки эффективности применения комплексов технических средств радиосвязи, которая предполагает оценку информационной и эксплуатационной эффективностей подобных комплексов с учетом особенностей их технической реализации и экономических аспектов применения по назначению. Получаемая при этом комплексная оценка учитывает основные особенности реализации стадий жизненного цикла комплексов технических средств радиосвязи. Определены основные направления, по которым целесообразно проводить комплексную оценку эффективности применения комплексов технических средств радиосвязи при построении системы радиосвязи. С учетом этого разработаны методики оценки информационно-технической, информационно-экономической, эксплуатационно-технической и эксплуатационно-экономической эффективностей комплексов технических средств радиосвязи. В качестве показателя информационно-технической эффективности комплекса технических средств радиосвязи предложена средняя информационная эффективность построенной на его основе системы связи. Получены аналитические выражения для средней информационной эффективности при различных видах связи. Проведен расчет средней информационной эффективности систем телефонной и телеграфной связи (передачи данных), который позволяет качественно оценить характер ее изменения при использовании радиоканала с постоянными параметрами, а также с учетом изменений условий связи и требующегося уровня достоверности. В качестве количественного показателя оценки информационно-экономической эффективности для различных видов связи предложен показатель информационно-экономической эффективности, который зависит от скоростей передачи информации, определяемых используемыми видами модуляции и манипуляции. В качестве показателя эксплуатационно-технической эффективности выбран коэффициент эксплуатационной готовности. Получено аналитическое выражение для его расчета. Для оценки эксплуатационно-экономической эффективности предложен коэффициент эксплуатационно-экономической эффективности, который представляет собой отношение рассматриваемой вероятностной характеристики технической или эксплуатационной готовности комплекса технических средств радиосвязи к величине удельных прямых или суммарных затрат на техническое обслуживание. Определены приоритет составляющих комплексной оценки эффективности применения комплекса технических средств радиосвязи и особенности ее формирования. Разработан порядок использования составляющих комплексной оценки эффективности для оптимизации применения комплекса технических средств радиосвязи.
Ключевые слова: оценка эффективности применения, информационно-техническая эффективность, информационно-экономическая эффективность, эксплуатационно-техническая эффективность, эксплуатационно-экономическая эффективность, средняя информационная эффективность, показатель информационно-экономической эффективности, коэффициент эксплуатационной готовности, коэффициент эксплуатационно-экономической эффективности.
Введение. Радиосвязь диапазона является неотъемлемой частью комплексной, многофункциональной системы связи ВС РФ. В частности, в условиях функционирования современных систем управления ВС мобильные комплексы технических средств радиосвязи (КТСР) успешно применяются для решения задач передачи необходимых объемов информации на достаточно большие дальности.
Для оперативного проведения анализа возможности применения и получения комплексной оценки эффективности (КОЭ) существующих и перспективных КТСР, без проведения сложных и дорогостоящих натурных испытаний, необходима разработка соответствующих методик. Подобные методики должны обеспечить получение объективных качественных и количественных предварительных оценок потенциальных возможностей производимых и разрабатываемых КТСР, проведение их сравнительного анализа, а так же выработку предложений по повышению их эффективности.
Актуальность. Разработка методик, позволяющих оценить показатели эффективности применения перспективных КТСР, возможна на основе известных положений теории электросвязи и телекоммуникации. Используемые в основе подобных методик алгоритмы должны адекватно описывать возможные варианты применения КТСР для различных способов организации и ведения связи в используемых режимах работы. В этой связи возникает необходимость разработки методики КОЭ применения КТСР.
Цель работы - разработка методики КОЭ применения КТСР и определение возможных путей ее повышения.
Современные системы радиосвязи строятся, как правило, на основе набора совместимых друг с другом по техническим характеристикам радиосредств, которые входят в состав специально разработанных для решения определенных задач КТСР.
КОЭ применения КТСР предполагает определение параметров, характеризующих различные аспекты применения реализуемой на его основе системы связи.
Исходя из принципов построения и особенностей применения КТСР, можно выделить следующие основные направления, по которым целесообразно проводить КОЭ его применения при построении системы радиосвязи [1-4]:
оценка информационно-технической эффективности;
оценка информационно-экономической эффективности;
оценка эксплуатационно-технической эффективности;
оценка эксплуатационно-экономической эффективности.
Эти направления фактически являются основными составляющими КОЭ.
Информационно-техническая эффективность КТСР характеризует возможности обеспечения посредством рационального применения входящих в его состав технических средств, передачи по радиоканалам необходимых объемов информации с заданным уровнем качества [1].
Информационно-экономическая эффективность КТСР характеризует эффективность всех затрат в их денежном выражении за весь период его жизненного цикла на единицу передаваемой информации [1].
Эксплуатационно-техническая эффективность КТСР характеризует возможности обеспечения, при применении входящих в его состав радиосредств, необходимых показателей надежности, отказоустойчивости, контроле пригодности и эксплуатационной (ремонтной) технологичности [2, 3].
Эксплуатационно-экономическая эффективность КТСР характеризует меру совершенства его конструкции и системы технической эксплуатации, отражающую взаимовлияние характеристик готовности и стоимости владения [3].
Таким образом, КОЭ применения КТСР предполагает получение оценок показателей ее основных составляющих, соответствующих направлениям КОЭ.
Оценка информационно-технической эффективности КТСР. Очевидно, что желаемым результатом применения по назначению КТСР является событие, состоящее в обеспечении связи с заданным уровнем качества и своевременной передачей сообщений. Вероятность такого события (применения) Рприм может быть представлена как произведение безусловной
вероятности обеспечения связи с заданным уровнем качества Рсв и условной вероятности своевременной передачи сообщений Р , которая соответствует событию, имеющему место, только при условии наступления события с вероятностью Рсв, т.е. для вероятности применения по назначению КТСР, справедливо представление
Рприм (о0, бдоп ) Рсв (б, бдоп )РПеР (б, бдоп )'
(1)
где б и бдоп - имеющее место на входе приемного устройства превышение уровня сигнала над уровнем шумов (помех) и его допустимое (минимально необходимое) значение для обеспечения требуемого качества связи, соответственно, которые измеряются в децибелах (дБ) и связаны с отношением сигнал/шум (помеха) q как [5]
б = 20 ^ и бдоп = 20 ^^доп ).
В качестве показателя информационно-технической эффективности КТСР целесообразно использовать среднюю информационную эффективность построенной на его основе системы связи. Она должна в среднем учитывать потенциальные возможности применения входящих в состав комплекса радиосредств. При этом обобщенным критерием информационно-технической эффективности КТСР, учитывающим особенности его технической реализации, может быть принята необходимость обеспечения максимальной средней информационной эффективности с достоверностью передачи сообщений не ниже заданного уровня и их своевременной передачей исходя из условий связи. С учетом представления (1), по аналогии со средней скоростью передачи сообщений (информации) в [5], среднюю информационную эффективность, в общем случае, можно представить выражением
Чббп) = 4б)Рприм (б, бдоп ),
(2)
в котором л(б) - информационная эффективность построенной на основе КТСР системы радиосвязи, являющаяся функцией превышения б при заданном виде связи с использованием определенной модуляции или манипуляции.
Входящие в выражения (1), (2) функции могут быть представлены как [1, 5]:
л(б)=
АРК 1св 2 (10°10 +1)
1 §
ехр
А 2 Л
г2
&;
Рпер бдоп ) = 1 " еХР
Г Т
пер доп
л
Т
= 1 - ехр
пер J
Т §
пер доп -г г Г
, г—Уи I ехр 2к ±
Г ^
V 2 у
Жг
(3)
где Уи - скорость передачи информации; АГк - полоса частот (полоса пропускания) канала
2
связи; ^ = О - Одоп - расчетный параметр, в котором математическое ожидание Q (соответствующее значению превышения О в канале связи) и среднеквадратическое отклонение Оо определяются исходя из характеристик радиоканала; Тпердоп = Ьс1Уидоп -допустимое значение интервала времени, необходимого для передачи сообщений заданного объема Ьс с допустимой скоростью передачи информации Уи доп, определяемой требующейся
достоверностью и приоритетом; Тпер = Ьс/(УиРсв О, Одоп)) - средний интервал времени передачи сообщений заданного объема Ьс со скоростью передачи информации Уи.
Известно, что в (3) Ьс и Уи для телефонных (непрерывных) сообщений измеряются,
соответственно, в дв.ед. (двоичных единицах) и дв.ед./с, которые принимают любые положительные действительные значения. Для телеграфных сообщений и данных (цифровых сообщений), представляемых двоичными элементарными сигналами, Ьс и Уи измеряются в битах и бит/с, принимающих целочисленные значения [6].
Величины Уи и Тпердоп в (3) целесообразно представить исходя из физической природы
передаваемых сообщений [1, 5-9].
В частности, для систем телефонной связи с учетом описания скорости передачи информации, основанного на производительности гауссовского источника непрерывного сообщения, справедливым будет полагать, что [1, 5]
Уи = АР 1св 2 (10О10 Им ), Т
пер доп
У,
доп
1св 2 (10а^ 10 Им )
(4)
где АРс - полоса частот, занимаемая спектром телефонного сообщения, Им - выигрыш используемого в системе телефонной связи вида модуляции.
Для систем телеграфной связи и передачи данных скорость передачи информации Уи обычно равна номинальным значениям, соотнесенным с частотной эффективностью системы связи утлг(пд) и полосой частот канала АРк . При этом величину Уи доп можно полагать равной
пропускной способности двоичного цифрового канала с помехами, ограниченного выходом (входом) и входом (выходом) источника сообщения (данных) [6-9]. В этом случае величины Уи и Тгюрд^оп в (3) выражаются как
У = у
и I
тлг (пд)
АР , Т
пер доп
У,
доп
Уи [1 + Ръ 1св 2 Ръ + (1 - Ръ )1св 2 (1 - Ръ )]'
(5)
где Ръ - вероятность ошибки в информационном бите, определяемая исходя из требующегося уровня достоверности передачи телеграфных сообщений (данных).
Представление Уидоп в (5) основано на предположении, что, с учетом возможностей
современных способов формирования информационного потока, канал передачи телеграфных сообщений (данных) может быть принят как симметричный канал без памяти, в котором элементы цифрового сигнала равновероятны и независимы [9].
Исходя из (2)-(5) и представлений для информационной эффективности при различных видах связи [1], средняя информационная эффективность может быть представлена в виде функций переменных О и Одоп : при телефонной связи
Лтлф (<2, бдоп ) :
log 2 (10б10 Им ) 1
§ ( л\
и 1
^ 2 (10б 10 +1) 42^1
| ехр
йг х
м V У
х <
1 - ехр
I (
б ^ 2 10 + 101og 2 И
| ехР
2 11М .. -м
бдоп 1og 2 10 + 101og 2 Им
х
V 2 У
йг
(6)
при телеграфной связи и передаче данных (без кодирования)
/V) гл \ _ Утлг(пд) 1 Г
Лтлг (пд)6, бдоп)= х
§ Г ^
ехр
V 2 У
йг х
х ■<
1 - ехр
§ Г г 2^
| ехР
V 2 У
йг
л/2^[1 + Р, 1og2 Д + (1 - Ръ )1og2 (1 - Ръ )]
(7)
—00
Здесь в (6) входит соотношение и = Д^К/.
Из выражений (6) и (7) видно, что средняя информационная эффективность зависит от: параметров используемых видов модуляции и манипуляции ( и, Им и утлг(ид));
необходимого уровня достоверности передачи сообщений ( бдоп и Р, );
параметров условий связи ( б и § , в котором задаются б = б и Од ).
Представленные на рисунках 1 и 2 зависимости позволяют качественно оценить характер изменения средней информационной эффективности систем телефонной и телеграфной связи (передачи данных) при использовании радиоканала с постоянными параметрами и значением Об равным 6,3 дБ, а также с учетом изменений условий связи (величины б ) и требующегося
уровня достоверности (величины бдоп ) [5].
Из рисунка 1 видно, что средняя информационная эффективность при использовании телефонных радиосигналов с амплитудной, однополосной и частотной модуляцией (АМ, ОМ и ЧМ) увеличивается с ростом потенциальной помехоустойчивости и среднего превышения уровня сигнала над уровнем шумов (помех) б. При этом увеличение бдоп ограничивает рост
средней информационной эффективности, что обусловлено необходимостью обеспечения более высокого качества связи.
Зависимости на рисунке 2 соответствуют использованию стандартных телеграфных радиосигналов с амплитудной и относительной фазовой манипуляцией (АМн и ОФМн) при одинаковой частотной эффективности утлг^. Из этих зависимостей следует, что максимум
средней информационной эффективности системы телеграфной связи (передачи данных) соответствует условиям, при которых в полосе частот канала сосредоточена мощность сигнала, обеспечивающая передачу телеграфных сообщений (данных) с наибольшей частотной эффективностью, исходя из скорости передачи информации и качества связи, определяемого значениями б и бдоп.
Рисунок 1 - Зависимости средней информационной эффективности системы телефонной связи в радиоканалах с постоянными параметрами при АМ (с коэффициентом АМ та=0,3), ОМ и ЧМ (с индексом ЧМ т^ =3,0)
Рисунок 2 - Зависимости средней информационной эффективности при телеграфной связи (передаче данных) в радиоканалах с постоянными параметрами при амплитудной и относительной фазовой манипуляциях (АМн и ОФМн) с полосой частот, соответствующей частотной эффективности 0,2 и 0,33
Выбор средней информационной эффективности в качестве показателя информационно-технической эффективности позволяет оценить степень рациональности использования имеющихся частотного и энергетического ресурсов системы связи, построенной на основе радиосредств входящих в состав КТСР.
Оценка информационно-экономической эффективности КТСР. Информационно-экономическая эффективность применения КТСР зависит от двух основных показателей [1]:
скорости передачи (или количества передаваемой) информации при требующемся уровне качества, как основном эффекте применения по назначению;
затрат (или расходов), необходимых для обеспечения нужной скорости передачи (или количества передаваемой) информации, т.е. достижения нужного эффекта.
В качестве количественного показателя оценки информационно-экономической эффективности для различных видов связи можно принять показатель информационно-экономической эффективности, который для различных видов связи целесообразно определить соотношениями
г тлф (б) - К тлф (0)%
_ Т Г >~7
"жц и гтлг(пд) *итлг(пд)^жц :
(8)
в которых:
Уитлф (б) и Уитлг(пд) - скорости передачи информации при телефонной связи и
телеграфной связи (передаче данных), измеряемые в дв.ед/с и бит/с, соответственно, зависящие от технических характеристик используемых радиосредств;
2жщ — ДТ1С/АБжц - отношение принятого при разработке и утверждении конструкции
срока службы ДТСС (наработки комплекса от начала его эксплуатации до перехода в предельное
состояние, когда он подлежит списанию) к стоимости его жизненного цикла Д^^ (суммарных
затрат трудовых, материальных и иных ресурсов в их денежном выражении, за весь период жизненного цикла комплекса) [1-3].
Поскольку скорость передачи информации обычно измеряется в дв.ед./с или бит/с, то величину ^^ в (8) также предпочтительно представлять в с/руб. В этом случае параметр
информационно-экономической эффективности г тлф (@) или гтлг(пд) определяет, сколько
единиц информации (дв.ед. или бит) можно передать, потратив один рубль из стоимости жизненного цикла КТСР.
Исходя из (4), в случае телефонной связи, параметр гтлф (б) в (8) при увеличении
превышения уровня сигнала над уровнем шумов (помех) б так же будет возрастать. Это обусловлено увеличением количества информации, передаваемой по каналу связи в единицу времени, из-за роста уровня, принимаемого аналогового сигнала и, соответственно, расширением динамического диапазона значений непрерывной функции, описывающей предаваемое телефонное сообщение [1, 6]. Для адекватного определения гтлф (б), превышение
б целесообразно установить равным бдоп. При этом обеспечение необходимого качества телефонной связи соответствует условию
гтлф (б) - гтлф (б — О-доп ).
(9)
По существу, (9) устанавливает нижнюю границу показателя информационно-экономической эффективности при заданном уровне качества телефонной связи, которая может изменяться в зависимости от используемого метода модуляции.
При телеграфной связи и передаче данных показатель гтлг(ид) в явном виде не зависит от величины б. Это обусловлено тем, что скорость передачи информации в данном случае соответствует номинальным (стандартным) значениям, устанавливаемым исходя из необходимости обеспечения требующегося уровня качества связи при имеющемся частотно-энергетическом ресурсе канала связи. Имеет место лишь косвенная зависимость от потенциальной помехоустойчивости видов манипуляции.
Значения показателя информационно-экономической эффективности будут различными в зависимости от имеющих место скоростей передачи информации, которые соотносятся с используемыми видами модуляции и манипуляции. Очевидно, что более предпочтительным является рассмотрение не отдельных значений этого показателя, а диапазонов его возможных значений, при том или ином виде связи
^^тлф(тлг(ид)) (^тлф(тлг(ид))ш;п' ^тлф(тлг(ид))п
(10)
где £г
'тлф (тлг(ид))т^п и ^тлф (тлг(ид))тах
из всех возможных значений скорости передачи информации согласно (8).
Оценка эксплуатационно-технической эффективности КТСР. Известно, что, в соответствии с ГОСТ, к основным характеристикам эксплуатационно-технической эффективности относятся: надежность, отказоустойчивость, контролепригодность, эксплуатационная (ремонтная) технологичность [2-4].
В зависимости от характера решаемой задачи для оценки эксплуатационно-технической эффективности КТСР могут быть использованы различные показатели ее характеристик, перечень и определения которых представлены в [3].
Исходя из приведенных в ГОСТ определений, отказоустойчивость и контролепригодность соотносятся, соответственно, с надежностью и эксплуатационной (ремонтной) технологичностью, как более общими характеристиками [2, 3]. Следовательно, для оценки эксплуатационно-технической эффективности КТСР рациональным представляется учет, прежде всего, показателей надежности и эксплуатационной (ремонтной) технологичности. При этом показатели этих характеристик являются составляющими некоторого комплексного показателя, определяющего эксплуатационно-техническую эффективность в целом. В качестве такого показателя целесообразно принять коэффициент эксплуатационной готовности [3].
В соответствии с ГОСТ коэффициент эксплуатационной готовности определяется как вероятность того, что в произвольный момент времени в реальных условиях эксплуатации КТСР будет работоспособен и в состоянии выполнить задачи хотя бы по одному из типовых циклов применения по назначению, и представляется как [3]
- минимальное и максимальное значения показателя исходя
к = К К
эг ~ тг дои ■
(11)
Здесь в (11):
Ктг - коэффициент технической готовности, представляющий собой вероятность того,
что в произвольный момент времени комплекс не будет находиться на плановом техническом обслуживании (ТО) (ремонте) и начало его применения по назначению не будет задержано сверх допустимого времени или отменено из-за отказа [3];
Кдои - коэффициент дополнительных простоев, отражающий недостатки в организации
работ и поставок запасных частей, а также другие подобные издержки (не превышает единицы и равен ей при отсутствии дополнительных простоев) [3].
Коэффициент технической готовности в (11) описывается выражением [3]
К — К К
тг ~ пп гп ■
(12)
где Кпп - коэффициент планируемого применения, представляемый как [3]
Кпп — 1 " (Кпто + Кпв)х
(13)
в котором х - интенсивность эксплуатации, определяемая как отношение наработки комплекса в процессе применения по назначению (в часах) за календарный год к расчетному годовому фонду времени (в часах), а Кпто и Кпв - удельная суммарная продолжительность плановых
видов ТО и удельная суммарная продолжительность восстановления, соответственно, (определяемые как отношения математического ожидания суммарной продолжительности ТО и восстановления работоспособности комплекса к его наработке за определенный период эксплуатации) [3];
Кгп - коэффициент готовности к применению, представляющий собой вероятность того,
что запланированное на определенное время применение комплекса по назначению не будет задержано сверх допустимого времени или отменено из-за отказа, который определяется выражением [3]
Кгп — Кг + (1 - Кг
(14)
Здесь в (14):
К, - коэффициент готовности (комплексный показатель надежности), определяемый через среднюю наработку на отказ To и среднее время восстановления работоспособного состояния te [3, 4]
К -
Г.
T. + и
(15)
Pe - вероятность восстановления работоспособного состояния комплекса в заданное время при его подготовке к применению по назначению (является показателем эксплуатационной (ремонтной) технологичности) [3].
Оценка эксплуатационно-экономической эффективности КТСР. Для оценки эксплуатационно-экономической эффективности может быть использован коэффициент эксплуатационно-экономической эффективности, который представляет собой отношение рассматриваемой вероятностной характеристики готовности (технической или эксплуатационной) КТСР к величине удельных прямых или суммарных затрат на ТО [3]. Этот коэффициент отражает эффективность вложений в обеспечение необходимых эксплуатационных характеристик и требующиеся затраты на одну расчетную единицу приращения уровня технической (эксплуатационной) готовности КТСР исходя из следующих возможных соотношений [3]
К
К — . тг
К
или
К —
К
пз то( р)
К,
или
К—
К
сз то( р)
К
(16)
сз то(р)
в которых:
Ксзто(р) - удельные суммарные затраты на ТО (ремонт), определяемые как отношение
математического ожидания суммарной стоимости ТО (ремонта) к наработке комплекса в процессе применения по назначению, за определенный период эксплуатации [3];
Ктто(р) - удельные прямые затраты на ТО (ремонт) определяемые как затраты,
возникающие на регулярной основе от начала эксплуатации комплекса и до ее прекращения, включающие в себя затраты на оплату труда, затраты на запасные части и расходные материалы, отнесенные к наработке комплекса в процессе применения по назначению за определенный период эксплуатации [3, 10, 11].
Фактически коэффициент Кэ определяет среднюю продолжительность времени
эксплуатации (работы) КТСР в секундах, часах или других единицах, из расчета на один рубль затрат (прямых или суммарных) на ТО (ремонт).
Известно, что суммарные затраты, помимо прямых, включают в себя еще и косвенные затраты, которые непосредственно не связаны с технической реализацией КТСР и зависят от характера вспомогательных организационно-технических мероприятий при проведении ТО (ремонта). Поэтому для учета особенностей технической реализации КТСР, следует учитывать прямые затраты на ТО (ремонт), непосредственно связанные с техническими аспектами эксплуатации. При этом, учитывая, что коэффициенты Кэ и Ктг связаны выражением (11),
коэффициент эксплуатационно-экономической эффективности КТСР целесообразно определить как
К
К — . тг
К
пз то(р)
Учитывая, что Ктг представляет собой вероятность, то коэффициент Кэ будет иметь размерность, обратную размерности удельных прямых затрат на ТО (ремонт), например, ч/руб. или с/руб.
Приоритет составляющих КОЭ применения КТСР и особенности ее формирования.
В общем случае КОЭ применения КТСР можно получить посредством некоторой целевой функции от ее составляющих [1]. Однако следует учитывать, что КТСР состоит из большого количества радиосредств и сформированная подобным образом КОЭ представляется труднообозримой. Она не будет отражать непосредственно физическую природу наиболее существенных параметров реализованной на основе КТСР системы связи. Более целесообразным представляется рассмотрение отдельных составляющих КОЭ такого комплекса в соответствии со стадиями его жизненного цикла и с учетом приоритетов в рамках решаемых задач [2].
В частности, оценки информационно-технической и информационно-экономической эффективностей в наибольшей степени актуальны для таких стадий жизненного цикла, как разработка, производство и эксплуатация. Это обусловлено тем, что данные оценки определяют возможности применение КТСР по назначению в целом.
Оценки эксплуатационно-технической и эксплуатационно-экономической эффективностей представляются приоритетными непосредственно для стадии эксплуатации. Эти оценки, исходя из методики их определения (см. выражения (11)—(16)), могут считаться адекватными лишь с учетом опыта практического применения (эксплуатации) КТСР, который позволяет корректно определить значения:
эксплуатационно-технических показателей (Кдоп, Кпто, Кпв, т, To, te и Pe ); эксплуатационно-экономических показателей (Кпзто(р) и/или Ксзто(р)).
Стадии утилизации жизненного цикла в некоторой степени соответствует информационно-экономическая эффективность, так как в выражениях ее показателя (8) используется параметр , учитывающий суммарные затраты в ходе жизненного цикла и
потребные, в том числе, для утилизации КТСР. При этом для установления параметра , как
и в случае оценок эксплуатационно-технической и эксплуатационно-экономической эффективностей, необходимо адекватное определение стоимости жизненного цикла комплекса ЛБ и срока его службы ЛТСС.
Для определения перечисленных параметров обычно используются рациональные методики, например, методики экспертных оценок, основанные на опыте реализации стадий жизненного цикла КТСР [1].
Для установления потенциальных возможностей КТСР в рамках решения возлагаемых на него задач целесообразно использовать, прежде всего, оценки средней информационно-технической и эксплуатационно-технической эффективностей, определяемых средней информационной эффективностью (см. выражения (6)-(7)) и коэффициентом эксплуатационной готовности (см. выражения (11)—(15))
Лтлф(тлг(пд))(б, бдоп) = Лтлф(тлг(пд)) при б = бдоп
и
к
Здесь в представлении Лтлф(тлг(пд)) как и в (9) определяется нижняя граница средней информационной эффективности при заданном уровне качества связи. При условии равенства значений б и бдоп расчетный параметр Е, в выражениях (3) будет равен нулю и, следовательно, вероятности обеспечения связи Рсв и своевременной передачи сообщения Рпер
не будут зависеть от соответствующего условиям ведения связи значения среднеквадратического отклонения Од.
Следует учитывать, что по аналогии с представлением (10) для средней информационной эффективности предпочтительным является рассмотрение диапазона возможных значений, свойственных КТСР в целом
Ллтлф(тлг(пд)) СЛтлф(тлг(пд^т^ Лтлф(тлг(пд))тах) ,
(17)
где Лтлф (тлг (пд))тп и Лтлф (тлг (пд))тах - минимальное и максимальное значения нижней границы
средней информационной эффективности исходя из всех возможных значений скорости передачи информации при различных видах связи и соответствующих им видах модуляции и манипуляции с учетом условия б = бдоп.
По значениям средней информационной эффективности и коэффициента эксплуатационной готовности может производиться сравнение КТСР с его зарубежными и отечественными аналогами исходя из их потенциальных возможностей.
В соответствии с определениями средней информационной эффективности и коэффициента эксплуатационной готовности, они являются безразмерными величинами, не превышающими единицы
Лтлф(тлг(пд)) ~ 1,0 , Кэг ~ 1,0 .
Справедливым будет полагать, что чем выше значения этих показателей, тем выше эффективность применения КТСР. При этом произведение этих показателей
Лтлф(тлг(пд)) ^ Kэ.
(18)
можно интерпретировать как степень использования пропускной способности канала связи при условии своевременной передачи сообщений с заданным уровнем качества и соответствующими эксплуатационными характеристиками.
В общем случае, возможно рассмотрение комбинации составляющих КОЭ, которая представляется некоторой линейной функцией вида [1]
^„А — И,-
эф ИлЛтлф(тлг(пд)) ~^аК
+ а V ^
(19)
где ал и аК — весовые коэффициенты, значения которых устанавливаются исходя из
приоритетов информационно-технической и эксплуатационно-технической составляющих КОЭ в рамках решаемой, с использованием того или иного вида связи, задачи и в соответствии с условиями
%ф < 1,0, ал+ак —1,0.
(20)
Здесь относительно соотношения коэффициентов ал и аК в (19) следует полагать:
при равных приоритетах информационно-технической и эксплуатационно-технической эффективностей ац/аК —1,0;
при приоритете информационно-технической эффективности аЛ/аК > 1,0;
при приоритете эксплуатационно-технической эффективности а^/а^- < 1,0 .
В отличие от определяемых безразмерными величинами составляющих КОЭ, показатели информационно-экономической и эксплуатационно-экономической эффективностей имеют размерности (дв.ед./руб. или бит/руб. и ч/руб. или с/руб., соответственно). Диапазон значений этих величин может быть определен только исходя из предполагаемых скоростей передачи информации и рассмотренных показателей.
Использование составляющих КОЭ для оптимизации применения КТСР. Произведение (18) и функция (19) по существу являются обобщением КОЭ и могут использоваться как некоторая формальная оценка КТСР без выраженного физического смысла вне зависимости от конкретных условий ведения связи.
Оценки информационно-экономической и эксплуатационно-экономической эффективностей позволяют учесть экономические аспекты применения КТСР.
Основываясь на определениях составляющих КОЭ, справедливым будет полагать, что при установлении оптимального для обеспечения связи состава входящих в КТСР технических средств, прежде всего, необходима оценка информационно-технической эффективности. При этом максимально возможное значение средней информационной эффективности будет соответствовать оптимальному составу используемых средств радиосвязи для заданных условий связи, а именно географических координат абонентов и предполагаемой дальности связи, рабочих частот, параметров и состояния линии связи, помеховой обстановки (шумов и помех) и т.п.
Учитывая приведенные соображения, обеспечение условий, при которых достигается максимум средней информационной эффективности, можно принять целью оптимизации управления КТСР и рационального использования его радиосредств.
Выводы. Разработана методика КОЭ применения КТСР. Предлагаемая методика предполагает оценку информационной и эксплуатационной эффективностей подобных комплексов с учетом особенностей их технической реализации и экономических аспектов
применения по назначению. Получаемая при этом комплексная оценка учитывает основные особенности реализации стадий жизненного цикла КТСР.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Зюко А.Г., Кловский Д.Д., Коржик В.И., Назаров М.В. Теория электрической связи: учебник для ВУЗов / под ред. Д.Д. Кловского. М.: Радио и связь, 1998. 432 с.
2. ГОСТ Р 56136-2014. Национальный стандарт Российской Федерации. Управление жизненным циклом продукции военного назначения. Термины и определения. М.: Стандартинформ, 2015. 16 с.
3. ГОСТ Р 56111-2014. Национальный стандарт Российской Федерации. Интегрированная логистическая поддержка экспортируемой продукции военного назначения. Номенклатура показателей эксплуатационно-технических характеристик. М.: Стандартинформ, 2015. 16 с.
4. ГОСТ 27.002-89. Межгосударственный стандарт. Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения. М.: Издательство стандартов, 1990. 24 с.
5. Ермаков Е.К. Авиационные системы связи: учебник. Часть II. Системы и средства связи. Монино: ВВА им. Ю.А. Гагарина, 1992. 284 с.
6. Средства связи и системы передачи данных ВВС: учебник для слушателей и курсантов ВВУЗов ВВС / под ред. А.И. Величкина. М.: Издание ВВИА им. проф. Н.Е. Жуковского, 1985. 325 с.
7. Скляр Б. Цифровая связь: теоретические основы и практическое применение / Скляр Б.; Гроза Е.Г. [и др.] (пер. с англ.). 2-е изд. М. [и др.]: Издательский дом «Вильямс», 2003. 1104 с.
8. Григорьев В.А., Лагутенко О.И., Распаев Ю.А. Сети и системы радиодоступа. М.: Эко-Трендз, 2005. 384 с.
9. Громов Ю.Ю., Дидрих В.Е., Шелковников М.А., Дидрих И.В. Оценка потерь в каналах передачи данных // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. 2019. № 6. С. 39-44.
10. Григоров С.Ю., Лебедев В.В., Казьменко А.В., Митрофанова С.В. Прогнозирование технического состояния объекта с учетом стратегии технического обслуживания при эксплуатации сложных технических систем с периодическим контролем // Воздушно-космические силы. Теория и практика. 2018. № 8. С. 108-118. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.vva.mil.ru/Izdaniay/VKS-teoriya-i-praktika (дата обращения 02.02.2024).
11. Загорский В.А., Фетисов Е.В., Петухов А.В., Бледных М.В. Определение времени выполнения операций по техническому обслуживанию объекта авиационной техники // Воздушно-космические силы. Теория и практика. 2021. № 18. С. 186-195. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.vva.mil.ru/Izdaniay/VKS-teoriya-i-praktika (дата обращения 02.02.2024).
REFERENCES
1. Zyuko A.G., Klovskij D.D., Korzhik V.I., Nazarov M.V. Teoriya "elektricheskoj svyazi: uchebnik dlya VUZov / pod red. D.D. Klovskogo. M.: Radio i svyaz', 1998. 432 p.
2. GOST R 56136-2014. Nacional'nyj standart Rossijskoj Federacii. Upravlenie zhiznennym ciklom produkcii voennogo naznacheniya. Terminy i opredeleniya. M.: Standartinform, 2015. 16 p.
3. GOST R 56111-2014. Nacional'nyj standart Rossijskoj Federacii. Integrirovannaya logisticheskaya podderzhka " eksportiruemoj produkcii voennogo naznacheniya. Nomenklatura pokazatelej ekspluatacionno-tehnicheskih harakteristik. M.: Standartinform, 2015. 16 p.
4. GOST 27.002-89. Mezhgosudarstvennyj standart. Nadezhnost' v tehnike. Osnovnye ponyatiya. Terminy i opredeleniya. M.: Izdatel'stvo standartov, 1990. 24 p.
5. Ermakov E.K. Aviacionnye sistemy svyazi: uchebnik. Chast' II. Sistemy i sredstva svyazi. Monino: VVA im. Yu.A. Gagarina, 1992. 284 p.
6. Sredstva svyazi i sistemy peredachi dannyh VVS: uchebnik dlya slushatelej i kursantov VVUZov VVS / pod red. A.I. Velichkina. M.: Izdanie VVIA im. prof. N.E. Zhukovskogo, 1985. 325 p.
7. Sklyar B. Cifrovaya svyaz': teoreticheskie osnovy i prakticheskoe primenenie / Sklyar B.; Groza E.G. [i dr.] (per. s angl.). 2-e izd. M. [i dr.]: Izdatel'skij dom «Vil'yams», 2003. 1104 p.
8. Grigor'ev V.A., Lagutenko O.I., Raspaev Yu.A. Seti i sistemy radiodostupa. M.: Eko-Trendz, 2005. 384 p.
9. Gromov Yu.Yu., Didrih V.E., Shelkovnikov M.A., Didrih I.V. Ocenka poter' v kanalah peredachi dannyh // Pribory i sistemy. Upravlenie, kontrol', diagnostika. 2019. № 6. pp. 39-44.
10. Grigorov S.Yu., Lebedev V.V., Kaz'menko A.V., Mitrofanova S.V. Prognozirovanie tehnicheskogo sostoyaniya obekta s uchetom strategii tehnicheskogo obsluzhivaniya pri 'ekspluatacii slozhnyh tehnicheskih sistem s periodicheskim kontrolem // Vozdushno-kosmicheskie sily. Teoriya i praktika. 2018. № 8. pp. 108-118. fElektronnyj resurs]. Rezhim dostupa: http://www.vva.mil.ru/Izdaniay/VKS-teoriya-i-praktika (data obrascheniya 02.02.2024).
11. Zagorskij V.A., Fetisov E.V., Petuhov A.V., Blednyh M.V. Opredelenie vremeni vypolneniya operacij po tehnicheskomu obsluzhivaniyu obekta aviacionnoj tehniki // Vozdushno-kosmicheskie sily. Teoriya i praktika. 2021. № 18. pp. 186-195. ['Elektronnyj resurs]. Rezhim dostupa: http://www.vva.mil.ru/Izdaniay/VKS-teoriya-i-praktika (data obrascheniya 02.02.2024).
© Дидрих В.Е., Шелковников М.А., Овсянников С.В., 2024
Дидрих Валерий Евгеньевич, доктор технических наук, профессор, директор по инновационному развитию, АО «Тамбовский завод «Октябрь», Россия, 392029, г. Тамбов, ул. Бастионная, 1, [email protected].
Шелковников Михаил Алексеевич, кандидат технических наук, доцент, старший научный сотрудник отдела стратегического развития, АО «Тамбовский завод «Октябрь», Россия, 392029, г. Тамбов, ул. Бастионная, 1, [email protected].
Овсянников Сергей Викторович, кандидат технических наук, доцент, начальник кафедры средств связи (и авиационных комплексов связи), Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил «Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина» (г. Воронеж), Россия, 394064, г. Воронеж, ул. Старых Большевиков, 54А, [email protected].
UDK 621.396.2
GRNTI 47.05.11
METHODOLOGY OF COMPLEX ESTIMATION OF EFFICIENCY
OF APPLICATION OF COMPLEXES OF TECHNICAL MEANS OF RADIO
COMMUNICATION
V.E. DIDRIH, Doctor of Technical Sciences, Professor
AO «TZ «Oktyabr'» (Tambov)
M.A. SHELKOVNIKOV, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor
AO «TZ «Oktyabr'» (Tambov)
S.V. OVSYANNIKOV, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor
MESC AF «N.E. Zhukovsky and Y.A. Gagarin Air Force Academy» (Voronezh)
The methodology of complex assessment of the efficiency of the use of complexes of technical means of radiocommunication is proposed, which involves the assessment of information and operational efficiency of such complexes, taking into account the features of their technical realization and economic aspects of their intended use. The complex assessment takes into account the main peculiarities of the realization of the stages of the life cycle of the complexes of technical means of radiocommunication. The main directions, according to which it is expedient to carry out a comprehensive assessment of the effectiveness of the use of complexes of technical means of radio communication when building a radio communication system, are determined. Taking this into account, the methods of evaluation of information-technical, information-economic, operational-technical and operational-economic efficiency of complexes of technical means of radio communication are developed. The average information efficiency of the communication system built on its basis is proposed as an indicator of information-technical efficiency of the complex of technical means of radio communication. Analytical expressions for the average information efficiency at different types of communication are obtained. The calculation of the average information efficiency of telephone and telegraph communication systems (data transmission) is carried out, which allows to qualitatively assess the nature of its change when using a radio channel with constant parameters, as well as taking into account changes in communication conditions and the required level of reliability. As a quantitative indicator of information-economic efficiency assessment for different types of communication, the indicator of information-economic efficiency is proposed, which depends on the speed of information transmission, determined by the used types of modulation and manipulation. As an indicator of operational and technical efficiency the coefficient of operational readiness is chosen. Analytical expression for its calculation is obtained. To estimate the operational and economic efficiency the coefficient of operational and economic efficiency is proposed, which is the ratio of the considered probabilistic characteristic of technical or operational readiness of the complex of technical means of radio communication to the value of specific direct or total costs of maintenance. The priority of the components of the complex assessment of the efficiency of application of the complex of technical means of radio communication and the peculiarities of its formation are determined. The order of using the components of the complex efficiency assessment to optimize the use of the complex of technical means of radio communication is developed.
Keywords: application efficiency assessment, information-technical efficiency, information-economic efficiency, operational-technical efficiency, operational-economic efficiency, average information efficiency, information-economic efficiency indicator, operational availability coefficient, operational-economic efficiency coefficient.
