CC BY
86
/40 Civil SecurityTechnology, Vol. 9, 2012, No. 1 (31)
УДК 614.8
О последовательности разработки научно-методических основ для выработки требований к системам и средствам
ISSN 1996-8493
© Технологии гражданской безопасности, 2012
Е.М. Мещеряков, В.В. Батырев
Аннотация
В статье отражены начальные подходы к постановке и решению научной проблемы к разработке алгоритма выработки системных, оперативно-тактических и тактико-технических требований к иерархическим структурам различного назначения и техническим средствам, предназначенным для их оснащения. Приведены исходные структуры алгоритмов, а также термины и определения, необходимые для единого понимания затрагиваемой проблемы.
Ключевые слова: система; технические средства; требования; структура; алгоритм.
The Sequence of Scientific-Methodological Development Basis for Elaboration of Requirements to the Systems and Facilities
ISSN 1996-8493
© Civil Security Technology, 2012
E. Meshcheryakov, V. Batyrev
Abstract
The article reflects the initial approaches to the formulation and solution of scientific problems to the development of algorithm development of system, operational-tactical and tactical-technical requirements to the hierarchical structures of various purposes and technical means, intended for their equipment. The initial structure of algorithms, as well as terms and definitions that are necessary for common understanding of the problem is given.
Key words: system, technical means; requirements; structure; algorithm.
Анализ складывающейся в настоящее время ситуации по вопросам деятельности, модернизации и формирования разнородных систем, включающих органы управления и управляемые объекты, показывает, что в различных звеньях всех уровней иерархии идет постоянный поиск их оптимальной структуры с одновременной модернизацией соответствующих технических средств, предназначенных для их оснащения.
Основной проблемой в рассматриваемой области знаний является отсутствие единых методологических основ долгосрочного и среднесрочного прогнозирования качественных и количественных показателей системы, входящих в ее состав подсистем и характеристик технических средств, позволяющих оперативно реагировать на изменение внешних и внутренних воздействующих факторов и, соответственно, позволяющих определять необходимые изменения ее структуры.
Данная взаимосвязь является вполне очевидным фактом, поскольку любая модернизация систем, обусловленная модификацией внешней среды, вызывает соответствующую конкретную переработку требований по всестороннему совершенствованию показателей применяемых образцов, определенных табелем к штату структурных подразделений, осуществляющих различные виды деятельности.
В свою очередь, изменения системы, вызванные внешними воздействиями, ставят проблему по своевременному реагированию на вновь возникающие задачи, которые не решались той или иной входящей в ее состав структурой в предыдущем периоде времени.
Это приводит к необходимости обеспечения составных элементов системы либо создаваемыми для решения новых задач перспективными техническими средствами, либо к необходимости проведения глубокой модернизации изделий, состоящих на оснащении.
Вместе с тем, дальнейшее прогрессирующее развитие научной мысли, базовых фундаментальных научных исследований в различных областях, включая технику и технологии, приводит к тому, что образцы, принятые на оснащение, очень быстро оказываются устаревшими и не в полной мере соответствующими условиям их применения для выполнения действий по предназначению. Это происходит, прежде всего, потому, что при выполнении задач по разработке систем и технических средств не в полной мере учитываются перспективные достижения науки и не всегда принимается во внимание выполненная оценка дальнейшего развития научных направлений. Данное положение снижает эффективность функционирования любой системы и приводит к необходимости увеличения ресурсных затрат для достижения поставленной цели. Подобная ситуация остро ставит проблему определения всех видов требований к облику перспективных систем и технических средств, разработке их соответствующих характеристических показателей, опережающих воздей-
ствия видоизмененных негативных факторов динамично меняющейся обстановки внешней среды.
В качестве примера, иллюстрирующего данное утверждение, можно привести постоянно продолжающийся поиск нетрадиционных средств вооруженной борьбы — оружия на новых физических принципах. В качестве сравнения следует отметить, что наряду с прогрессом, наблюдаемым в данной области, подобного утверждения нельзя сделать о развитии такими же темпами мероприятий и средств защиты населения и территорий, которые учитывают специфику воздействия новых поражающих факторов.
Это противоречие обостряет ситуацию несоответствия возможностей систем, которые причиняют ущерб, и систем, противодействующих поражающим факторам и ликвидирующих последствия их воздействия.
Исходя из изложенного, важнейшей задачей научных исследований следует считать определение облика перспективных систем и разработку требований к их элементам и техническим средствам. Работа на опережение позволит системе выполнять в перспективе мероприятия и решать задачи на должном уровне, оставаясь соответствующей требованиям на временном этапе продолжительностью 15 — 20 лет. Примерно на тот же период должен сохраняться жизненный цикл изделий, принимаемых на оснащение.
Кроме рассмотренных направлений, следует также остановиться и на других проблемных вопросах, которые присутствуют в данной области знаний. Так, существующее многообразие технических средств, предлагаемых на современном этапе, практически в интересах любой системы, их постоянное совершенствование и появление новых образцов ставят перед потребителем вопрос о том, какие из них по своим характеристикам в большей мере соответствуют решаемым задачам и имеют оптимальное соотношение «эффективность — стоимость».
Вместе с тем, в ряде случаев, структуры, заинтересованные в формировании системы и разработке изделия, сами могут выступать в качестве заказчика того или иного их вида и определять разработчику соответствующие качественные и количественные показатели.
Следует полагать, что именно на данном этапе у разработчиков требований возникают проблемы с порядком их выработки. Это предположение исходит, прежде всего, из того, что до настоящего времени нет четкого понимания алгоритма определения и логического построения всей последовательности соответствующих характеристик как создаваемых (совершенствуемых) систем, так и необходимых для их функционирования технических средств. Помимо этого, понятийный аппарат характеристических показателей требований разработан не в полной мере и требует существенного уточнения.
Прежде всего, исходными пунктами по определению требований должны стать получаемые данные по
новым достижениям в области фундаментальной научной деятельности. Их анализ, применительно к различным областям деятельности, будет являться базовой основой по выработке характеристик перспективных систем и входящих в их состав технических средств. Особо стоит отметить тот факт, что в любой стране мира практически все получаемые результаты передовых научных исследований рассматриваются, прежде всего, с точки зрения их использования в перспективных образцах военного назначения.
Для структурных систем МЧС России, которые могут изучаться в данном контексте, имеются дополнительные проблемные вопросы. Ведь сложность обозначенной проблемы будет заключаться также и в том, что подавляющее большинство состоящих в штате средств (или образцов, принимаемых на оснащение) должны быть, как минимум (по личному мнению автора), в 80—90% случаев изделиями двойного назначения, которые могут использоваться как в условиях мирного, так и военного времени.
В данной ситуации особо следует выделить то обстоятельство, что возникновение наиболее неблагоприятных условий функционирования систем и их технических средств следует ожидать при выполнении задач в условиях вооруженного противодействия противоборствующих сторон. В этом случае негативные факторы будут оказывать свое отрицательное воздействие в полном и всестороннем объеме. Подобное положение позволяет предполагать, что именно в данных условиях максимальным будет являться перечень необходимых для выполнения мероприятий и объем возникающих для их реализации задач. Совокупность этих факторов определит потребность в максимальном использовании возможностей указанных систем и их технических средств самой разносторонней направленности, заблаговременно сформированных на этапе выработки требований.
Таким образом, основополагающим фактором определения всех видов показателей, применительно к рассматриваемой проблематике, будет являться положение, которое устанавливает соответствие возможностей систем и входящих в их состав технических средств (в дальнейшем — комплексов) условиям военного времени с обеспечением требуемых функциональных качеств.
Главенствующую роль в определении облика перспективных комплексов и их качественных и количественных показателей будет являться совершенствование средств вооруженной борьбы, разрабатываемых на основе новых фундаментальных научных открытий. Развитие подобных образцов и появление поражающих факторов, не свойственных традиционным видам средств вооруженной борьбы, будет приводить к необходимости решения задач, отличающихся от принятых в настоящее время, как по структуре, так и по содержанию. Данное положение потребует заблаговременного учета происходящих изменений при
выработке требований к характеристикам образцов, использующихся при защите населения и территорий от поражающих факторов перспективных изделий военного или двойного назначения. Это положение в полной мере будет распространяться и на средства, которые будут применяться для ликвидации последствий воздействия подобных видов оружия.
В целях акцентирования внимания на важность оценки влияния фундаментальных научных исследований на развитие средств вооруженной борьбы целесообразно провести обзор имеющихся в настоящее время разработок, выполненных по различным направлениям. В частности, в недалеком будущем следует ожидать появления лазерного оружия тактического и стратегического назначения, ускорительного оружия, сверхвысокочастотного оружия, включающего радиолучевые средства направленного действия.
В настоящее время стремительно развивается кинетическое оружие, которое представляет собой соответствующие устройства для гиперзвукового метания тел. Следует отметить, что опытные образцы изделий уже проходят испытания в США. Применение подобных средств существенно повышает дальность доставки поражающего элемента и многократно увеличивает его мощность. Следовательно, в перспективе, можно ожидать нанесение ударов по промышленным производствам средствами, которые рассматривались ранее как образцы ведения ближнего боя и не принимались во внимание как средства поражения объектов, находящихся в глубине тыловой полосы.
Не остается без внимания совершенствование инфразвуковых, геофизических и метеорологических боевых средств, а также озонного оружия. Развитие получило информационное оружие и средства информационно-психологического воздействия. Следует особо выделить возможности последнего при использовании его против населения в целях создания условий массового психоза, паники и неуправляемых действий.
На основе новых научных достижений в традиционных областях продолжают развиваться и совершенствоваться так называемые «классические средства» вооруженной борьбы. Ядерное оружие развивается в направлении разработки таких боеприпасов, которые имеют один-два превалирующих поражающих фактора с незначительным влиянием остальных на окружающую среду. Помимо этого, в настоящее время ведутся работы по созданию оружия ядерно-кинетического и ядерно-микроволнового, рентгеновских лазеров с ядерной накачкой. Создаются ядерные боеприпасы с повышенным выходом электромагнитного импульса.
Не остается без внимания новое поколение химического и биологического оружия. Свойства новых рецептурных образцов направлены на создание таких воздействующих параметров, которые нарушают функционирование техники, меняют структу-
ру и свойства материалов (металлов, резины, ГСМ и
др.) [1].
Анализ приведенного обзора показывает, что все эти достижения в области военной науки и техники невозможны без новых фундаментальных научных открытий, которые являются основополагающими для создания перспективных образцов и совершенствования взглядов на порядок ведения боевых действий.
Вместе с тем, фундаментальные достижения науки могут быть использованы также и для разработки комплексов, применяемых в сфере решения задач по защите от поражающих факторов и для ликвидации последствий, возникающих в результате их воздействия.
Таким образом, исходным пунктом для проведения анализа с целью сбора базовых данных, позволяющих определить пути развития рассматриваемых систем и технических средств, будет являться информационный анализ новых направлений фундаментальных исследований и открытия, совершенные в этих областях.
В полученной информации особое внимание необходимо будет уделять анализу эффектов, которые могут быть использованы в интересах создания принципиально новых средств вооруженной борьбы.
Новые фундаментальные открытия, кроме развития средств вооруженной борьбы, приводят и будут приводить к появлению уникальных технологий промышленного производства и возникновению соответствующих предприятий. В данном случае становится вполне закономерным ожидание того, что при возникновении чрезвычайных ситуаций даже в условиях мирного времени на них станет проявляться определенная специфика разрушения объектов и вполне естественным будет появление новых пора-
жающих факторов. Эти же особенности необходимо будет учитывать и при совершенствовании защитных мероприятий по противодействию террористическим проявлениям. В полной мере данное положение может относиться и к системам поддержки принятия решений, структура которых приведена в [2].
Таким образом, открытия в фундаментальной науке будут вызывать необходимость учета специфики выдвигаемых к системам и техническим средствам требований не только для условий военного, но и для мирного времени. Следует также отметить и то, что появление новых материалов, информационных технологий, технических решений позволят создавать новые изделия, включающие робототехнические средства, содержащие искусственный интеллект и наделенные возможностями для самообучения и распознавания образов.
В общем виде схема анализа исходной информации начального этапа определения требований к системам и средствам приведена на рис. 1.
Последовательность действий, представленных на рис. 1, показывает, что завершающим пунктом первого этапа анализа является определение полного перечня внешних воздействующих факторов. Кроме того, во всех случаях должна быть учтена специфичность и параметрические характеристики их поражающих свойств.
Следует отметить, что к оценке показателей факторов необходимо подходить дифференцированно, поскольку в ряде случаев они могут быть альтернативными, то есть оказывать как положительное, так и отрицательное влияние.
Вместе с тем, в своей основе внешние воздействующие факторы, образовавшиеся в результате реализации чрезвычайных ситуаций, являются, как правило,
Рис. 1. Исходный алгоритм для проведения начальной стадии анализа по определению требований
негативными. Они оказывают отрицательное влияние на население, различные объекты и территории.
При выработке требований к комплексам важную роль будет играть оценка поражающих свойств тех эффектов, которые будут возникать при реализации чрезвычайных ситуаций как мирного, так и военного времени. Данное положение будет касаться и традиционных и перспективных образцов вооружения и специальной техники, а также промышленных производств, в интересах которых появится необходимость выполнения соответствующих задач.
В первую очередь в ходе анализа потребуется определение качественных характеристик систем и технических средств. К ним следует отнести устанавливаемые виды деятельности по вопросам предупреждения и ликвидации последствий всех типов чрезвычайных ситуаций. Именно после данного анализа может быть определен перечень комплексов, которые смогут реагировать и выполнять действия в конкретных условиях в целях снижения негативного воздействия поражающих факторов.
В общем виде данный этап анализа представлен на рис. 2.
В первую очередь, конечно, следует определиться с границами определения того, что подразумевается под понятием «общие требования». В противном случае в прямой постановке этого вопроса может быть получен соответствующий ответ, который не даст представления о характеристиках системы или технического средства.
Логическим переходом от разработки общих требований, которые представляют собой описательный
набор примерного перечня показателей, является их детальное раскрытие.
Исходя из этого, в структуре общих требований должны быть вычленены качественные и количественные характеристики.
В целях выработки единого понимания структуры и содержания указанных показателей следует определиться с их терминологическими понятиями.
Качественная характеристика — это особенность, присущая конкретной системе или техническому средству и отражающая перечень их соответствующих свойств в конкретных областях рассматриваемого направления применения.
Количественная характеристика — числовой параметр системы или технического средства, позволяющий оценивать в выбранных единицах технико-экономическую эффективность объекта исследования и отражать параметрические показатели его внутренних свойств.
Указанные характеристики неразрывно связаны со всеми видами разрабатываемых требований, имеющих тесную внутреннюю связь. С этой целью разрабатывается единый подход определения терминов. Данное положение позволит избежать разнородного понимания того, что должно быть определено по каждому показателю.
Основные определения необходимо представить по следующим видам требований:
системным;
оперативно-тактическим;
тактико-техническим.
Системные требования — это комплекс каче-
Рис. 2. Алгоритм последовательности по выработке перечня общих требований
Рис. 3. Общая структура разработки требований и перечень их основных видов
ственных характеристик и количественных показателей, которым должна соответствовать совокупность элементов, включающих органы управления и управляемые объекты, взаимодействующих между собой через механизм прямой и обратной связи в процессе выполнения определенного круга мероприятий и задач, взаимосвязанных друг с другом функционально и обеспечивающих требуемую технико-экономическую эффективность функционирования.
Оперативно-тактические требования — это перечень показателей, включающих военно-техническую и экономическую эффективность, основанных на многокритериальном анализе складывающейся обстановки, объеме и специфике возникающих при этом задач, требующих решения, а также принимающих во внимание оценку факторов, негативно или позитивно влияющих на их выполнение. Данный вид неразрывно связан с качественными и количественными показателями системных требований.
Тактико-технические требования — это комплекс определяемых (рассчитываемых) или задаваемых значений показателей, предъявляемых к системе или изделию и включающих:
определение назначения и описание функциональных действий;
перечень необходимых для данной системы или изделия показателей;
качественные характеристики системы или образца; количественные показатели и конструкционные (системные) требования;
условия использования и эксплуатационные характеристики;
дублирование, надежность, ремонтопригодность, порядок и сроки технического обслуживания, условия хранения и транспортировки;
специфические особенности, присущие только данной системе (изделию).
В общем виде перечень требований и их взаимосвязь приведены на рис. 3.
Таким образом, в приведенной статье сделана попытка определения в самом общем виде последовательности применения предлагаемых алгоритмов по выработке требований к системам и техническим средствам. Основной упор сделан на необходимость анализа новых достижений в фундаментальных и прикладных исследованиях. Кроме того, разработаны определения видов требований, обеспечивающих единое методологическое понимание их трактовки. Вполне естественным будет являться дальнейшее развитие темы и проведение исследований в данной области. Необходимым будет являться всестороннее совершенствование изложенных подходов и теоретических основ данного направления, а также разработка математического аппарата для определения всех характеристических показателей.
Литература
1. Коршунов Э. Незатратная победа // Военно-промышленный курьер. 2011. № 14 (380). С.9.
2. Мещеряков Е.М. Модель экспертной системы поддержки принятия решений по действиям сил МЧС России при ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций на объектах метрополитена, возникших в результате совершения террористических актов // Технологии гражданской безопасности. 2008. № 1—2. С.85—95.
Сведения об авторах
Мещеряков Евгений Михайлович: к.в.н., с.н.с., ФГБУ
ВНИИ ГОЧС (ФЦ), ученый секретарь.
121352, Москва, ул. Давыдковская, 7.
Тел.: (495) 449-99-04.
T-mail: usi-vniigochs@mail.ru
Батырев Василий Васильевич: д.т.н., профессор, ФГБУ ВНИИ ГОЧС (ФЦ), главный научный сотрудник. 121352, Москва, ул. Давыдковская, 7. Тел.: (499) 233-25-73.
