CC BY
23Об уточнении функций фонда алгоритмов и программ в интересах автоматизации проектирования автоматизированных систем управления войсками
Полковник О.В. САЯПИН, доктор технических наук
Полковник запаса О.В. ТИХАНЫЧЕВ, кандидат технических наук
Подполковник Л.В. МАКАРЦЕВ
АННОТАЦИЯ. Рассматриваются проблемы автоматизации процессов разработки, оценки и документирования этапов в ходе проектирования автоматизированных систем управления войсками (АСУВ) путем использования современных средств автоматизированного проектирования программных средств и включения результатов проектирования в фронд алгоритмов и программ.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: АСУВ, этапы проектирования, информационное обследование, ГОСТ, фонд алгоритмов и программ.
SUMMARY. Article considers problems of automated development, evaluation and documentation of the stages during designing automated systems for controlling troops (ASCT) by using modern means of computer-aided design of software and inclusion of design results in the fund of algorithms and programmes.
KEYWORDS: ASCT, design stages, information examination, state standard, fund of algorithms and programmes.
ОДНОЙ из основных функций научно-исследовательских организаций Минобороны России является военно-научное сопровождение (ВНС) выполнения работ в промышленности в части создания автоматизированных систем управления войсками (силами) (АСУВ). Анализ практики создания АСУВ свидетельствует, что жизненный цикл любой системы, от замысла на ее создание до утилизации, включает строго определенные этапы. Состав и содержание этапов жизненного цикла автоматизированных систем управления и их составных частей определяется соответствующими руководящими документами. Например, этапность создания программных продуктов определяется ГОСТ 19.1021, автоматизированных систем управления в целом ГОСТ 34.6012, а для систем военного назначения — ГОСТами серии РВ3. Соответ-
1 ГОСТ 19.102-77 Единая система программной документации. Стадии разработки программ. Введ. 20.05.77. М.: Государственный комитет стандартов Совмина СССР, 1977 (Государственный стандарт Российской Федерации),
2 ГОСТ 34.601-90 Автоматизированные системы. Стадии создания. Введ. 01.01.92. М.: Госстандарт России, 1992 (Государственный стандарт Российской Федерации).
3 ГОСТ РВ 15.004-2004 Система разработки и постановки продукции на производство. Военная техника. Стадии жизненного цикла изделий и материалов. Введ. 01.01.2005. М.: Госстандарт России, 2007 (Государственный стандарт Российской Федерации); ГОСТ РВ 1210012-2010 Автоматизированные системы управления войсками. Требования к организации информационного обследования органов военного управления. Введ. 01.01.2011. М.: ФГУП «Стандартинформ», 2011 (Государственный стандарт Российской Федерации); ГОСТ РВ 52333-2006 Автоматизированные системы управления войсками. Требования к методам обследования органов военного управления. Введ. 01.01.2007. М.: ФГУП «Стандартинформ», 2007 (Государственный стандарт Российской Федерации).
ственно относительно указанных этапов осуществляется ВНС разработки АСУВ.
Важнейшим из этапов разработки АСУВ и необходимого военно-научного сопровождения этого процесса является начальный — «исследование и обоснование разработки», определяющий дальнейшее направление работ по созданию системы и в итоге ее качество. Данный этап делится на соответствующие подэтапы. Например, подэта-пами формирований требований к системе и разработки ее концепции являются обследование и изучение объекта автоматизации. Важность подэтапов трудно переоценить, так как получаемая в ходе их выполнения информационная модель объекта служит фундаментом для дальнейшей разработки автоматизированной системы. В то же время при текущем состоянии процесса организации обследования существуют значительные пробелы, снижающие эффективность данного этапа ВНС и, как следствие, качество создаваемой системы в целом. Это определяет актуальность проблемы совершенствования методов информационного обследования автоматизируемых органов управления и способов их реализации.
По существующим нормативным документам, для АСУВ первым этапом создания является информационное обследование объекта автоматизации, которое осуществляется в соответствии с ГОСТ РВ 523332006 и ГОСТ РВ 1210-0 12-20 104. Данные ГОСТ в основном обеспечивают получение необходимых для построения информационной модели данных, но обладают существенным недостатком — нацеленностью на «бумажные» методы работы. Впрочем, этот недостаток характерен для большинства применяемых в настоящее время нормативных документов. Такая ситуация создает существенные проблемы в деятельности разработчиков автоматизированных систем, не обеспечивая целостность единого процесса разработки. Суть этих проблем определяется переходами на большинстве этапов создания системы от информации, получаемой в бумажном виде, к электронной и обратно. Наличие таких переходов, определяемых существующими нормативными документами, повышает непроизводительные затраты труда на создание и модернизацию АСУВ, увеличивает время их создания.
Практика работ, выполняемых 27 ЦНИИ Минобороны России, показала, что организованное в полном соответствии с ГОСТ информационное обследование не всегда приводит к положительному результату. В соответствии с ГОСТ оно начинается с разработки, заполнения и обработки опросных анкет экспертов-предметников на бумажных носителях. Для выполнения работ по опросу, по местам дислокации органов управления, создаются рабочие группы. В связи с постоянной «загруженностью» соответствующих должностных лиц выполнением текущих повседневных задач результаты такого опроса получаются неполными и не позволяют сформировать качественный перечень автоматизируемых функций должностных лиц и решаемых ими задач. Проводимое обследование характеризуется существенными временными и финансовыми затратами.
Основываясь на мировом опыте организации процесса разработки программных продуктов, при выполнении ряда научно-исследовательских работ в части информационного обследования органов управле-
4 ГОСТ РВ 1210-012-2010 Автоматизированные системы управления войсками. Требования к организации информационного обследования органов военного управления. Введ. 01.01.2011. М.: ФГУП «Стандартинформ», 2011 (Государственный стандарт Российской Федерации); ГОСТ РВ 52333-2006 Автоматизированные системы управления войсками. Требования к методам обследования органов военного управления. Введ. 01.01.2007. М.: ФГУП «Стандартинформ», 2007 (Государственный стандарт Российской Федерации).
ния, в настоящее время широко применяются хорошо известные методологии структурного анализа и проектирования.
Анализ существующих сегодня и наиболее развитых инструментальных сред автоматизированного проектирования информационно-программного обеспечения позволяет сделать вывод о том, что весь спектр рассматриваемых систем можно условно разделить на два основных класса, каждый из которых обеспечивает одну из соответствующих методологий: либо структурного системного анализа и проектирования (SADT — Structured Analysis and Design Technique), либо объектно-ориентированного проектирования (OMT — Object Modeling Technique, OOSE — Object-Oriented Software Engineering). Заметим, что структурные методологии нашли наибольшее применение при разработке моделей функционирования организационно-технических систем и информационных моделей для различных уровней представления, а объектно-ориентированные — при разработке программного обеспечения АСУВ.
Только наиболее развитые современные CASE-технологии (например, Oracle CDM, IBM Rational Software, CA ERWin Process & Data Modeler) позволяют применять их на нескольких последовательных этапах разработки информационно-программного комплекса, обеспечивая автоматизацию процессов разработки, оценки и документирования взаимосвязанных проектных решений. Для развитых CASE-систем считается общепринятым иметь средства для осуществления процедур «импорта-экспорта» результатов разработки на различных этапах при обеспечении тем самым сопряжения с инструментальными технологическими системами и расширении границы автоматизированных этапов создания информационно-программных комплексов. Обязательно должны обеспечиваться также возможности перепроектирования и реверсного (в обратном направлении) проектирования. Практически все современные CASE-системы используют диаграммные технологии и обеспечивают главным образом процессы создания, редактирования, проверки и документирования различных диаграмм, а также их связи и преобразования друг в друга.
При применении указанного инструментария в рамках информационного обследования в ходе ВНС одной из работ по созданию АСУВ были сформированы рабочие группы в составе «аналитик» — «эксперт предметной области» и организовано их взаимодействие с целью построения и детализации структурно-функциональных и информационных моделей системы в целом и каждого объекта автоматизации. Этап-ность работ была следующей (рис. 1):
формирование обобщенной модели процесса функционирования органов управления (функциональной модели), содержащей максимально полное структурированное описание на естественном языке потоков функционально значимой для разрабатываемой системы информации с привязкой последней к типам должностных лиц, участвующих в ее использовании (преобразовании, обработке);
детализация описания потоков данных (DFD-диаграммы). На данном этапе системным аналитиком осуществляется формализованное описание информационных потоков и в соответствии с требованиями руководящих документов оформление результатов работы в виде постановок задач;
описание ER-диаграмм процессов функционирования органов управления и формирование информационной модели объекта автоматизации, разработка кодов программ;
последовательная разработка на основе ER-диаграмм концептуальной, логической и физической моделей базы данных (БД) АСУВ.
Рис. 1. Технологическая схема разработки информационного и программного обеспечения с применением современных информационных технологий
В результате реализации такого алгоритма последовательно формируется «многослойная» модель процессов управления, реализуемых органами управления, учитывающая связи между задачами и применяемые методы их решения. Имеющиеся в составе С^^^-средств встроенные средства доменного и функционального контроля вводимых данных обеспечивают логическую целостность модели. Такая организация работ обеспечивает выполнение всех этапов обследования, определяемых ГОСТами. В то же время обеспечивается совмещение различных мероприятий по ряду этапов (рис. 1), сокращая тем самым время работы над проектом и соответственно трудозатраты и стоимость.
Еще одна важная особенность применения предлагаемого подхода — обеспечение расширения получаемой информационной модели путем наращивания и детализации, используя начальную структуру как базовую. Например, модель действий лица, принимающего решения, можно сначала описать в самом общем виде: постановка задачи, контроль результата, выбор оптимального плана из представленных, согласование документов и их доведение до исполнителей. Далее, итеративно можно создавать вложенные алгоритмы, обеспечивающие создание необходимых документов. Эти алгоритмы детализируются путем работы с теми, кто их реализует на практике и так далее, до достижения необходимого уровня детализации. Процесс может быть прерван и продолжен в любое время.
Практика применения указанного алгоритма в рамках научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ по созданию компонентов АСУВ показала ряд существенных преимуществ: сокращение времени подготовки к обследованию;
более широкий учет мнений экспертов, связанный с отказом от формализованного метода опроса, ориентированного на структуру анкет и реализация всех необходимых закономерностей исследуемой предметной области;
большая, чем при использовании «бумажных» технологий полнота получаемой информации, определяемая интерактивным режимом формирования данных;
удобство хранения и модернизации разработанной информационной модели при изменении структуры системы;
возможность наращивания функций и задач системы;
удобство агрегирования полученной информации при формировании задающих документов на последующие этапы разработки АСУВ.
Применение выбранной технологии показало существенный прирост эффективности процесса, определяемый сокращением сроков и трудозатрат на его реализацию. Практика показала, что вне зависимости от типа применяемых для построения информационной модели средств, использование современных технологий позволяет формировать не бумажное описание процесса «для отчетности», а «живую» электронную модель.
Из этого следует еще один положительный аспект использования электронных информационных моделей — удобство их унификации и стандартизации. Например, на рисунке 2 показана типизированная модель процесса оценки обстановки, которая может быть один раз разработана и затем использована для анализа и разработки требований к АСУВ определенного типа. Затраты на разработку модели производятся единожды за счет включения модели в соответствующий фонд алгоритмов и программ (ФАП), доступный разработчикам АСУВ.
Такой подход может существенно сократить начальный этап разработки АСУВ. Для этого необходимо признать электронные информационные модели алгоритмическими разработками и расширить функции ФАП, предусмотрев в его составе соответствующие разделы для их размещения, а также определить условия хранения и использования электронных моделей.
Рис. 2. Вариант представления в функциональной модели типового этапа оценки обстановки
Кроме этапа информационного обследования электронные модели, как показала практика, могут успешно использоваться при проведении научных исследований. Получаемые с применением CASE-технологий и закладываемые в ФАП модели, позволяют не просто описать и изучить существующий процесс управления, но и могут быть использованы для проведения электронных экспериментов с целью выявления возможностей совершенствования алгоритмов работы и структуры автоматизируемых органов управления. Это позволяет расширять рамки автоматизации, переходя от автоматизации системы в состоянии «как есть» к комплексному подходу оптимизации управления.
В настоящее время применение предлагаемого подхода затрудняется содержанием существующих нормативных документов, регламентирующих разработку АСУВ. Нацеленная на бумажную работу нормативная документация сводит на нет большинство усилий по оптимизации создания программной продукции. Например, ГОСТы серии ЕСПД5 при формировании алгоритмов заставляют переводить описание в «плоский» вид, удалять комментарии, математические выкладки и образцы (шаблоны) документов, приводя к потере существенных элементов диаграмм процессов и теряя существенный объем ранее выполненных работ. Для реализации современных технологий разработки АСУВ, объективно необходимо предусмотреть механизм использования электронных схем и документов. Определенные шаги в этом направлении реализованы. Так, руководящими указаниями РД IDEF 0-2000, «в связи с расширяющимся применением информационных технологий и, в частности, CALS-технологий в народном хозяйстве Российской Федерации»6, описан порядок работы с моделями стандарта ГОЕЕ Рекомендациями по стандартизации Р 50.1.028-2001 разрешено применение для описания функциональных моделей системы управления в нотациях IDEF07. Но все это — лишь частичное решение проблемы.
Для придания изменениям системности, необходимо внести изменения в руководящие документы, устанавливающие порядок разработки АСУВ, как рекомендации по использованию электронных моделей объектов автоматизации, так и в части возможности совершенствования структуры и уточнения функций органов управления по результатам их информационного обследования. Только в случае реализации этих требований процесс создания АСУВ станет, наконец, структурно целостным8.
Для реализации указанных требований, вероятно, потребуется доработка организационных документов: ГОСТ, руководств и положений по разработке программных продуктов и ВНС этого процесса, в том числе положения о фонде алгоритмов и программ. Это требует определенных временных затрат и организационных усилий, но реализация фонда переведет эффективность процесса автоматизации управления на новый уровень, соответствующий мировым тенденциям.
5 ГОСТ 19.701-90 Единая система программной документации. Схемы алгоритмов, программ, данных и систем. Условные обозначения и правила выполнения. Введ. 01.01.92. М.: Государственный комитет по управлению качеством продукции и стандартам, 1992 (Государственный стандарт Российской Федерации).
6 РД IDEF0-2000. Методология функционального моделирования IDEF0. Руководящий документ. Издание официальное. М.: ИПК Издательство стандартов, 2000.
7 Рекомендации по стандартизации Р 50.1.028-2001 «Информационные технологии поддержки жизненного цикла продукции. Методология функционального моделирования» (приняты постановлением Госстандарта РФ от 2 июля 2001 г. №256-ст). М.: ИПК «Издательство стандартов», 2001.
8 Тиханычев О.В., Саяпин О.В., Гахов В.Р. Современные технологии информационного обследования как фактор успеха автоматизации управления // Информатизация и связь. 2013. № 6. С. 90—93.
