CC BY
35
УДК 621.317 DOI: 10.24412/2071-6168-2021-6-140-144
ОБОБЩЕННЫЙ ПОДХОД К ВЫБОРУ ПОКАЗАТЕЛЯ И КРИТЕРИЯ ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ СИСТЕМЫ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ СВЯЗИ И АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ
А.В. Свидло, Н.Н. Зайкин, О.А. Губская
Рассмотрена система технического обеспечения связи и автоматизированных систем управления. Приведен подход к выбору показателя и критерия оценки эффективности функционирования системы технического обеспечения связи и автоматизированных систем управления.
Ключевые слова: техническое обеспечение, система, техника связи, автоматизированные системы управления, показатель, критерий.
Система технического обеспечения связи и автоматизированных систем управления (ТОС и АСУ) характеризуется множеством внутренних и внешних параметров. На множестве показателей качества определяется критерий, по конкретному значению которого принимается решение о предпочтительности той или иной стратегии формирования структуры.
Основным требованием при выборе показателя эффективности системы ТОС и АСУ является соответствие его цели функционирования, которая отображается требуемым результатом (у^).
Для описания соответствия реального результата функционирования (У) требуемому (У^) необходимо формально ввести числовую зависимость на множестве результатов, которая называется функцией соответствия [3]:
р = р (У, Утр) (1)
При этом показатель должен характеризовать систему ТОС и АСУ в целом, обладать необходимой гибкостью, универсальностью и иметь ясный физический смысл [1,3].
Требуемый результат (У^) функционирования системы ТОC и АСУ определяется из её предназначения и задается вышестоящей системой. Этот результат может выражаться (оцениваться) числом работоспособной техникой связи (ТС) соотнесенной к штатному комплекту [1,3], или к количеству ТС способному обеспечить передачу требуемого объёма информации в заданных направлениях [2].
Показатель, сформированный на основе вышеизложенного принципа, коэффициент укомплектованности ТС (Ку) наиболее полно отражает требования вышестоящей системы, характеризует саму систему ТОС и АСУ и позволяет проводить оценку (анализ) возможностей её подсистем в различные периоды действий войск, сформированных структур исполнительных органов, принимаемых решений по управлению элементами системы в ходе исследуемого периода [1,3]. Однако использовать данный показатель при синтезе системы ТОС и АСУ достаточно проблематично ввиду того, что он не позволяет оценить влияние на качество функционирования изменение параметров её элементов. Поэтому возникает задача выбора и обоснования показателя, который дал бы возможность производить оценку формируемой структуры системы ТОС и АСУ, получать свои значения в течение исследуемого периода и был чувствителен к изменению параметров её элементов.
При выборе показателя будем также исходить из того, что количественный состав ТС - величина случайно изменяющаяся за счёт эксплуатационных отказов и повреждений, возникающих из-за воздействия огневых и других средств поражения противника, поэтому показатель будет описываться случайным событием, значения которого должны поддерживаться в границе желаемого результата. Ввиду того, что эти события в каждый момент времени t случайные, показатель эффективности должен носить вероятностный характер. Данные рассуждения позволяют для оценки эффективности функционирования системы ТОС и АСУ использовать показатель вероятностной гарантии [3]:
W = P ( Ку ( t )> Ky* ) (2)
показывающий вероятность (степень гарантии) того, что в течении всего срока исследуемого периода (7^ ), для заданных условий функционирования ТОС и АСУ, укомплектованность вышестоящей системы будет не ниже требуемого значения (К** ) . Статистическое значение данного показателя, исходя из классического определения вероятности [3], рассчитывается как отношение суммарного времени, в течение которого значение укомплектованности по рассматриваемой группе техники будет больше, либо равно требуемого, к общему времени исследуемого периода (7оп ).
P(( (t)> К*) 1 (3)
оп
где т - интервал времени в течение которого значение укомплектованности системы было ниже требуемого; Q - количество рассматриваемых интервалов.
Ввиду того, что значение Кy ( t ) отнесено к моментам времени , кроме количественной характеристики (укомплектованности), система оценивается и с временной, то есть насколько своевременно восполняется поврежденная ТС.
Статистическое значение показателя ( К y (t )) можно определить из соотношения
К (t) Np(t) t 7 (4)
Кy (t) = , t е 7оп, (4)
N 0
где Np ( t ) - число работоспособных образцов ТС в момент времени t ; N0 - число работоспособных образцов на начало исследуемого периода; 7оп - время исследуемого периода.
Значения Np ( t ) являются случайными и определяются возможностями системы по восполнению поврежденной ТС (NB (t)) и степенью воздействия противника, в виде количества поврежденных единиц техники в рассматриваемый момент t (Nn (t)), то есть
np (t) = f (NB (t), N, (t)) (5)
Статистически данная величина рассчитывается из соотношения
N p ( t ) = Nо + NB ( t )- Na ( t ) (6)
Как видно из (6), если учесть принятые условия по внешнему воздействию, то есть ^ ( t ) случайно, но определено хотя бы в рамках закона распределения, то значение укомплектованности (Ky (t)) ,будут определяться характеристиками выделенных ранее подсистем: восстановления (Vx ), снабжения ( Sx ) и управления (Ux ) принимая,
что подсистема управления идеальна, то есть функционирует по условиям принятого алгоритма и что материальные потоки работоспособной ТС формируют основные подсистемы снабжения и восстановления, можно определиться, что
Np (t) = f (S*, V) при Ux = U*, Nп (t) = ( ), y e Y0 (7)
где Y0 - множество условий, учитывающих поражение ТС в течении исследуемого периода и её надежностных характеристик.
Из (7) видно, что Np (t), с учетом принятых ограничений, зависит от параметров двух подсистем. Это позволяет использовать его в задачах синтеза для определения значений выделенных параметров.
Показатель эффективности системы (2), кроме полученного реального результата ( KK y (t)), должен содержать и требуемый.
Учитывая сложность обеспечиваемой системы, многообразие форм и качеств ее функционирования [1-3], по опыту проводимых научных исследований [1], рассматриваются несколько градаций количественных и качественных оценок требуемых значений укомплектованности.
Исходя из вышеизложенного, показатель эффективности функционирования системы ТОС и АСУ в течение исследуемого периода можно записать
W = P {KK y (t )> Ky*} (8)
Ввиду того, что кроме количественного состава ТС в системе функционируют одновременно множество ее видов, упорядоченные в группы, приходится вводить векторный показатель, учитывающий данную особенность:
W = W W2 W3,...,Wj (9)
j = 1,J,J - количество групп ТС: Wj определяется по правилу (2) с постановкой частных характеристик исхода.
Степень доверия к вероятности (Р) рассматриваемого показателя эффективности может быть выбрана, как удовлетворяющая потребностям и обеспечивающая необходимую точность проводимых расчетов (например, на уровне 0.9), или же путем проведения эксперимента, определив, что система уверено функционирует (с нужным качеством), в установленном диапазоне, то есть вероятность выхода значений Ку за пределы этой области ничтожно мала (0.995-0.999) [3].
Таким образом, выбранный показатель вероятностного гарантированного результата согласуется с целью функционирования ТОС и АСУ и позволяет оценить ее эффективность в аспекте отыскания лучших стратегий формируемой структуры (ее параметров) с учетом выбранного критерия.
С целью отыскания наилучшей альтернативы построения структуры системы ТОС и АСУ и её органов, в виде задачи выбора их оптимальных параметров, необходимо определить критерий оценки и выбора этой альтернативы. Под критерием будем понимать правило позволяющее поставлять стратегии (альтернативы) (U) развития, в аспекте формирования рациональной структуры системы ТОС и АСУ и её органов, и осуществлять направленный выбор оптимальных стратегий из множества допустимых.
Из существующих концепций рационального поведения систем (пригодности, оптимизации, адаптивизации), в применении к задачам синтеза наиболее целесообразным и получившим широкое развитие является критерий наибольшего (наименьшего) результата в рамках концепции оптимизации [3]:
max Y (U) min Y (U) (10)
U e G U e G
где Y(U) - показатель эффективности системы ТОС и АСУ; G - пространство значений U; U - набор параметров, определяющих условия использования свойств системы.
Оценка эффективности функционирования системы ТОС и АСУ, при достаточно большом количестве альтернативных решений её построения, может производиться по минимуму затрат ресурсов, необходимых для поддержания требуемого уровня укомплектованности войск и системы работоспособной ТС, либо по максимальному уровню укомплектованности при ограничениях на ресурсы. Под ресурсами системы ТОС и АСУ, в данной постановке, понимается количество каналов восстановления (специалистов-ремонтников, обеспеченных рабочими местами, средствами ремонта, диагностики) - (А) и число запасных объектов ТС - ( Z ) на каждом уровне её построения ( i ).
С учетом вышесказанного, для фиксированного значения U, постановка задачи по оценки эффективности системы ТОС и АСУ будет иметь вид
min C (U )
Y (U): \кр (U)> K* (11)
U g G max Kp (U)
Y (U ): | C (U )< C * (12)
U G G,
где Y (U) - критерий оценки эффективности системы ТОС и АСУ; U = Z U A, при
этом Z - множество допустимых значений параметров системы снабжения, а А - множество допустимых значений параметров системы восстановления; С - показатель затрат ресурсов снабжения (Z) и восстановления (А), т.е. C = f (A, Z) ; Kp (U) - показатель качества функционирования системы TOC и АСУ с заданной вероятностью р; * - обозначены требуемые или предельные значения соответствующих показателей.
При этом множество альтернативных стратегий (U) будут связаны с возможным вариантом построения системы ТОС и АСУ, а выбор требуемой (U*), в виде оптимального соотношения ресурсов подсистем снабжения и восстановления и распределения их по уровням системы, определит её структуру.
Отыскание наилучшей альтернативы, при заданном показателе и ограничениях, сводится к задаче оптимизации, имеющей следующий вид:
min C ( A, Z )
Kp (t)> K* (13)
*
p = p
A = £IX, Z = YLZj i=ï7; v = 1V; j = w,
i V i j
где Kp (t) - коэффициент укомплектованности с заданной вероятностью (p = p* ) ; I -
число уровней иерархии системы ТОС и АСУ; V - количество специализаций мастеров (ВУС); J - количество групп ТС.
Как видно, данный критерий позволяет определять стратегии по выбору значений параметров структуры (A, Z), подсистем снабжения и восстановления, обеспечивающих требуемый уровень укомплектованности работоспособной ТС, по группам техники, с заданной вероятностью. Нахождение значений параметров выделенных подсистем является задачей параметрического синтеза и предполагает создание модели их совместного функционирования при заданных характеристиках условий и ограничений, накладываемых на систему.
Y (U * )
Список литературы
1. Приказ Министра обороны Российской Федерации № 22дсп - 2018 г. «Об утверждении Руководства по техническому обеспечению связи и автоматизированных систем управления ВС РФ».
2. Морозов А.В., Самохвалов А.А., Чихачев А.В. Некоторые аспекты методологии оценки качества функционирования технических обеспечивающих систем // Материалы XII межведомственная научно-теоретическая конференция молодых ученных «Вооружение и экономика», «46 ЦНИИ» Минобороны России, 2019. С. 210-214.
3. Боговик А.В., Игнатов В.В. Теория управления в системах военного назначения. СПб.: ВАС, 2008. 460 с.
Губская Оксана Александровна, канд. техн. наук, преподаватель, [email protected], Россия, Санкт-Петербург, Военная академия связи им. Маршала Советского Союза С. М. Буденного,
Свидло Александр Владимирович, преподаватель, [email protected], Россия, Санкт-Петербург, Военная академия связи им. Маршала Советского Союза С. М. Буденного,
Зайкин Николай Николаевич, преподаватель, zaykin_nn@,mail.ru, Россия, Санкт-Петербург, Военная академия связи им. Маршала Советского Союза С. М. Буденного
GENERALIZED APPROACH TO INDICATOR SELECTION AND CRITERIA FOR
EVALUATING THE EFFECTIVENESS OF THE FUNCTIONING OF THE COMMUNICATION TECHNICAL SUPPORT SYSTEM AND AUTOMATED SYSTEMS
CONTROL SYSTEMS
A.V. Svidlo, N.N. Zaikin, O.A. Gubskaya
The system of technical support of communication and automated control systems is considered. An approach to the selection of an indicator and a criterion _ for evaluating the effectiveness of the _ functioning of the communication technical support system and automated control systems is presented.
Key words: technical support, system, communication technology, automated control systems, indicator, criterion.
Gubskaya Oksana Alexandrovna, candidate of technical sciences, teacher, [email protected], Russia, St. Petersburg, Military Academy of Communications named after Marshal of the Soviet Union S. M. Budyonny,
Zaikin Nikolay Nikolaevich, teacher, [email protected], Russia, St. Petersburg, Military Academy of Communications named after Marshal of the Soviet Union S. M. Budyonny,
Svidlo Alexander Vladimirovich, teacher, [email protected], Russia, St. Petersburg, Military Academy of Communications named after Marshal of the Soviet Union S.M. Budyonny
