CC BY
61Общая методика обоснования требований к системе технического обеспечения связи и автоматизированных систем управления
А.В. МОРОЗОВ, кандидат технических наук
Подполковник А.А. САМОХВАЛОВ
Полковник Н.Н. СИРКО
АННОТАЦИЯ
ABSTRACT
Проведен анализ подхода к разработке методики обоснования требований к системе технического обеспечения связи и автоматизированных систем управления.
The paper analyzes the approach to developing a methodology of justifying requirements for the system of technical support of communication and automated control systems.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА
KEYWORDS
Требования к системе, техника связи, техническое обеспечение связи и автоматизированные системы управления, требования к системе, методика обоснования требований.
Requirements for system, communication equipment, technical support of communication and automated control systems, methodology of justifying demands.
ПРИ РАЗВИТИИ Вооруженных Сил Российской Федерации (ВС РФ) на современном этапе система военной связи и автоматизированные
системы управления являются важнейшими составными частями технической основы системы военного управления и относятся к средствам
ОБЩАЯ МЕТОДИКА ОБОСНОВАНИЯ ТРЕБОВАНИИ К СИСТЕМЕ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ СВЯЗИ И АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ
К?
1
и
управления войсками (силами). От их состояния зависит эффективность применения войск (сил), боевых средств и оружия в условиях ведения современной войны, решающую роль в которой играет скорость обмена информацией и передачи управляющих воздействий в реальном масштабе времени с требуемым качеством.
Обеспечение постоянной технической готовности системы военной связи и автоматизированных систем управления (АСУ) к применению по назначению является главной задачей в процессе управления войсками, силами и оружием. Техническое обеспечение связи и автоматизированных систем управления (ТОС и АСУ) выделено в отдельный вид технического обеспечения и включает комплекс мероприятий, которые направлены на:
• обеспечение войск техникой связи и АСУ;
• поддержание ее в исправном (работоспособном) состоянии и в постоянной готовности к применению по назначению;
• восстановление и возвращение в строй при повреждениях и эксплуатационных отказах1.
Эффективность применения вооруженных сил любой страны всегда зависит от уровня их оснащенности современным вооружением. Сегодня ВС РФ оснащаются современными образцами вооружения, военной и специальной техники (ВВСТ), совершенствуется и модернизируется система управления Вооруженных Сил, исходя из требований обеспечения военной безопасности государства.
В настоящее время в соответствии с концепцией системного подхода и структурой жизненного цикла основными этапами создания образца ВВСТ являются исследование и обоснование разработки, разработка и производство, каждый из которых может быть представлен определенной совокупностью решаемых задач.
Наиболее важными из них являются выработка требований к системе, подразумевающая формирование совокупности требований и ее научное обоснование, и, как следствие, разработка документации — методики обоснования требований к системе ТОС и АСУ. Опыт разработки современных сложных технических систем, образцов ВВСТ показывает, что это мероприятие представляет собой в техническом и организационном отношениях весьма трудоемкий и многоэтапный процесс, длительность которого (с момента возникновения идеи создания системы до ввода в эксплуатацию хотя бы одного варианта) колеблется в зависимости от типа системы и различных обстоятельств от двух до пятнадцати лет2.
Номенклатура состоящей на снабжении ВС РФ техники связи и автоматизированных систем управления (ТС и АСУ) насчитывает очень большое количество образцов, созданных на различной элементной базе и отличающихся уровнем сложности исполнения. Поэтому достижение главной цели ТОС и АСУ — поддержание максимально возможной обеспеченности войск (сил) работоспособной (исправной) и готовой к применению по назначению техникой связи и АСУ — является весьма сложной задачей3.
Недооценка состояния системы ТОС и АСУ ВС РФ в современных условиях может привести к снижению технической готовности средств управления войсками, силами и оружием, а также к нарушению стабильного функционирования системы управления Вооруженных Сил РФ в целом. Разработка, совершенствование и повышение характеристик современных и перспективных образцов ТС и АСУ идет по пути увеличения сложности их состава. На это оказывает большое влияние увеличение круга решаемых задач, разнообразие условий применения ТС и АСУ, ужесточе-
ние требований по эффективности, а также внедрение новых высокотехнологичных решений и технологий.
Необходимость формирования тактико-технических требований к системе ТОС и АСУ возникает еще на этапе проектирования. Определяется необходимый состав техники связи, конструктивное исполнение и технические характеристики блоков и систем. Также необходимо провести и разработку диагностического обеспечения для оценивания технического состояния ТС и АСУ. В итоге, после проведения работ по формированию и обоснованию требований, получают результаты, которые будут являться исходными данными, необходимыми разработчику для того, чтобы обоснованно приступить к разработке образца ВВСТ.
Однако в настоящее время отсутствует инструмент, позволяющий провести обоснование требований к системе ТОС и АСУ, в связи с чем должны быть предъявлены требования перед построением системы ТОС и АСУ (объекту или процессу ТОС и АСУ), а если требования не предъявить, то нет возможности построить объект ТОС и АСУ и организовать правильное функционирование процесса ТОС и АСУ.
Подход к решению возникшей задачи можно рассмотреть на примере определения требований к системе ТОС и АСУ отдельной воинской части. Будем использовать зависимость обеспеченности воинской части ТС и АСУ от коэффициентов готовности образцов ТС и АСУ4'5. Прямую зависимость обеспеченности воинской части ТС и АСУ от коэффициентов готовности образцов ТС и АСУ получить не представляется возможным по причине сложности и многочисленности факторов, оказывающих влияние на обеспеченность, а также совокупной степени их влияния на коэффициенты готовности образцов ТС и АСУ6,7.
В основу разработки методики обоснования требований к системе ТОС и АСУ необходимо положить требования по назначению, по надежности, а также необходима технико-экономическая оценка применения ТОС и АСУ с характеристиками, соответствующими предъявленным требованиям.
Ранее было определено, что обоснование требований к системе заключается в определении наилучших значений характеристик с учетом тактико-технического задания (ТТЗ)8,9. Как правило, решение такой задачи имеет итерационный процесс, в основе которого лежит использование специфических методов оптимизации. Однако следует отметить, что в связи с особенностями многокритериальных задач обоснования требований (сложность и нелинейность критериев, многочисленность ограничений) классические методы скалярной оптимизации (вариационное исчисление, динамическое программирование, принцип максимума Портнягина и др.) не могут быть эффективно использованы для их решения. С этой точки зрения более целесообразными оказываются следующие шаговые методы оптимизации при условии их реализации на ЭВМ:
• градиентные методы обеспечивают направленный поиск оптимальных решений в пространстве варьируемых (оптимизируемых) параметров;
• методы случайного поиска (метод наилучшей пробы, метод статистического градиента) приводят к определенному случайному блужданию процесса оптимизации;
• метод линейного программирования — поиск, который заключается в зондировании допустимой области пространства характеристик на основе метода статистических испытаний.
Методы, ориентированные на решение задач безусловной оптимиза-
ОБЩАЯ МЕТОДИКА ОБОСНОВАНИЯ ТРЕБОВАНИЙ К СИСТЕМЕ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ СВЯЗИ И АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ
ции функций нескольких переменных, можно разделить на три класса в соответствии с типом используемой при реализации того или иного метода информации:
• методы прямого поиска, основанные на вычислении только значений целевой функции;
• градиентные методы, в которых используются точные значения первых производных функции;
• методы второго порядка, в которых наряду с первыми производными используются также вторые производные функции.
В нелинейном программировании пока что не разработаны универсальные методы, позволяющие решать произвольные задачи, и вряд ли можно надеяться, что в ближайшем будущем такие методы будут созданы. Это обусловлено тем, что реальные задачи минимизации обычно очень сильно отличаются друг от друга как по своей природе, так и по размерности, поэтому большинство методов нелинейного программирования ориентировано на решение определенных классов оптимизационных задач.
При минимизации функции нескольких переменных наиболее целесообразно использовать методы первого и второго порядка, имеющие более высокую скорость сходимости по сравнению с методами прямого поиска. Однако, когда целевая функция имеет сложную структуру или число независимых переменных является большим, очень трудно найти аналитические выражения для частных производных. Более того, функция может быть разрывна. Поэтому часто применяются методы прямого поиска к решению практических задач.
Будем предполагать, что целевая функция непрерывна в рассматриваемой области, а градиент функции может как существовать, так и не существовать.
Таким образом, для определения требований к системе ТОС и АСУ необходимо провести оптимизацию, т. е. постараться найти тах (максимум) обеспеченности воинской части ТС и АСУ10,11. Учесть необходимые заданные ограничения на показатели функционирования системы ТОС и АСУ, показатели, характеризующие коэффициенты готовности образцов ТС и АСУ по типам, а также показатели надежности и граничную вероятность (погрешность) при определении максимального возможного одновременного появления количества отказов ТС и АСУ в воинской части на заданном интервале времени. Зафиксированные показатели функционирования системы ТОС и АСУ и показатели, характеризующие коэффициенты готовности образцов ТС и АСУ по типам, в том числе и показатели надежности при оптимальном (рациональном) значении обеспеченности части связи ТС и АСУ, и будут являться искомыми требованиями.
Прослеживаются три основных группы показателей, определяющих обеспеченность воинской части ТС и АСУ:
• общие показатели функционирования системы ТОС и АСУ, распространяющиеся на любой тип ТС и АСУ;
• индивидуальные показатели функционирования системы ТОС и АСУ, распространяющиеся на определенный (г-й) тип ТС и АСУ;
• показатели надежности г-х типов ТС и АСУ, определяющих их состояние.
Общие показатели функционирования системы ТОС и АСУ в основном определяются подсистемой управления и организацией функционирования подсистем снабжения, технического обслуживания и ремонта, а также организацией мониторинга технического состояния образцов ТС и АСУ.
Индивидуальные показатели функционирования системы ТОС
и АСУ определяются также организацией функционирования подсистемы управления, подсистемы снабжения и технического обслуживания и ремонта, однако появляется и технологическая составляющая в виде обеспеченности образцов ТС и АСУ воинской части комплектами запасного имущества и принадлежностями (одиночные ЗИП и групповые комплекты ЗИП).
Показатели надежности ТС и АСУ определяются схемными решениями при конструкторской разработке, технологией изготовления, достигнутыми показателями электрорадиоэлементов, стоимостью и ограничены технологическими возможностями промышленности.
Учитывая вышерассмотренный материал, можно сказать, что органи-
зационные требования распространяются на любой тип ТС и АСУ, имеют меньшую стоимость и существенно не зависят от технологии промышленности, а значит, и не ограничиваются ее технологическими возможностями. Таким образом, расчет оптимизации обеспеченности воинской части ТС и АСУ необходимо начинать с ужесточения организационных требований, затем продолжить оптимизацию при изменении организационно-технологических требований и при необходимости завершить изменением технологических требований.
Таким образом, изложенный в статье материал представляет собой общий подход к определению методики обоснования требований к системе ТОС и АСУ при фиксированном количестве и наборе критериев.
ПРИМЕЧАНИЯ
1 Приказ Министра обороны Российской Федерации от 2018 г. № 22 «Об утверждении Руководства по техническому обеспечению связи и автоматизированных систем управления ВС РФ».
2 Дубовский В.А. Методика обоснования требований к аппаратуре контроля и диагностирования технического состояния систем управления перспективных оперативно-тактических ракет. НПК «Проблемы технического обеспечения войск в современных условиях» / Труды конференции. СПб.: ВАС, 2016. С. 364—368.
3 Приказ Министра обороны Российской Федерации от 2018 г. № 22.
4 ГОСТ РВ 15.201-2003. Военная техника. Тактико-техническое (техническое) задание на выполнение опытно-конструкторских работ, 2003. 42 с.
5 Приказ МО РФ 2017 года № 605 «Об утверждении Руководства по проверке и оценке состояния вооружения, военной и специальной техники в ВС РФ».
6 Вишняков Н.Н. и др. Обеспечение технической готовности техники связи и автоматизированных систем управления / Н.Н. Вишняков, А.А. Самохвалов, Н.Н. Сирко, А.В. Морозов // Известия Тульского государственного университета (технические науки). 2020. Выпуск 7 (июнь). С. 236—242.
7 Морозов А.В., Самохвалов А.А. Имитационная модель готовности парка техники связи и автоматизированных систем управления частей (подразделений) связи / 5-я Международная НПК научного отделения № 10 РАРАН. М., 2020. С. 292—297.
8 Дубовский В.А. Методика обоснования требований к аппаратуре контроля... С. 364—368.
9 ГОСТ РВ 15.201-2003. Военная техника.
10 Вишняков Н.Н. и др. Обеспечение технической готовности техники связи. С. 236—242.
11 Морозов А.В., Самохвалов А.А. Имитационная модель готовности парка техники связи. С. 292—297.
