CC BY
10ТЕХНИКА СРЕДСТВ СВЯЗИ, № 4 (144)), 2018
В.Д. Гришин
кандидат технических наук, доцент, Военно-космическая академия имени А. Ф. Можайского
К.Г. Колесников
кандидат технических наук, доцент, Военно-космическая академия имени А. Ф. Можайского
Б.В. Москвин
кандидат технических наук, доцент, Военно-космическая академия имени А. Ф. Можайского
ПОДХОД К ОЦЕНИВАНИЮ ЦЕЛЕВЫХ
И ИНФОРМАЦИОННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ВОЗМОЖНОСТЕЙ СЛОЖНЫХ ОРГАНИЗАЦИОННО-ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ ВОЕННОГО НАЗНАЧЕНИЯ
АННОТАЦИЯ. Анализ различных направлений исследования информационно-технологических возможностей показывает, что представление сложных организационно-технических систем потребовало новых, нетрадиционных подходов, основывающихся на комплексном (системном) рассмотрении всего круга вопросов, связанных с целевым функционированием систем в различных условиях обстановки. Количественные оценки целевых и информационно-технологических возможностей систем позволяют разрабатывать практические рекомендации по совершенствованию техники, технологии решения целевых задач и алгоритмов управления сложными системами на этапах их создания и эксплуатации.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: многомодельный комплекс, оперативный анализ, показатели информационно-технологических возможностей.
Современный этап развития сложных организационно-технических систем (ОТС), в том числе космических систем (КС), подразумевает существенное изменение качественных и количественных характеристик объектов и систем управления, внедрение новых принципов и подходов к процессу управления в этих системах. В связи с этим возникает острая необходимость в полновесной системной оценке потенциальных и реальных возможностей систем управления (их характеристик), специально предназначающихся для функционирования в условиях воздействия «внешней среды». Малейшие неточности в достоверности оценки, недостаточная оперативность оценки ресурсных возможностей систем управления, особенно в условиях целенаправленного воздействия противника, серьезно сказываются на эффективности программ (планов) целевого применения элементов систем управления и управляемых ими объектов, ярчайшими представителями которых могут являться орбитальные группировки космических аппаратов (ОГ КА).
Неформальное определение состава показателей, характеризующих результат применения сложной ОТС может производиться с использованием сложившегося общего подхода [1]. Данный подход включает составление возможно более полного набора явных показателей результата с последующим построением их иерархии снизу вверх (к обобщению) и наоборот. Построение иерархии показателей позволяет избежать излишней детализации и восполнить возможные «пробелы». В результате осуществляется выбор состава показателей, удовлетворяющих требованиям: полноты, неизбыточности, операцио-нальности, представительности и группового свойства.
Соответственно изложенному подходу определим состав показателей результатов применения рассматриваемых ОТС. Такие результаты, как указывалось ранее, определяются информационным взаимодействием объектов управления (ОУ) со средой или с потребителями [2]. Состав показателей информационного взаимодействия ОУ,
МЕАП ОШ СОММиШСАПОМ ЕСДЯРМЕШ: Iss. 4 (144). 2018
удовлетворяющий изложенным требованиям, включает показатели, характеризующие области взаимодействия ОУ со средой (потребителями), показатели интенсивности информационного взаимодействия и качества взаимодействия. Данный состав показателей в полной мере определяет результат применения ОТС.
Показатели областей взаимодействия отражают их геометрические характеристики. Определение состава и меры этих показателей для конкретных систем всегда возможно. Показатель интенсивности является характеристикой количества информации обмена ОУ с областью взаимодействия в единицу времени. Интенсивность информационного обмена как дифференциальная характеристика позволяет определять интегральные оценки количества информации за заданное время и такие характеристики, как пропускная способность, быстродействие, производительность и т. п. Оба вида изложенных показателей однозначно определяются для ОТС. Показатели качества обмена имеют специфику для каждого вида ОТС.
Состав и значение показателей данного вида рассматриваются при анализе конкретных систем в заданных условиях их применения. Количественное значение показателей установленного состава, характеризующих результат применения, который может быть достигнут, будем называть возможностями ОТС. При таком определении возможности выступают как нечеткая мера результата применения КА. В связи с существующей многозначностью трактовок понятия «возможности» [1] выделим целевые (Ц) и информационно-технологические возможности (ИТВ) ОТС. Показатели целевых возможностей характеризуют применение ОТС в целом, а показатели ИТВ, как правило, характеризуют использование подсистем и элементов этих ОТС.
Проведенный анализ подтверждает, что показатели ИТВ ОТС существенным образом зависят от тактико-технических характеристик (ТТХ) подсистем и элементов, а также их структурного построения.
Большая размерность и сложность структуры общей задачи управления такой специфической ОТС, как АСУ КА делают практически невозможной разработку единого алгоритма для оценивания показателей целевых и ИТВ. Сложность определяется составом подсистем и элементов АСУ КА, спецификой связей между ними, кото-
рые, в свою очередь, зависят от целевого аспекта функционирования космической системы.
Разрешить сложность возможно за счет функционально-временной декомпозиции системы управления ОТС, которую необходимо решать на основе программно-целевого подхода, обеспечивающего строгую ориентацию всех звеньев сложной системы управления на достижение конечных целей функционирования. Функциональная декомпозиция общей задачи управления ОТС при условии, что будут выполнены требования по поддержанию готовности системы к применению, высокой оперативности и надежности в выполнении задач целевого применения ОТС, может быть произведена разбиением всего комплекса задач анализа процесса функционирования и принятия решения по управлению и применению системы на два класса:
— задачи управления целевым применением ОТС;
— задачи технологического управления подсистемами и системой в целом.
При этом, несмотря на функциональное разделение, необходимо помнить, что наиболее полные и достоверные оценки можно получить, учитывая логико-целевую и логико-функциональную взаимосвязь между задачами обоих классов. Говоря о временной декомпозиции общей задачи управления (оценивания целевых и ИТВ) ОТС и учитывая, что наборы управляющих воздействий характеризуются большой размерностью, можно утверждать: задача анализа и оценивания должна быть выделена как предваряющая процесс управления применением ОТС. Эта задача является задачей оценивания возможностей, результаты решения которой позволяли бы с достаточным основанием утверждать о структурных, пространственно-временных, информационно-технологических и технических возможностях системы, являющихся исходными данными и ограничениями при решении задачи управления. Временных этапов управления обычно выделяют четыре:
— перспективное планирование;
— долгосрочное планирование;
— оперативное планирование;
— оперативное управление.
Перед решением задач приведенных этапов следует решать задачу оценивания возможностей ОТС.
Исследование любой системы управления, как показывает опыт и соответствующий анализ
ТЕХНИКА СРЕДСТВ СВЯЗИ, № 4 (144), 2018
рассматриваемой проблемы оценивания возможностей, необходимо проводить на базе функционально-целевых причинно-следственных моделей, содержащих информацию о причинно-следственных отношениях между переменными системы и системной информацией о функционально-целевых свойствах топологии и параметров системы. В общем случае при исследовании топологически сложной системы управления в результате концептуального определения системных функционально-целевых свойств топологии структуры и параметров системы становится возможным проведение всестороннего анализа сложных ОТС.
Принцип многоуровневой функционально-целевой и причинно-следственной интеграции лежит в основе формирования сложной системы управления и соответствующего представления ее в виде множества моделей различного уровня интеграции. Интегративно-системная модель системы управления может быть представлена совокупностью моделей:
ми ={ М, Ms ,Msv)
В этом выражении:
1) Mv Mvl — модель воздействия
«внешней среды» на элементы структуры системы управления, которая может быть определена при наличии априорной информации, полученной в результате исследований «внешней среды», либо же частично или полностью не определена. В последних двух случаях априорная информация о внешней среде на входе системы управления должна быть частично или полностью доопределена за счет выбора типовых моделей воздействия, наиболее полно отвечающих условиям функционирования и целям исследования системы управления. Модели воздействия «внешней среды представлены:
— МV — модель воздействия «внешней среды» на элементы организационной структуры;
— М^ — модель воздействия «внешней среды» на элементы технической структуры;
2) М^ = (Мщ, Мщ ^ — модель связи «внешней среды» с входом системы управления, которая устанавливает отношения между множеством независимых переменных модели Mv — «внешней среды» с множеством переменных модели MS — самой системы управления;
3) MS = ,MS I—причинно-следственная
модель самой системы управления S устанавливает отношения на множестве переменных системы и может иметь различную степень детализации топологии в зависимости от того, какое число переменных включаются в модель MS.
Оценивание возможностей ОТС в любом случае может быть сведено к оценке возможностей по использованию ресурсов для достижения генеральной (глобальной) цели. Для этого необходимо определить систему показателей, характеризующую состояние системы и элементов по достижению основной цели (подцелей). В свою очередь, показатели должны отражать расход ресурсов, которые приведут к достижению цели, или их недостаток, вследствие чего цель достигнута не будет.
Необходимость оценивания возможностей ОТС приводит к необходимости оценивания возможностей составляющих ее видов обеспечения, в частности, возможностей организационного [организационной структуры (ОС)] и технического [технической структуры (ТС)] обеспечения, и выделения соответствующих им частных показателей.
На ТС могут быть получены и оценены следующие показатели ИТВ ОТС.
— пропускная способность контуров управления, в частности контура по приему и обработке различных типов информации;
— показатели загрузки технических средств;
— показатели оперативности выполнения операций;
— показатели интенсивности информационных потоков.
Рассматривая организационную структуру, можно определить следующие показатели:
— производительность обслуживающего персонала (пропускную способность);
— равномерность загрузки различных коллективов и подразделений;
— показатели оперативности выполнения технологических операций.
Предельные значения возможностей, которые могут быть достигнуты, определяются исходя из тактико-технических и конструктивных характеристик средств подсистем ОТС, приводимых в технической документации, а также при анализе руководящих документов, определяющих порядок работы в конкретной ОТС.
МЕАП ОШ СОММиШСАПОМ ЕСДЛРМЕШ: Iss. 4 (144). 2018
Полученные в результате исследования оценки показателей ИТВ ОТС легко сравнить с предельными и получить оценку степени близости к ним. Полученные на приведенном комплексе моделей показатели позволят на основании приведенной выше аналитической зависимости получить значение показателей целевых возможностей ОТС. Исходя из их оценок по данному показателю, существует возможность получения рекомендаций с целью улучшения как структурного построения АСУ КА КС, так и ее функционального использования.
Для проведения исследований требуется разработка имитационной системы. Обращаясь к приведенной выше схеме исследования, отметим, что решать задачу оперативного анализа функционирования подсистем ОТС следует как многоэтапную:
— на первом этапе определяются и оцениваются структурные возможности системы на
основе нечетко-возможностного подхода, причем оценивается как ОС, так и ТС;
— на втором этапе оцениваются возможности технической структуры с использованием причинно-следственных моделей системной динамики (динамические модели операций и потоковые модели передачи информации при выполнении этих операций);
— на третьем этапе оценивается организационная структура с использованием имитационных моделей вследствие сложности формализации отдельных моментов функционирования элементов ОС;
— на четвертом этапе, исходя из полученных оценок для различных подсистем ОТС, могут быть получены оценки целевых возможностей ОТС и возможно проведение кластеризации для различных видов структурного построения ОТС с целью уменьшения размерности при дальнейшем решении приведенной задачи.
ЛИТЕРАТУРА
1. Комбинированные модели управления структурной динамикой информационных систем / Б. В. Москвин, Е. П. Михайлов, А. Н. Павлов, Б. В. Соколов // Известия вузов. Приборостроение. — 2006. — № 11. — С. 7-12.
2. Охтилев М. Ю., Соколов Б. В., Юсупов Р. М.
Интеллектуальные технологии мониторинга и управления структурной динамикой сложных технических объектов / — М.: Наука, 2006. — 410 с.
