Проблема автоматизации процессов проектирования систем инженерно-технической защиты Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

№ 3 (39) 2012

А. С. Мосолов, канд. экон. наук, доцент, главный конструктор ЗАО «Амулет», г. Москва

Проблема автоматизации процессов проектирования систем инженерно-технической защиты

Анализ технических средств и систем охраны объектов, а также технологий и инструментальных средств их проектирования позволяет сформулировать основные положения, характеризующие состояние проблемы проектирования систем инженерно-технической защиты (СИТЗ).

Введение

Огромное разнообразие структур объектов, количества и физических размеров их элементов (помещений, сооружений, зданий, территорий), а также особенностей и режимов функционирования объектов определяют не только высокую сложность процессов создания требуемых систем инженерно-технической защиты (СИТЗ), но и отсутствие по этой причине общепризнанных и эффективных технологий проектирования, обеспечивающих низкий уровень трудозатрат при достижении требуемых значений соотношения «качество-стоимость» для проектируемых систем. Оценка эффективности создаваемых в настоящее время технических средств и систем охраны из-за отсутствия доступных сертифицированных методик и технологий не может выполняться потребителями (проектировщиками) комплексных систем, а осуществляется производителями аппаратных средств, склонных завышать (иногда даже на порядок) и маскировать их реальные наиболее важные тактико-технические характеристики (ТТХ).

Современные средства и системы охраны объектов, как правило, реализуют в основном только функцию сигнализации о раздельном (не одновременном) возникновении одного — двух видов опасных для объекта событий и не обеспечивают обнаружение нескольких видов угроз, воз-

никающих одновременно. В случае необходимости противодействия нескольким видам опасностей на объектах создается и соответствующее количество систем охраны, которые, в основном, бывают построены на различных системных и физических принципах действия функциональных элементов, требующих разносторонних знаний, навыков и усилий для их эксплуатации и использования. Другими словами, на практике реализуется правило «сколько видов угроз — столько и систем охраны». В большинстве случаев для создания рубежей и барьеров сигнальных подсистем используются датчики (средства обнаружения, сигнализаторы) одного типа при целесообразности применения их разнотипного дублирования и дополнительного создания систем оценки событий. Современное стремление к созданию интегрированных СИТЗ сегодня в большей степени связано с разработкой универсальных датчиков, фиксирующих признаки не одного, а нескольких видов опасных событий, нежели с разработкой универсальных информационно-программных средств (сред) и интерфейсов для объединения в единое целое необходимых заказчику видов и количества охранных подсистем. Эти обстоятельства значительно снижают уровень сигнализационной и эксплуатационной надежности используемых разнородных не интегрированных в единые системы технических средств и систем охраны (ТССО).

№ 3 (39) 2012

Современные технологии разработки и внедрения основываются в большей мере на опыте и интуиции разработчиков, нежели на инженерных расчетах, моделировании и оценках показателей эффективности. На сегодняшний день практически отсутствуют технологии, позволяющие осуществлять поиск в пространстве «качество-стоимость» оптимальных проектных решений (состав, типы и размещение оборудования) СИТЗ, обеспечивающих требуемый уровень сигнализационной и эксплуатационной надежности создаваемых систем при минимальной сумме расходов на процессы «создание-эксплуатация» и величины ущерба от опасных событий, которые не были своевременно предотвращены (рис. 1).

График А отображает зависимость ущерба объекту защиты от функциональной сложности системы защиты: чем продуманнее СИТЗ, чем больше функциональных возможностей она реализует, тем ниже будет итоговый ущерб при реализации тех или иных угроз объекту защиты.

График В показывает зависимость стоимости мероприятий по защите объекта от сложности СИТЗ: чем функционально сложнее система, чем больше возможностей по обнаружению, предотвращению, мониторингу угроз она реализует, тем выше будет ее стоимость, в том числе и эксплуатации, обслуживания.

График-сумма (А+В) в своем минимальном значении показывает оптимальную

о

З 8

со

Ущерб

тах ущерб = = стоимость объекта

А - ущерб от угроз ^

В - стоимость оборудования и эксплуатации СИТЗ

тт (А + В)

Ограды

тт сложность (СИТЗ нет)

Забор, ворота, калитки

Оптимальная сложность СИТЗ

тах сложность (тт ущерб = 0)

Ограда + колючка ч освещение

Ограда + колючка

Все самые совершенные подсистемы (основные и вспомогательные)

Рис. 1. Зависимость ущерба, нанесенного объекту при реализации опасных событий, и расходов на процессы «создание — эксплуатация» от функциональной сложности СИТЗ

31

№ 3 (39) 2012

по функциональности СИТЗ для объекта, которую необходимо реализовать, чтобы свести до минимума ущерб объекту защиты при реализации угроз. Занижение функциональных возможностей системы приведет к увеличению ущерба, завышение — к необоснованным затратам на нее.

Основные тенденции в развитии современных технических средств и систем охраны состоят в стремлении разработчиков к микроминиатюризации и снижению стоимости приборов и потребляемой ими электроэнергии, а также к совершенствованию интерфейса для достигнутого требуемого уровня сигнализационной надежности, зачастую при отсутствии должного внимания к эксплуатационными характеристикам. Все еще за стандарт (ориентир) принимается, что стоимость СИТЗ должна составлять порядка 10-15% ущерба, кото-| рый может быть нанесен свершившимися Ц событиями [1, 6, 7, 8].

Оставляя за рамками настоящей статьи äS анализ множества существующих объектов, g рассмотрим проблему применительно к объ-Й ектам специального назначения.

I

| Объект специального назначения:

Ü проблемы построения СИТЗ

%

5

К Определение 1. Объектом охраны специ-

§ ального назначения (ОСН) будем называть

| объект охраны государственной формы соб-

| ственности, принадлежащий к его политиче-

6 ской, экономической, военной, социальной | или культурной инфраструктуре, имеющий t= высокую степень важности и получивший § указанный статус по решению одного из ор-1| ганов государственной власти, или объект || частной формы собственности, получивший g указанный статус по решению его владель-jf ца, основанному на желании и возможности | последнего нести ответственность, органи-g зационные и финансовые затраты на создало ние, внедрение и эксплуатацию соответст-§ вующей системы охраны.

Создание СИТЗ ОСН требует обширных разносторонних знаний о соответствующем

оборудовании и его производителях, о проектировании и проектировщиках, о монтажных и эксплуатационных проблемах. Функции проектирования, подбора оборудования, монтажа, испытаний и эксплуатации в последнее время часто берут на себя специализированные организации — интеграторы, оставляя заказчику СИТЗ технологический и ценовой контроль своей деятельности. Современное состояние рассматриваемой сферы деятельности характеризуется тем, что организаций, хорошо зарекомендовавших себя в роли интеграторов СИТЗ, в десятки раз меньше общего количества организаций, действующих в области ТССО. При этом эффективность создаваемых СИТЗ определяется прежде всего качеством проектирования и подбором функциональных элементов (аппаратных средств), а затем точным выполнением монтажных работ и эксплуатационного регламента [2, 3, 4, 5]. Большинство создаваемых сегодня средств охраны не образуют единых (интегрированных), экономически и технически рассчитанных (спроектированных) инженерных систем защиты объектов, разработанных для противодействия заданным комплексам угроз. По этой причине такие средства и отдельные системы в настоящей статье будем называть просто техническими.

Определение 2. Системой инженерно-технической защиты (СИТЗ) объекта будем называть спроектированную (рассчитанную) взаимосвязанную совокупность технических средств и систем, включающих требуемые и необходимые ограждения, преграды, датчики, (извещатели, сенсоры) первичных сигналов, аппаратуру передачи, фиксации, хранения, обработки и отображения сигналов и данных, линии и средства связи, освещения, резервного электроснабжения, наблюдения и выдачи сигналов тревоги, созданную для наиболее раннего обнаружения, мониторинга и обеспечения ликвидации службами охраны опасных событий, для предотвращения которых она была создана.

Процесс создания СИТЗ будем понимать как комплекс организационных (создание

№ 3 (39) 2012

службы охраны) и инженерно-технических мероприятий (формирование технического задания, выполнение проектирования, монтаж, пуско-наладочные работы, испытания и оценка эффективности) по разработке и внедрению технической среды (инфраструктуры) системы охраны объекта, обеспечивающей обнаружение, регистрацию и передачу персоналу службы охраны информации о возникновении опасных событий, для обнаружения и предотвращения которых она была предназначена.

Оставляя в стороне вопросы создания службы охраны, сосредоточим внимание на содержании этапов разработки технической инфраструктуры СИТЗ объектов.

Автоматизация этапов разработки СИТЗ

Краткую содержательную формулировку проблемы проектирования СИТЗ для конкретного объекта будем определять следующим образом: необходимо за минимальное время создать хорошо продуманную СИТЗ, обладающую свойствами полноты состава функциональных подсистем,удовлетворяю-щую требованиям заказчика по сигнализационной и эксплуатационной надежности, а также стоимости ее оборудования и эксплуатации.

Решение указанной проблемы целесообразно рассматривать в соответствии с нижеперечисленными фазами и этапами жизненного цикла СИТЗ объекта, исходные данные для которых формируются в техническом задании на разработку по результатам обследования объекта, подлежащего защите.

Фаза анализа и проектирования включает следующие этапы.

1. Разработка модели объекта защиты (МОЗ). Содержание этапа заключается в выполнении системного анализа требований к характеристикам системы защиты объекта охраны, описании угроз, ограничений целостности и архитектурной модели объекта.

2. Разработка концептуальной модели (КМ) СИТЗ. Содержание этапа состоит

в создании принципиальных функциональ- Ц ных схем сигнальных, управляющих и вспо- § могательных подсистем, удовлетворяющих ^ основным архитектурным требованиям объ- ^ екта и системы охраны, без указания конкретных типов аппаратуры, формирования идеологического замысла СИТЗ.

3. Разработка физической модели (ФМ) СИТЗ. Содержание этапа — поиск наиболее эффективных типов аппаратуры, удовлетворяющих концептуальным и стоимостным требованиям.

Фаза реализации и функционирования включает нижеперечисленные этапы.

1. Реализация и испытания СИТЗ.

2. Анализ функционирования и модернизация СИТЗ.

Теоретической сердцевиной (стержнем) решаемой проблемы автоматизации процессов проектирования СИТЗ является разработка методов, моделей, алгоритмов и инструментальных средств (формы документов, графические средства, базы данных, программные комплексы и др.) для описания и оценки свойств моделей МОЗ, КМ и ФМ, а также для решения задач последовательной трансформации (отображения) моделей: МОЗ ^ КМ ^ ФМ.

На каждом последующем шаге разработки проекта СИТЗ (создания соответствующей модели) увеличивается количество понятий, с помощью которых описываются результаты проектирования: к описанию модели предыдущего шага добавляются описания проектных решений последующего шага. Данный процесс позволяет целесообразно осуществлять с помощью единого информационно-программного комплекса, представляющего собой подсистему автоматизированной системы сопровождения этапов жизненного цикла СИТЗ ОСН (относящегося к классу CALS — Computer-Aided Acquisition and Logistics Support) проектирования (рис. 2).

На рисунке 2 показан процесс автоматизированного проектирования СИТЗ ОСН, который учитывает описанные выше этапы жизненного цикла СИТЗ и результат выпол-

№ 3 (39) 2012

нения каждого этапа. При разработке МОЗ фиксируются основные особенности объекта, угрозы, существующие на объекте, производственные процессы, их специфика, имеющиеся системы защиты и др. Результатом этапа будут описание ОСН, ограничений целостности (ОГЦ) объекта, угроз, модель объекта защиты.

Следующий этап — создание КМ СИТЗ ОСН. Используя полученные на предыдущем этапе данные, разрабатывается идео-

логия (концепция) защиты объекта без привязки к конкретным моделям оборудования. Результатом выполнения этапа будут: выделенные рубежи защиты, барьеры, зоны, общие схемы размещения и подключения оборудования и обеспечение достаточным питанием системы защиты (Эмк).

Разработка ФМ подразумевает подбор конечного оборудования по КМ, определенной на предыдущем этапе, и разработку рабочего варианта системы. Результат выпол-

§ £

I

I

I

€ Й

ё и

II

со

о &

ё &

со

0 и

1

0 &

1

¡8

В

§

е

со

<0 §

§

о &

л о о со

Уясненные проблемы

Разработки идеологии защиты

Выбор варианта проектного решения

Выполнение монтажа, ПРН и испытаний

Рис. 2. Процесс автоматизированного проектирования СИТЗ ОСН

34

№ 3 (39) 2012

нения этапа — рабочий проект СИТЗ с указанием моделей оборудования и аппаратуры, подтверждающие расчеты обеспечения системы электропитанием (Эмф), планы размещения оборудования, общая и принципиальная схемы его подключения.

Реализация проекта сводится к монтажу СИТЗ, пуско-наладочным работам (ПНР), испытаниям как отдельных элементов системы, так и всей СИТЗ в целом. Результатом работы будет сданная в эксплуатацию СИТЗ ОСН со всеми уточненными показателями, в том числе и электрическими (Э).

Такая система должна позволять накапливать в базах данных САПР информацию, необходимую для выполнения проектных расчетов, анализировать и запоминать варианты решений, разрабатывать проектную документацию, возвращаться с последующих этапов проектирования на предыдущие, а также получать по запросам нужную проектную информацию и т. п. Инструментальная среда, обеспечиваемая САПР, поддерживает с помощью баз данных согласованную систему описаний и характеристик о создаваемых вариантах проектных решений. Другими словами, формируемая в ходе проектирования система баз данных САПР выполняет роль базы знаний о создаваемой СИТЗ того или иного объекта. Использование подобных инструментальных систем позволит разработчикам достичь наилучших (желаемых) значений критериев качества проектных решений, существенно сократить сроки проектирования и повысить качество проектной документации благодаря развитию технологи создания СИТЗ ОСН на основе использования накопленных данных в обучении самой системы проектирования.

Заключение

Разработка методов и средств, позволяющих автоматизировать процесс проектирования СИТЗ ОСН, целесообразна не только потому, что она позволяет существенно сократить время и повысить качество результатов этого длительного и трудоемкого

процесса, но и потому, что для проектиро- Ц вания эффективных СИТЗ ОСН требуется <£ иметь возможность широкого комплекси- ^ рования проектных решений в зависимо- ^ сти от состава угроз и меняющихся условий функционирования объекта, технических средств и его системы защиты.

Таким образом, исходя из вышеизложенного, решение проблемы зависит от разработки теоретически обоснованной методики, инструментальной среды и технологии автоматизированного проектирования СИТЗ ОСН, а также их практической реализации в технологической инструментальной системе автоматизированного проектирования, обеспечивающей сокращение сроков проектирования, уменьшения себестоимости и повышения сигнализационной и эксплуатационной надежности создаваемых СИТЗ ОСН.

Список литературы

1. Звежинский С. Проблема выбора периметровых средств обнаружения // БДИ. 2002. № 4 (44). № 5 (45).

2. Мулен М. Видеокамеры и их качество изображения // Цифровое видео. 2003. № 4.

3. Контроль и управление доступом // URL: http://www.evrikom.ru/facilities/acs.shtml.

4. Система контроля и управления доступом // URL: http://www.ultraspb.ru/main.php?page = security&region=_spb.

5. Выбор и применение систем контроля и управления доступом // Рекомендации Р 78.36.005-99. 1998.

6. Лобачев В. А. Оценка эффективности Системы Физической Защиты при применении средств защиты верхней полусферы и водной среды // URL: http://frtk.ru/conf/system_security/lobachev-site.pdf.

7. Измайлов А. В. Методы проектирования и анализа эффективности систем физической защиты ядерных материалов и установок: учеб. пособие. М.: МИФИ. 2002.

8. Гордин Г. Т., Алаухов С. Ф, Оленин Ю. А. О методах оценки эффективности систем физической защиты объектов. Проблемы объектовой охраны // Сборник научных трудов. Вып. 2. Пенза: Изд-во ИИЦ ПГУ, 2001.