Теоретические основы автоматизации управления в иерархических АСУ войсками Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

MILITARY SCIENCE

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ АВТОМАТИЗАЦИИ УПРАВЛЕНИЯ В ИЕРАРХИЧЕСКИХ АСУ ВОЙСКАМИ

Никифоров А.В.

Национальный университет Воздушных Сил им. Ивана Кожедуба, ведущий научный сотрудник,

г. Харьков

THEORETICAL BASIS OF A UTOMATION IN HIERARCHICAL ACS OF TROOPS

Nikiforov A.V., National University of the Air Force by the name of Ivan Kogedub, leading researcher, Kharkiv city

АННОТАЦИЯ

В статье рассмотрены теоретические основы по информационно-логической увязке формализованных процедур принятия решений автоматизированного управления войсками (силами), характерных для различных звеньев иерархической автоматизированной системы управления вооружёнными силами. Предложен подход к автоматизации процессов планирования и управления боевыми действиями группировок войск (сил) на примере соединения Воздушных Сил в его информационном взаимодействии с нижестоящим (тактико-техническим) и вышестоящим (оперативным) уровнями, позволяющий согласовывать организационное и боевое управление войсками (силами).

ABSTRACT

The article deals with the theoretical basis for the logical information linking а formal decision-making procedures of the automated control of the troops (forces), which are carried out in the various links of the hierarchical automated armed forces control system. The proposed approach to the automation of the planning and management processes of the fighting troops (forces) on the example of the ship's connection to its information interaction with downstream (tactical and technical) and higher (operational) levels, allows to coordinate organizational and combat control troops.

Ключевые слова: группировка войск (сил), решение командира авиационного соединения, автоматизация, эффективность управления.

Keywords: grouping of troops (forces), solution commander of aviation compound, automation, efficiency control.

Введение

Начиная с конца двадцатого века и по настоящее время, военно-политическое руководство большинства экономически развитых государств уделяет самое пристальное внимание внедрению средств автоматизации в системы управления национальными вооружёнными силами. Наиболее ярким примером использования информационных технологий в стратегическом и оперативных звеньях управления вооружёнными силами являются:

- глобальная система оперативного управления вооружёнными силами США (Global Command and Control System - GCCS). Система официально введена в действие 30 августа 1996 года. GCCS связывает министра обороны, комитет начальников штабов и командующих видами вооруженных сил США. Предназначена для обеспечения оперативного управления вооруженными силами в автоматизированном режиме [1];

- автоматизированная система управления обороной РФ, введённая в действие в декабре 2013 года. Система обеспечивает функционирование Национального центра управления обороной РФ, развёрнутого в Москве, и сети региональных центров, каждый из которых аналогичен по своим возможностям московскому центру. Автоматизированная система состоит из трех подсистем: системы

управления стратегическими ядерными силами, системы боевого управления и системы повседневного управления войсками [2].

Для оперативно-тактического и тактического звеньев управления известно достаточно много успешно реализованных проектов по созданию комплексов средств автоматизации по управлению силами и средствами соединений и частей (подразделений). Это, например:

- автоматизированная система управления войсками (АСУВ) тактического звена (FXXI BC-Bb) -«Force XXI Battle Command Brigade and Below», разработки США 2002 года. FXXI BC-Bb успешно реализует информационный обмен и автоматизированное управление, увязывая в единое информационное пространство: командира бригады, командиров батальонов, рот, взводов и отделений (танков, боевых машин);

- АСУВ «Маневр», разработанная в СССР в декабре 1982 года [3]. «Маневр» представляет собой единую интегрированную автоматизированную систему управления общевойскового (танкового) объединения (соединения), в состав которой входят подсистемы управления родами сухопутных войск, АСУ фронтовой авиации, «Эталон», и войсковой противовоздушной обороны (ПВО), АСУ тыла. Все составляющие АСУ «Маневр» объединены единой системой связи и передачи данных;

- АСУВ тактического звена, «Андромеда- Д», разработанная в РФ в 2013 году [4]. В данной системе задействованы комплексы АСУ подразделений артиллерии и ПВО воздушно-десантных войск (ВДВ), АСУ управления ударной авиацией, «Метроном». Реализован сетевой принцип без чётко выраженной иерархической структуры;

- корабельные многофункциональные боевые информационно-управляющие системы (БИУС) «Иджис», разработки США, и «Требование -М», разработки РФ. Данные системы представляют собой интегрированные сети корабельных средств освещения обстановки, средств поражения и средств управления. Позволяют принимать и обрабатывать информацию с датчиков других кораблей и летательных аппаратов корабельного соединения, а также выдавать целеуказания на их пусковые установки [5], [6], [7];

- АСУ объединённой ПВО в Европе, «Нейдж», совместной разработки стран НАТО, а также АСУ зенитной ракетной бригады (зенитного ракетного полка) или соединения (смешанной группировки) ПВО, «Байкал- 1М(Э)» и 9С52М1 «Поляна-Д4М1», разработки РФ. Данные системы позволяют формировать для всех абонентов, входящих в систему, единое информационное пространство о воздушной, химической и метеорологической обстановке на основе данных, поступающих от различных распределённых источников. На основе единой обстановки осуществляется управление подчинёнными зенитными ракетными средствами и системами, авиацией и средствами РЭБ.

Следует отметить, что в АСУ оперативно-стратегического и стратегического звеньев в основном реализованы функции организационного управления: принятие решения и планирование операций (боевых действий), организация мероприятий развёртывания войск, в том числе их транспортных перевозок, а также повседневной деятельности войск. В АСУ тактического звена - функции боевого управления: принятие решения по распределению сил, целераспределению, осуществление целеуказания, наведения, управление процессами приведения в повышенные степени боевой готовности войск. При этом задачи по поддержке принятия решений в тактическом звене управления, которые решаются с помощью средств автоматизации: оптимизация распределения сил по решаемым задачам, рубежам и направлениям; оценка степени угрозы, исходя из текущей оперативно-тактической обстановки; распознавание действий противника -реализуются на основании один раз заданных (как правило, на этапе разработки специального программного обеспечения) критериев и целевых функций, с помощью которых формализуются цели боевых действий. То есть, при возникающей нестыковке «жёстких» настроек боевых алгоритмов и изменчивых целей боевых действий, имеет место некоторый логический разрыв между управлением, реализуемым в оперативно-стратегическом (стратегическом) и тактическом звеньях системы управления войсками.

Примеры создания автоматизированных систем управления, в которых бы органично объединялись все уровни управленческой иерархии, в военной области неизвестны. Хотя в гражданской сфере известны два проекта по разработке иерархических АСУ экономикой страны. Обе попытки, по различным причинам, завершились безуспешно. Первый проект - это единая автоматизированная система управления народным хозяйством СССР, создаваемая на базе Единой Государственной Сети Вычислительных Центров (ЕГСВЦ) [10], [11]. Главными причинами неудачи явились - сопротивление существующего советского бюрократического аппарата, не принявшего концепцию «открытого» управления (постоянный и эффективный контроль производимых докладов, принимаемых решений и предпринимаемых действий), а также -недостаточная теоретическая проработка корректного агрегирования многомерной динамически меняющейся информации о текущем состоянии объекта управления. Вторым примером служит АСУ экономикой социалистической республики Чили -«Киберсин». По замыслу создателя системы - английского учёного Стэффорда Бира - ожидалось получить синергетический эффект (качественно новый уровень) при управлении экономикой страны на основе информационных технологий, создаваемых на основании положений теории «жизнеспособных систем» [12], [13], [14]. Первоначально успешно начатый проект «Киберсин» был свёрнут в результате произошедшего военного переворота генерала Пиночета.

Как видно из приведенных примеров, теоретические предпосылки по созданию иерархических АСУ вооружёнными силами, в которых органически были б объединены контуры организационного и боевого (оперативного) управления - созданы и опробованы на практике. При этом из предшествующего опыта установлено, что немаловажными аспектами создания такого рода систем являются [15], [16], [17], [18]:

- аспект многообразия учитываемых состояний или большой размерности параметрического пространства, в котором осуществляется управление. Руководитель высшего звена не в состоянии, без потери качества управления, воссоздать единую модель объекта управления. С целью повысить достоверность прогнозирования реакций управляемого объекта на управленческие действия, в систему вводятся промежуточные звенья управления, каждое из которых отвечает за своё направление деятельности;

- аспект согласования решений и действий различных звеньев системы управления, учитывая свободу воли подчинённых при выполнении указаний вышестоящих инстанций. Для организационных систем имеет место недостаточная информированность вышестоящих командиров и начальников об истинном положении дел и истинных возможностях подчинённых сил. Это происходит вследствие активного поведения подчинённых как участников процесса управления, которые, имея собственные

цели (критерии) управления, отличные от целей вышестоящего звена управления, склонны к искажению информации, докладываемой наверх.

Какова же должна быть модель управления (структура, содержание и порядок применения формализованных процедур поддержки принятия и контроля выполнения управленческих решений) для иерархической системы управления вооружёнными силами, которая бы в полной мере учитывала указанные особенности управления? В настоящей статье показан один из возможных теоретических подходов к построению таких многоуровневых АСУ. В качестве избранного подхода здесь представлена теория управления организациями [15], [16] и теория управления проектами [17], [18].

Особенности управления войсками, влияющие на структуру и содержание формализованных процедур управления, используемых в перспективной иерархической АСУВ

Из предшествующего опыта построения иерархических АСУ, а также из основных принципов управления войсками [19] главной особенностью, которая должна учитываться при создании многоуровневой модели управления, есть вложенность решений, принимаемых на разных уровнях системы управления, при относительной свободе действий подчинённых уровней. При осуществлении централизованного управления войсками необходимо учитывать наличие свободы воли у подчинённых и, отсюда, необходимость согласования их

Оперативный уровень управления

решений с целью обеспечения бесконфликтного функционирования группировки войск (сил) в целом.

Например, для системы управления «штаб группировки войск (сил) - штаб авиационного соединения (АС) - штабы воинских частей (подразделений) АС» организационная структура управления имеет ярко выраженную иерархичность и вложенность управленческих структур по принципу «матрёшки». Так системы управления тактико-технического уровня (часть, подразделение) являются элементами системы управления оперативно-тактического уровня (авиационного соединения). В свою очередь система управления АС является элементом системы управления вышестоящего (оперативного) уровня (рис. 1).

Данные, формируемые при принятии решений в рассматриваемой трёхзвенной системе управления, имеют структуру, аналогичную схеме, которая изображена на рис. 1. Задача, решаемая АС, является составной оперативно-тактической задачей, реализующей оперативную (оперативно-стратегическую) задачу группировки войск (сил). В свою очередь оперативно-тактическая задача АС распадается на тактические задачи и тактические действия, выполняемые подчинёнными частями (подразделениями) соединения. Каждая тактическая задача, возлагаемая на отдельную часть (подразделение), состоит из тактико-технических действий, ответственность за успешное выполнение которых несут подразделения (экипажи, боевые расчёты) из состава соответствующей части.

Л Управление авиационным / \

соединением

ч Д А Управление / \ / \

частью,

подразделением/ \ / \

V /\ /\ /\ /\ /\ /\ / / У V У У \

Рис. 1. Вложенность систем управления соединения, части, подразделения в иерархической системе

управления оперативного уровня

MILITARY SCIENCE

Иерархическая вложенность результатов принятия решений позволяет реализовать настройку алгоритмов боевого управления с учётом общей целенаправленности боевых действий, согласованности критериев успешности выполнения общих и частных задач, определения «пороговых» условий для осуществления вмешательства и корректировки хода боевых действий при изменениях обстановки.

Способов получения информационного ресурса такой структуры может быть несколько. Весьма распространена концепция нисходящего уточнения или детализации агрегированных показателей, заданных старшим звеном управления. Вышестоящий командир принимает решение, определяя ключевые показатели и соотношения. Командиры, ему подчинённые, также формируют свои решения, в которых показатели (соотношения) старшего уровня выступают в роли ограничений и условий. Двигаясь сверху вниз, последовательно происходит детализация решения старшего командира вплоть до тактико-технического уровня. Данная концепция, находясь на позиции о возможности нахождения глобального оптимума сверху, старшим звеном управления, предполагает, что существует агрегированная модель объекта управления в целом, адекватная реальным процессам и позволяющая учесть всё их многообразие.

Однако, на практике, это далеко не так. Во-первых, в настоящее время сложность процессов, происходящих при функционировании современных группировок войск, достигли такого уровня, когда одному человеку невозможно быть достаточно компетентным относительно всех направлений войсковой деятельности. Использование же алгоритмов, свёртывающих первоначальное многообразие до приемлемой размерности, также эффективно лишь до тех пределов, пока речь идёт о заранее предусмотренных ситуациях, хотя не всегда таковые имеют место.

Во-вторых, командиры нижнего звена обладают свободой воли. Ими невозможно управлять как автоматами, предписывая что и как они должны сделать вплоть до последней мелочи. Им на месте «виднее» как лучше действовать и как лучше использовать свои возможности и скрытые резервы.

Данная особенность организационного управления учтена в исторически сложившейся традиции управления войсками. В частности выдающийся полководец А.В. Суворов перед принятием решений всегда заслушивал офицеров своего штаба, начиная с младших по званию. Тем самым, во-первых, поощрялась инициатива со стороны подчинённых и, во-вторых, обеспечивалась лучшая обоснованность принимаемых решений, более полный сбор исходных данных, необходимых для принятия решения. С одной стороны, демонстрируя неприемлемость выбора подчинёнными позиции: «не могу знать», а с другой стороны, всячески поощряя их творческое начало [20], Александр Васильевич, тем самым, обеспечивал построение более эффективного механизма функционирования своего штаба

как органа, обеспечивающего принятие решений командующего.

В теории управления организациями [15], [16] такой механизм функционирования системы управления, когда перед принятием своего решения руководитель заслушивает предложения своих подчинённых, называется механизмом функционирования со встречным способом сбора исходных данных. Этот механизм позволяет в полной мере учесть все особенности, присущие процессу управления войсками, корректно агрегируя информацию о нижних уровнях управления и гармонично согласовывая свободу воли подчинённых с волей командира.

При автоматизации управленческих функций, осуществляемых в процессе управления вооружёнными силами, содержание и структура формализованных процедур, составляющих специальное программное обеспечение (СПО) АСУВ, должны реа-лизовывать механизм функционирования со сбором исходных данных встречным ходом.

Рассмотрим трёхуровневую систему управления на примере АС в его информационном взаимодействии с вышестоящим и нижестоящим звеньями управления. Предложенный пример позволяет, с одной стороны, показать особенности реализации формализованных процедур управления в зависимости от иерархического уровня системы управления, а с другой - общность процессов информационного обмена вне зависимости от рассматриваемых уровней системы управления.

Информационный обмен и формализованные процедуры в автоматизированной системе управления авиационного соединения при взаимодействии с вышестоящим и подчинённым звеньями управления_

В данном разделе рассматривается математическая модель процесса управления, осуществляемого для иерархически вложенных звеньев системы управления оперативной группировкой войск (сил), имеющей в своём составе авиационное соединение. Сформулированы математические задачи по поддержке принятия решений для автоматизации основных процедур типового управленческого цикла в рассматриваемой трёхуровневой системе управления.

Типовой управленческий цикл слагается из следующих циклически повторяющихся этапов (рис. 2):

- подготовки исходных данных для планирования боевых действий;

- планирования боевых действий;

- ведения боевых действий и анализа достигнутых результатов.

Рассмотрение постановок задач, используемых для автоматизации управленческих процедур удобно начать с описания предложений, подготавливаемых нижестоящим звеном для принятия решения в старшем звене управления. Эти предложения имеют вид некоторой упорядоченной последовательности альтернативных вариантов.

Упорядочение этих альтернативных вариантов осуществляется по величине ожидаемой (максимально-достижимой) результативности, Ш, в пределах задаваемых (располагаемых) объёмов ресурсного обеспечения,

Кзд = (Г1зд,г2зд, ... ,Гтзд} . Обобщённо, подготавливаемые предложения могут быть представлены в виде зависимости максимально-достижимого эффекта от размера выделяемых ресурсов:

= W(Rзд), (1)

где ^^ - показатель максимально-достижимого эффекта от применения рассматриваемых сил

и средств. В качестве такого показателя используется максимально-возможный прогнозированный уровень достижения частной цели (выполнения частной задачи) при ограниченном (заданном) объёме ресурсного обеспечения;

Кзд _ <>зд зд зд^

— {Г , Г2 , ... , Гм } - вектор заданного

ресурсного обеспечения задач (действий), возлагаемых на рассматриваемую воинскую часть (подразделение). Компонентами вектора Кзд есть объёмы разного вида ресурсов, выделяемых подчинённой части (подразделению) для ведения боевых действий (выполнения планируемых мероприятий).

Формирование нового замысла боевых действий. Внесение коррективов в модели и методы планирования и управления боевыми действиями

Пре

ис;< для

дварительные указания на подготовку :одных данных планирования ;ых действий в соединениях

Пре под гот

боеЕИ

Содержание поставленных перед соединениями оперативно-тактических задач, параметры, характе ри зую щи е состояние выполнения этих задач, {х*}^, условия применения сил и средств с группировки, С|5

Предложения командиров соединений в решение командующего группировкой

Командир авиационного соединения

дварительные указания на овку исходных данных для планирования ых действий в частях АС

Обобщение предложений от командиров частей. Подготовка предложений для командующего группировкой

и? =

я=1,

%

Командир авиационного соединения

Содержание поставленных перед частями тактических задач, параметры, характеризующие состояние выполнения этих задач, , условия применения сил и средств частей^ 'соединения, к

Предложения командиров частей в решение командира АС

Командир части

к = I

Командир части

Принятие решения по распределению ресурсов и корректировке тактических задач

= ХЙ(К8ЗДЬ)

г.-л

Подготовка исходных данных для планирования боевых действий группировки и соединений войск (сил)

Принятие решения по распределению ресурсов и корректировке оперативно-тактических задач

Постановка задач подчинённым соединениям на боевые действия. Выделение ресурсов, уточнение оперативно-тактических задач и контрольных показателей состояния

Командующий группировкой войск (сил)

Составление плана боевых действий флота. Согласование и утверждение планов боевых действий соединений

Командующий группировкой войск (сил)

КГ,

= 1, 2.

План-график действий сил и средств соединения, карта, текстуальная часть плана

Командир авиационного соединения

Постановка задач частям соединения на боевые действия. Выделение ресурсов, уточнение тактических задач и контрольных показателей состояния

Составление плана боевых действий соединения. Согласование и утверждение планов боевых действий частей

Контроль выполнения плана боевых

Коррекгировка и

И? (и?)

Командир авиационного соединения

К?»

к=1, 2.....К

План-график действий сил и средств ^ части, карта, ' текстуальная часть плана

Принятие решения по распределению ресурсов и корректировке тактико-технических задач

выполн бое вы

Контроль 1ёния плана х действий :оединения. Выявление

-х;

Кор

Командир части

Составление плана боевых действий части

Командир части

ВЫПОЛ1-

боевц.1: части. ХЙ(

Коррек

применения сил и средств группировки

Командующий группировкой войск (сил)

Доклады по результатам анализа хода боевых действий соединений

Командир авиационного соединения

эектировка '

Контроль ения плана IX действий Выявление

иЙ,т)-

тировка Ц^

Сбор данных и анализ результатов боевого применения сил и средств соединения

Стимулиров; командиров и офицеров штабов

соединений по результатам боевых действий

Командир авиационного соединения

Доклады о ходе

выполнения планов боевых действий и состоянии своих сил и средств

Доклады по результатам анализа хода боевых действий частей

Стимулиро командиров офицеров штабов час результата боевых де£

Командир части

Сбор данных и анализ результатов боевого применения сил и средств части

Командир части

Ведение боевых действий и анализ достигнутых результатов

Рис. 2. Схема информационного обмена при иерархическом управлении силами и средствами авиационного соединения

Значение показателя W определяется как результат решения задачи локальной оптимизации при установленных ограничениях на ресурсы. При решении задачи оптимизации определяются параметры U = {u1, u2, ... , uh}, характеризующие порядок использования сил и средств рассматриваемой подчинённой части (подразделения):

t

W = max f F(X, т) dx, (2) UeQ 0

U = {ubu2,... ,ui,... ,Uh}, (3)

X = {x1,x2, ... ,xj, ... ,xk}, (4) xj = fj(X,U), j = 1, 2,... ,K,(5)

rm(X,U) < С, m = 1, 2,... ,M,(6)

где F(X, x) - функция цели, формализовано

представляющая результативность от применения сил и средств рассматриваемой части (подразделения). Как правило, в качестве функции цели используют меру относительного приближения прогнозируемых значений показателей состояния к их заданным предельным или пороговым значениям:

F(X, т) = £¡1 - (x* - xj(x)Vx* J;

x* - предельное (пороговое) значение показателя состояния, задаваемое, либо вышестоящим звеном

W Ws

управления, в качестве черты «желательного портрета» реализованной частной задачи, либо принимаемое как норматив боевого применения войск

(сил); X - вектор показателей состояния объекта управления (сил и средств части (подразделения), сил и средств противника, окружающей среды) вследствие выполнения задачи выбранным способом, и. Значения показателей состояния, X, прогнозируются как с помощью математических моделей, так и на основании опыта и интуиции соответствующих командиров (выражение (5)); Q - множество возможных правил, норм применения сил и средств соответствующего вида (типа);

Г1П (X, и), Ш = 1, 2, ... , M - модель потребления ресурсов при функционировании части (подразделения).

Совокупность результатов решения задачи оптимизации (2) - (6), полученных для различных

уровней ресурсного обеспечения, Кзд, содержат: оценки максимально-достижимых уровней результативности, W(Rзд) , наборы параметров, определяющих оптимальный (рациональный) порядок использования сил и средств подчинённой части

(подразделения), иопт (X, Кзд ), и состояния объекта управления (свои силы и средства, противник, окружающая среда), X(U, Кзд ) , (рис. 3).

W2 Wi

R

Рис. 3. Суть предложений, подготавливаемых подчинёнными для информационного обеспечения процесса принятия решения старшим командиром

r3A1 R3A2 ... Rms

иОПТ! U°"T2 U°ms\

Xi X2 XS

Используя данные такого рода, вышестоящий командир, принимает своё решение, определяя:

- задачи, возлагаемые на подчинённые части (подразделения) и объём этих задач (пороговые

значения показателей состояния,

*

X*,] = 1,2, ...,К);

Квдл

- установки по порядку применения сил и средств подчинённых частей (определение области допустимых управлений, Q).

При этом в вышестоящем звене управления также решается аналогичная задаче (2) - (6) задача

*

оптимизации, но для более широкого перечня объектов управления. Для определения параметров управления и состояния подчинённых частей здесь используются данные, поданные от этих частей в виде предложений.

Описанный порядок информационного взаимодействия между старшим и подчинённым звеном управления является общим для иерархических систем с любым количеством уровней управления. Общность и особенности процессов преобразования информации в оперативном, оперативно-тактическом и тактико-техническом звене управления показана ниже.

На этапе подготовки исходных данных для планирования боевых действий происходит предварительное информирование подчинённых о характере предстоящих боевых действий и об их конечной цели, об оперативно-тактических задачах, возлагаемых на соединения из состава группировки войск (сил), о тактических задачах, возлагаемых на части рассматриваемого АС. В формализованном виде это выглядит как определение командующим группировкой перечня и пороговых (предельных) значений параметров, характеризующих состояние реализации оперативно-тактических задач соедине-( С

ний, {Xj }Б , установки (нормы) по порядку применения сил и средств соединений, 0С,

Б = 1, 2, ... , Б, где 8 - количество соединений,

входящих в состав группировки. Командирами соединений определяются аналогичные данные по тактическим задачам, своих подчинённых частей:

{Х*}в/ч, 0$ , к = 1,2,..., Кб , где

К§ - количество частей в рассматриваемом соединении.

На основании полученных предварительных данных командирами частей, и подразделений соединений готовятся предложения в решение командиров соединений. Предложения подготавливаются по результатам решения задач локальной оптимизации (2) - (6) при варьировании ограничений

на ресурсы, Кзд, Б = 1, 2, ... , Б,

к = 1, 2,..., КБ . Командиру соединения представляется упорядоченные по результативности варианты применения сил и средств частей. При этом каждый вариант характеризуется:

- показателем результативности применения сил и средств части при решении возложенной на

в/ч

Б,к ;

неё тактической задачи, ^^

быть реализованы при осуществлении рассматри-

в/ч

Б,к ;

ваемого варианта выполнения задачи, X;

- показатели порядка применения сил и средств части при осуществлении рассматривае-

ив/ч Б к

Командирами (штабами) соединений готовятся предложения в решение командующего группировкой. Предложения, подготавливаемые здесь, используют в качестве исходных данных:

- предварительные указания, полученные от командующего группировкой (перечень и порого-

( С

вые значения параметров состояния, {Xj }Б , установки по порядку применения сил и средств соединений, 08С, Б = 1, 2, ... , Б);

- предложения, поданные от командиров частей (упорядоченные по результативности варианты применения сил и средств частей,

К;^), xв,/ч(кздк), (кздк),

к = 1, 2,... ,КБ).

Подготовка упорядоченных альтернативных вариантов применения сил и средств соединения осуществляется на основании многократного (для различных вариантов ресурсных ограничений,

Кзд. „ ...

Б ) решения задачи локальной оптимизации (2)

- (6). Оптимизируется вектор параметров управления силами и средствами соединения,

иС = ЛиС ^ (... ,, ...) на множе-

стве

допустимых

норм

Qc = AQf о...Q?k...оQ?K .

правил, Здесь

AU ^ - параметры управления соединения, харак-

- потребными для реализации рассматриваемого варианта объёмами ресурсов, Кзд;

- показателями состояния своих сил и средств, противника и окружающей среды, которые могут

теризующие процесс управления соединением в целом (организация взаимодействия, управления и

тому подобное); иС(... ,ив/ч, ...) - параметры,

получаемые путём агрегирования параметров управления отдельными частями из состава соединения; Л08° - область допустимых значений для параметров управления соединением в целом;

0Ск, к = 1,2,...,К - области допустимых

норм и правил применения сил и средств частей из состава соединений. Также в предложения, подготавливаемые командиром (штабом) соединения, включаются параметры состояния

xС = xС (..., X*,...),

С г ув/ч

""S

где

XС (..., xв; ч, ...) - шрамегры состояния, полученные путём агрегирования характеристик состояния сил и средств отдельных частей соединения,

и

противника и окружающей среды в результате решения подчинёнными частями своих тактических задач.

По завершении подготовки предложений командирами соединений начинается этап планирования боевых действий. На данном этапе, на основании предложений, представленных командирами соединений из состава группировки войск (сил), принимается решение командующего группировкой на боевые действия. Суть принимаемого решения состоит в распределении ресурсов по оперативно-тактическим задачам соединений, уточнении формулировок оперативно-тактических задач, перечней и пороговых значений параметров состояния, характеризующих состояние выполнения поставленных задач, ограничений относительно порядка использования сил и средств соединений. Как правило, процедура распределения ограниченных ресурсов группировки по оперативно-тактическим задачам соединений реализуется на основе критерия оптимальности (максимизации общих показателей результативности применения группировки). В дополнение к оптимальному распределению также часто используют процедуры, построенные на основе критерия обратных приоритетов (удовлетворения в первую очередь тех заявок на ресурсы, которые менее ресурсоёмки) или критерия пропорциональности (распределения ресурса пропорционально заявленной потребности) [15], [16]. Это поз-

воляет компенсировать активность поведения подчинённых командиров соединений относительно искажения ими информации, представляемой наверх, с целью обеспечения лучших условий по реализации своих частных задач.

В рамках концепции оптимального распределения отыскивается такое распределение ресурсов группировки по подчинённым соединениям,

{Квдл}°Р, Б = 1, 2, ... ,Б, при котором:

- достигается максимальное значение показателя результативности применения группировки,

WГ;

,Г

- соблюдаются ресурсные ограничения, КГ и ограничения и условия по правилам и нормам применения сил и средств подчинённых соединений,

ОС;

- обеспечивается достижение пороговых значений агрегированных показателей состояния, характеризующих успешность решения подчинёнными соединениями поставленных перед ними опе-

С\*

(XC) .

ративно-тактических задач, Vxs

Общая постановка задачи принятия решения командующим группировкой (распределения ограниченных ресурсов группировки) имеет следующий вид:

Wr (R1

1

, R

вдл

,RST) ^

, max

¡R^ )eRr

(7)

VS = 1, 2, .

VS = 1, 2

S: XC (RBдл) e (X? )

(8)

S:

rf

где W1 - обобщённый показатель результативности применения сил и средств группировки;

R

вдл s

б = 1, 2,... - объёмы ресурсов, выде-

ляемые подчинённым соединениям на выполнение поставленных перед ними оперативно-тактических

задач; XС(RBДЛ), и? (К?*),

б = 1, 2,...

показатели состояния сил и

средств соединений, противника и окружающей среды, а также порядок применения сил и средств подчинённых соединений, которые им предписываются при установленном объёме ресурсного обеспечения. Значения данных показателей устанавливаются на основе поданных от штабов подчинённых соединений предложений в решение

командующего группировкой; (XС) ,

Б = 1, 2, ... , Б - пороговые значения параметров

состояния, определяющие успешность выполнения оперативно-тактических задач подчинёнными со-

чС б = 1, 2,...

единениями;

QC

и условия по правилам и нормам применения сил и средств соединений группировки.

вдлч

Б

иС (Квдл ) е ОС, (9)

На основании решения командующего группировкой осуществляется принятие решений в оперативно-тактическом звене: на КП (в штабах) соединений. Суть решений, принимаемых командирами соединений, сводится к распределению выделенных для соединения ресурсов по подчинённым частям (подразделениям). При этом решается задача распределения ограниченных ресурсов, которая по виду аналогична задаче (7) - (9). По результатам решения задачи принятия решения определяются: объёмы ресурсов, выделяемых на каждую отдельную часть (подразделение), {Квдл}°Р,

Б = 1, 2, ... , к = 1, 2, ... ,К . На основе

предварительно сформированных в подчинённых частях предложений в решение командира соединения устанавливаются показатели состояния, характеризующие степень выполнения поставленных пе-

ред ними тактических задач,

ограничения

Xs,k(Rs,k ),

а

также показатели, характеризующие порядок при-

„ ттв/ч/т>вдл\ менения сил и средств частей, и Б к (КБ к ).

Далее, на основании решения командира своего соединения, решения принимаются в частях (подразделениях). Процедура принятия решения в

данном звене управления описывается вышеописанной задачей распределения ограниченных ресурсов, которая используется для поддержки принятия решений в оперативно-тактическом и тактическом звене.

По результатам принятия решений во всех звеньях описанной системы управления формируются планы-графики боевых действий соответствующего уровня детализации. Для составления планов-графиков применяются формализованные методы сетевого планирования [17]. Сформированные планы-графики (планы) боевых действий,

рЙ ),

P1SC (Usc), Р1Г (Ur),

пред-

ставляются вышестоящему командиру для их утверждения и согласования. Процедура согласования заключается в устранении конфликтных ситуаций применительно к использованию ресурсов общего использования (районов, областей воздушного пространства, радиочастотных каналов, специальных средств и т.п.).

На этапе ведения боевых действий и анализа достигнутых результатов осуществляется слежение за выполнением запланированных действий. Периодически сравниваются спланированные и прогнозируемые для фактически складывающейся обстановки значения показателей состояния,

и Х(и,-0, 1 е[1ф ;(1ф +М)].

Здесь

X(U,t)

показатели состояния, полученные по

результатам принятия решения в соответствующем

звене управления; - показатели состоя-

ния, прогнозируемые для новых условий (для складывающейся обстановки). Порядок применения подчинённых сил и средств, и, при этом оставлен без изменения;

1ф - фактический (текущий) момент времени; А1 - горизонт предикации изменения состояния объекта управления. По результатам оценки

^ф (Х(и, х) — Х(и, х)) ёх осуществляется

корректировка ранее сформированных планов боевых действий частей, соединений и группировки. Корректировка происходит на всех уровнях системы управления. Суть процедуры корректировки сводится к определению нового (скорректированного) порядка использования подчинённых сил и

средств, и , с целью компенсации образующегося расхождения запланированных и прогнозируемых в изменившихся условиях параметров состояния,

1ф +А 1ф

нарушая ресурсных ограничений, которые сформированы по результатам ранее принятых решений на

боевые действия: {К.вдл}. Например, при корректировке плана боевых действий авиационного соединения решается задача, которая имеет вид:

+At(X(U, т) - X(U, x))dx^ min, не

Л ф +Atrv АС/ТТАС tФ

^Ac (UA

т) - ХАС (UAC, T)]dT^

Ш1П

UAC ={uAC, И AC us,2 , - u AC • ' us,i ' •• 11 AC} . , us,H},

UAC ={uAC, U AC us,2 , . u AC ■• 5 s,i ' ' И AC}

XAC = {xAAC, X AC xs,2 , - x AC .. ,xs,j , .. x AC} .. ,xs,N}'

XAC = {~AC, И AC xs,2 , . x AC .. ,xs,j , . x AC} .. , xs,N},

(10)

(11) (12)

(13)

(14)

Vj = 1, 2,..., N: xAAC(t) = хААС(tф) + JXA^C(T)dT

Vj = 1, 2, Vj = 1, 2,

N: N:

Vm = 1, 2,..., M:

^ +At

+ 4

tф

tф t

Vj = 1, 2,..., N:

5*£C (t) = ~АС (tф) +J XX Aj (T)dT,

tф

X AC (т) = fj(xAC, UAC, т), x ас (т)=fj(XAC, UAC, т),

m

(XAC, UAC, X)dx< r^a

аф + At) -as,m(tф)], (19)

s,m

Ф^

s,m

(15)

(16)

(17)

(18)

t

ЛГАС ~АС где Х8 , Х8 - параметры состояния Б -го

АС, определяемые на основании моделирования функционирования соединения с параметрами управления, установленными согласно ранее сформированного плана боевых действий, и с параметрами управления, скорректированными в соответствие с изменившейся обстановкой;

иАС иАС - параметры управления Б -ым АС,

определённые согласно ранее сформированному плану боевых действий и скорректированные в соответствии с изменившейся обстановкой;

- область возможных значений параметров

управления Б -ым АС; 1ф - фактическое (текущее) время; А1 - горизонт предикации состояния сил и средств АС, противника, окружающей среды при осуществлении контроля хода боевых действий;

х ААС (х)=г)(ХАС, иАС, х) хх АС (х)=^(ХАС, иАС, х),

J = 1, 2, ... , N - детализированная имитационная модель функционирования сил и средств АС;

~,ш(ХАС,иАС,х), Ш = 1, 2, ... , М - модель потребления ресурсов при функционировании

,вдл

или

корабельного

соединения;

Г

ш = 1, 2,..., М - объём выделенных Б -му АС ресурсов Ш-го вида; Ш(1) - профиль расходования ресурсов Ш -го вида при функционировании Б -го АС.

По завершении боевых действий осуществляется анализ достигнутых результатов. Суть анализа состоит в сравнении запланированных значений показателей состояния (функций цели) с их фактически полученными значениями с установлением причин, приведших к отклонениям от плана. Результатом анализа является статистика по имевшим место расхождениям фактически достигнутых и планируемых результатов (как отрицательного, так и положительного характера) с определением причин их появления:

- непредвиденные изменения обстановки;

- допущенные ошибки (проявленная искусность) оперативного управления;

- просчёты в планировании (недостаточность или избыточность сил и средств, распределённых по решаемым задачам).

На основании обобщения результатов анализа выполнения планов боевых действий осуществляется:

- стимулирование руководства подчинённых звеньев системы управления за проявленную распорядительность и предусмотрительность (правильное распределение располагаемых сил и средств, быстрота и оптимальность реакции на изменения обстановки);

- оценка степени адекватности моделей и методов, используемых для поддержки принятия решения и планирования боевых действий, а также оперативного управления войсками (силами) в ходе боевых действий.

Управленческий цикл рассматриваемой трёхуровневой системы управления завершается при формировании замысла на последующие боевые действия. При осуществлении следующего управленческого цикла, по результатам анализа хода выполнения предыдущих боевых действий, могут вноситься изменения в механизм функционирования органов управления (в методику планирования и оперативного управления боевыми действиями).

Приведенное в данном разделе описание формализованных процедур планирования и управления ходом боевых действий КС позволяет получить общее представление об облике специального программного обеспечения (структуре, критериях и порядке решения задач) для иерархической АСУ войсками применительно к реализации функций принятия решений в ходе планирования и управления боевыми действиями.

Выводы

1. На сегодняшний день, на фоне разворачивающегося многообразия используемых и разрабатываемых войсковых АСУ, помимо технических проблем, связанных с организацией информационного обмена между разнородными системами, также имеет место проблема логико-информационной увязки формализованных процедур управления, осуществляемых на различных иерархических уровнях системы управления вооружёнными силами. По утверждению автора, такая логико-информационная увязка моделей, критериев и алгоритмов поддержки принятия решений, принимаемых в стратегическом, оперативном и тактическом звеньях управления войсками, возможна на основе положений теории управления организациями и теории управления проектами.

2. Основными факторами, которые должны учитываться при проектировании СПО для иерархической АСУВ, являются:

- принципиальность участия человека в процессах принятия решений в силу сложности объекта управления, а также - высокой меры ответственности за последствия принятых решений;

- наличие объективной необходимости ввода в систему управления промежуточных звеньев (заместителей командира) по причине невозможности для одного человека охватить весь управляемый процесс, без потери качества управления;

- наличие свободы воли (активности относительно формирования собственных целей и критериев управления) у исполнителей (командиров нижнего звена) при выполнении указаний вышестоящих инстанций.

3. Перечисленные факторы в полной мере учтены в исторически сложившихся: принципах, функциональных структурах систем и механизмах управления войсками, которые имеют место в современной практике. Следовательно, облик проектируемого СПО иерархической АСУВ, в большей

своей части, должен представляться как слепок с управленческой деятельности органов военного управления, где имеются такие характерные черты, как:

- иерархичность или вложенность управлений, реализуемых органами управления старшего и младших звеньев управления. Управленческое решение, принимаемое в высшем звене управления, определяется как результат объединения совокупности решений, принимаемых в подчинённых органах управления всей управленческой вертикали;

- условная свобода нижестоящих органов управления в выборе ими форм и способов решения поставленных перед ними задач есть необходимое условие для реализации принципа единоначалия и личной ответственности исполнителей;

- принятие решений командирами (начальниками), осуществляемое на основе исходных данных (предложений) формируемых встречным ходом (подаваемых снизу) есть средство согласования воли руководителя и воли подчинённых.

4. В статье представлена схема информационного обмена при управлении соединением во взаимодействии с вышестоящим, оперативным уровнем (КП группировки) и нижестоящим, тактическим уровнем (КП частей соединения). Порядок информационного взаимодействия рассматриваемых звеньев иерархической системы управления представлен как некоторая последовательность формализованных процедур преобразования информации, которые в совокупности реализуют механизм принятия решений со встречным способом сбора исходных данных.

Формализованные процедуры, реализующие управленческий цикл в рассматриваемой трёхуровневой АСУ, могут быть отнесены к следующим четырём группам:

- сбора исходных данных и принятия решения на боевые действия;

- планирования боевых действий;

- контроля хода боевых действий и корректировки ранее сформированных планов;

- анализа достигнутых результатов.

5. Первая группа формализованных процедур (сбора данных и принятия решения) представлена процедурами двух видов. С помощью процедуры первого вида нижестоящие звено готовит для старшего звена управления агрегированные и обобщённые данные, используемые для принятия решения в этом звене. Суть данной процедуры подготовки предложений в решение вышестоящего командира сводится к определению локально-оптимальных параметров по порядку применения подчинённых сил и средств, а также прогнозируемых при этом показателей их результативности в зависимости от объёма выделенного ресурсного обеспечения. С помощью процедуры второго вида вышестоящее звено, на основании поступивших предложений от подчинённых КП, формирует решение на боевые действия. Суть принимаемого решения состоит в определении рационального распределения выделенных ресурсов и сформулированных задач по

подчинённым соединениям, частям, подразделениям, а также - в установлении правил и ограничений по порядку применения подчинённых сил и средств. Алгоритм решения задачи распределения ограниченных ресурсов здесь может базироваться либо на методах решения задач математического программирования, либо на методах выбора дискретных альтернатив. При этом важной особенностью, учитываемой при проектировании СПО, должна быть активность командиров нижнего звена в отношении формирования ими собственных (в том числе негласных) целей и критериев собственного управления.

6. Вторая группа формализованных процедур (планирования боевых действий) также представлена двумя видами процедур, реализующих восходящее и нисходящее движение управленческой информации. Восходящий информационный поток генерируется по результатам выполнения процедур сетевого планирования относительно очерёдности решения задач (выполнения действий) на каждом иерархическом уровне. Сетевые графики старшего уровня включают результаты планирования на младших, подчинённых иерархических уровнях управления. Нисходящий информационный поток формируется по результатам решения вышестоящим звеном задач обобщения и согласования сетевых графиков боевых действий, представленных нижестоящим звеном управления. Суть процедур согласования и обобщения сетевых графиков, представляемых нижним звеном управления, сводится к выявлению ресурсных противоречий и управленческих коллизий.

7. Третья группа формализованных процедур (контроля хода боевых действий и корректировки ранее сформированных планов) представлена процедурами одного вида. С помощью этих процедур реализуется автоматизированное оперативное управление в каждом управленческом звене. Основным элементом, представляющим СПО, которое используется на данном этапе, являются прогнозные, в том числе имитационные, модели боевых действий управляемых сил и средств с детализацией, соответствующей рассматриваемому уровню управления. С помощью таких моделей осуществляется предикация состояния контролируемого объекта (процесса) и выявляются тенденции по образованию ошибок управления в пределах установленного горизонта прогнозирования. На основании выявленных ошибок управления осуществляется корректировка ранее сформированных планов боевых действий. Для корректировки используются ранее сформированные, при подготовке предложений в решение вышестоящего командира, данные по «шаблонам действий» управляемых сил и средств. Такой подход к осуществлению задачи оперативного управления позволяет получить логическую увязку результатов планирования и алгоритмов боевого управления, обеспечивая целенаправленность и преемственность последних.

8. Четвёртая группа формализованных процедур (анализа достигнутых результатов), по аналогии с предыдущей группой, также осуществляется отдельно на каждом иерархическом уровне управления. По результатам использования процедур данной группы осуществляется: накопление статистики управления (имевшие место расхождения фактически достигнутых и планируемых результатов (как отрицательного, так и положительного характера) и причины их появления); стимулирование командования нижестоящего звена; выработка предложений по изменению моделей и методов автоматизированного управления соответствующими силами и средствами.

9. Результаты, представленные в данной статье целесообразно использовать как теоретическую базу при проектировании СПО процессов организационного и боевого управления в иерархических АСУ войсками.

10. В качестве приоритетных направлений дальнейших исследований, развивающих результаты, представленные в статье, целесообразно выделить методы формирования (генерирования) и упорядочения альтернативных вариантов применения подчинённых сил и средств, которые создаются как предложения в решение вышестоящего командира, методов формирования пространства планирования и классификации будущих состояний. Упомянутые направления в значительной степени влияют на облик СПО, реализующего информационные процессы управления в иерархических АСУ войсками.

Литература

1. Сканцев А. К вопросу об автоматизации системы управления вооружёнными силами США / А. Сканцев // Зарубежное военное обозрение. -2015. - №4. С. 24-32.

2. Баранец В. Мозговой центр ВС РФ втрое мощнее аналога в США / В. Баранец // «Комсомольская правда». - 2014. - 01 ноября.

3. «Маневр» - первая советская АСУВ поля боя // «Арсенал» - 2011. -№ 3.

4. Десантные войска переходят на управление через компьютеры // «Известия». - 2013. - 23 апреля.

5. Поярков Б. Многофункциональная система оружия «Иджис» (рус.) / Б. Поярков, Ю. Юрин // Зарубежное военное обозрение - М.: «Красная

звезда», 1989. — № 10. — С. 53—60. - ¡ББМ 0134-921Х.

6. Копанев А.А. «Требование-М» - новое поколение автоматизированных систем управления /

A.А. Копанев // Военный парад. - 2000. - №5(41). -С. 54.

7. Лабутин А.И. Интегрированные мостико-вые системы / А.И. Лабутин, П.Г. Федоров, С.Р. Комаров // Морская радиоэлектроника. - 2002. - №1. -С. 16.

8. Элементы системы ПВО НАТО «Нейдж» // Военная экономика - 2014. - 21 апреля

9. Автоматизированная система управления смешанной группировкой ЗРК 9С52М1 «Поляна-Д4М1» и «Байкал-1М(Э)» // http://www.rusarmY.com/pvo/pvo у^к^и ро1уапа-d4m1.html

10. Предэскизный проект (предварительный вариант) Единой Государственной сети вычислительных центров СССР (ЕГСВЦ). - рук. М. - 1964.

- 52 с.

11. Китов А.И. Кибернетика и управление хозяйством / А.И. Китов // М. Экономическая газета.

- 1961. - август, №4.

12. Бир С. Мозг фирмы / С. Бир - М.: УРСС, 2005. - 414 с.

13. Бир С. Кибернетика и менеджмент. Перевод с английского / С. Бир - М.: УРСС. - 2006. - 280 с.

14. Хиценко В.Е. Самоорганизация: элементы теории и социальные приложения / В.Е. Хиценко -М.: КомКнига. - 2005. - 174 с.

15. Бурков В.Н. Механизмы функционирования организационных систем / В.Н. Бурков,

B.В. Кондратьев. - М.: Наука, Главная редакция физико-математической литературы. - 1981. - 384 с.

16. Новиков Д.А. Теория управления организационными системами / Д.А. Новиков. - М.: МПСИ.

- 2005. - 584 с.

17. Бурков В.Н. Как управлять проектами: Научно-практическое издание / В.Н. Бурков, Д.А. Новиков. - М.: СИНТЕГ-ГЕО. - 1997. - 188 с.

18. Новиков Д.А. Управление проектами: организационные механизмы / Д.А. Новиков - М.: ПМСОФТ. - 2007. - 140 с.

19. Иванов С.П. О научных основах управления войсками / С.П. Иванов. - М. - 1975. - 322 с.

20. Суворов А.В. [Документы]. Т. 1 - 4. - М. -1949 - 1953. - 832 с.