CC BY
39
УДК002; 004.056
ВОПРОСЫ ПРИМЕНЕНИЯ ИМИТАЦИОННОЙ МОДЕЛИ ПРИ УПРАВЛЕНИИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЕМ ИНФОРМАЦИОННОЙ ПОДСИСТЕМЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ СЛОЖНЫМИ
ОРГАНИЗАЦИОННО-ТЕХНИЧЕСКИМИ ОБЪЕКТАМИ В УСЛОВИЯХ МАССОВЫХ ВОЗМУЩЕНИЙ
А.Н. Буренин, К.Е. Легков, В.В. Оркин
Одной из задач управления информационными системами является задача управления их функционированием, заключающаяся в выборе тех или иных процедур управления процессами предоставления услуг и параметрами в условиях массовых возмущений с отказами компонентов. Рассматриваются вопросы применения имитационной модели при управлении функционированием информационной подсистемы автоматизированной системы управления сложными организационно-техническими объектами в условиях массовых возмущений в целях получения оперативных данных о состоянии элементов и подсистемы в целом.
Ключевыеслова'.информационная подсистема, массовые возмущения, имитационная модель, состояние системы, управление функционированием.
В автоматизированных системах управления (АСУ) сложными организационно-техническими объектами (ОТО) важную роль играют информационные подсистемы (ИПС), которые предоставляют должностным лицам органов управления (ДЛ ОУ) информацию, необходимую для принятия ими обоснованных решений в процессе управления специальными формированиями. Функционирование ИПС представляет собой сложный процесс, а эффективное управление ею требует достоверной информации о соответствующих параметрах: пропускной способности, среднем времени обслуживании заявок на получение информационных услуг (ИУ), загруженности виртуальных каналов, состояния системы. В настоящее время информационные системы больших организаций, иногда представляющих собой искусственное объединение первоначально отдельных организаций, часто представляют собой объединение разнородных аппаратно-программных средств, баз данных, средств коммутации. При создании больших ОТО разнородные автоматизированные системы управления нередко стараются объединить в один контур управления с единой ИПС.
Необходимо понимать, что, являясь сложной системой, ИПС требует постоянного мониторинга протекающих в ней процессов и выдачи управляющих воздействий, для чего планируются определённые процедуры управления процессами предоставления ИУ и процедуры управления параметрами, характеризующими процессы функционирования ИПС.
494
Система оперативного управления ИПС АСУ. Исходя из целевого предназначения ИПС АСУ, организация управления их функционированием в сложных условиях обстановки предполагает возможность гибкого оперативного распределения предоставляемых в реальном масштабе времени ИУ, обеспечивающего требуемую эффективность функционирования объекта, для управления которого АСУ и предназначена [1].
Таким образом, цели управления ИПС исходят из требований ДЛ ОУ, каковыми являются:
- обеспечение необходимого качества обслуживания ДЛ ОУ;
- возможность обслуживания приоритетных ДЛ ОУ;
- способность ИПС адаптироваться к изменению требований к качеству обслуживания;
- простота подключения к ИПС.
В современных АСУ для эффективного управления сложными объектами существует необходимость предоставления широкого спектра ИУ ДЛ ОУ с требуемыми показателями качества [2]. Обеспечение требуемых значений показателей эффективности функционирования ИПС реализуется на основе работы системы оперативного управления ИПС (рис. 1).
В вопросе распределения потоков заявок на предоставление ИУ важную роль играет выбор той или иной процедуры управления функционированием. Совокупность всех возможных для ИПС процедур управления составляет множество альтернатив. Сложность состоит в выборе одной из них. Для того чтобы выбор процедуры управления был обоснованным, на данном множестве вводится некоторое отношение предпочтения по результатам работы подсистемы мониторинга, на основе информации о состоянии системы на узлах предоставления услуг (УПУ) и характеристикам, полученным с применением имитационной модели ИПС.
Структура ИПС АСУ не остается неизменной. Отдельные виртуальные каналы и УПУ могут выходить из строя под воздействием массовых возмущений и восстанавливаться. Поэтому структура ИПС будет постоянно меняться в процессе ее функционирования.
Использование имитационной модели ИПС АСУ. Получение информации, необходимой для управления ИПС, обеспечивается созданием базы данных, в которой собирается информация о различных характеристиках и параметрах подсистемы [3]. Эта база содержит следующую информацию: сведения о связности узлов, их характеристиках, скоростях виртуальных каналов, загрузке ИПС, средних задержках на каждом УПУ, сведения о резервных ресурсах, например, не задействованных каналах, сведения о подключенных абонентах, приоритетах их доступа, информацию о суточном трафике и т.д.
Рис. 1. Система оперативного управления ИПС
С целью выявить узкие места в ИПС и выработать рекомендации по их устранению создаются имитационные модели (системы). Модель позволяет воспроизвести процессы, протекающие в ИПС, состоящей из узлов с ограниченным объемом буферных накопителей, соединенных между собой виртуальными каналами. Источниками и приемниками информации являются абоненты, подключенные к УПУ. В качестве адреса абонента используются внутренние адреса (номера узлов, к которым прикреплены абоненты), за исключением случая моделирования подвижных абонентов. В ИПС циркулируют приоритетные потоки данных, приоритетные заявки на предоставление информации, сообщения обслуживания заявок.
В процессе опытной эксплуатации и дальнейшего функционирования ИПС АСУ накапливается опыт управления в различных условиях эксплуатации (резкого колебания нагрузки, выхода из строя отдельных компонентов). Многие ситуации, например, целенаправленные воздействия, «проигрываются» на имитационных моделях [2]. Полученные при этом типы ситуаций и практические выводы по ним накапливаются в базе знаний. База знаний обладает свойством обучаемости и адаптации к проблемной среде, в качестве которой выступает ИПС.
496
Важным компонентом модели системы управления (СУ) ИПС является математическое обеспечение. Математическое обеспечение СУ ИПС можно разделить на составляющие:
- методы и алгоритмы оперативного управления ИПС;
- методы и алгоритмы долгосрочного планирования и прогнозирования ситуации в ИПС;
- методы и алгоритмы развития сети, включающие средства отладки и распределения программного обеспечения СУ ИПС.
Имитационная модель ИПС (рис. 2) предназначена для моделирования процессов передачи информационных сообщений в ИПС с переменной структурой и оперативным управлением ею в условиях массовых возмущений с целью выяснения узких мест в ИПС и выработки рекомендаций по их устранению и пополнению базы знаний.
Рис. 2. Имитационная модель ИПС АСУ
Модель должна отражать процессы, протекающие в системе, состоящей из УПУ с ограниченными объемами буферных накопителей, соединенных между собой ветвями, в состав которых входит любое число информационных каналов. Источниками и приемниками информации являются ДЛ ОУ, подключенные к УПУ. В ИПС циркулируют приоритетные потоки информации. Максимальное количество приоритетов должно задаваться в виде исходных данных. Количество заявок на предоставление ИУ, поступающих в ИПС в определенные моменты времени, зависит от интенсивности обмена между абонентами системы. Интервалы времени между поступлением двух заявок в ИПС ввиду большого числа ДЛ ОУ распределены по экспоненциальному закону.
Воздействие на сеть моделируется потоками отказов и восстановлений виртуальных каналов и УПУ, а целенаправленное воздействие в виде стратегий воздействия вводится в процесс моделирования оператором модели [3]. Он может в любой момент времени вывести из строя произвольное количество узлов и каналов, а также и восстановить их (моделируя снятие помех).
Другой оператор (система управления ИПС) в процессе моделирования должен вести процесс управления ИПС. Например, вводить резервные каналы, узлы, осуществлять реконфигурацию сети, отключать сервера, сменять процедуры управления функционированием и изменять требования к качеству обслуживания потоков [3, 4]. Это позволит моделировать «игровые» ситуации, что дает возможность отрабатывать тактику эксплуатации ИПС в условиях массовых возмущений.Должна быть предусмотрена возможность остановки работы модели в любой момент времени с просмотром мгновенных срезов процессов, протекающих в ИПС и дальнейшее моделирование с момента остановки без изменений процессов, протекающих в сети.
Основными исходными данными для работы модели являются: характеристики структуры, потоков заявок, отказов и восстановлений; набор процедур управления функционированием; характеристики алгоритмов управления структурой сети;
Модель должна получать следующие основные характеристики:
- пропускную способность ИПС;
- вероятности своевременного доведения заявок разных приоритетов;
- вероятности своевременного доведения информационных сообщений обслуживания разных приоритетов;
- средние коэффициенты загрузки каналов заявками и служебной информацией;
- коэффициенты загрузки каналов информацией пользователей, служебной информацией;
- вероятность того, что произвольный узел заблокирован;
- список заблокированных узлов.
Модель должна оценить применяемую процедуру управления ИПС и иметь блочную структуру, что позволит моделировать самостоятельно блоки и легко модернизировать модель.
Заключение
Применение процедур оперативного управления функционированием ИПС АСУ должно быть обосновано современными требованиями, предъявляемыми к данным системам. Наиболее перспективным для повышения результативности ИПС АСУ видится комплексное применение процедур управления функционированием в зависимости от состояния системы. Выбор той или иной процедуры управления должен осуществляться по определённому алгоритму, с использованием базы знаний, накопленных
498
при имитационном моделировании ИПС в различных условиях. Данный алгоритм будет основой для методики повышения эффективности функционирования ИПС АСУ в условиях массовых возмущений [4]. В настоящее время вопросы функционирования ИПС АСУ в условиях массовых возмущений рассмотрены недостаточно полно, а исследования вопросов адаптивного управления информационными потоками в основном относятся к вычислительным сетям с пакетной коммутацией и сетям связи [5]. Поэтому исследования области распределения потоков заявок на предоставление ИУ в ИПС АСУ является актуальными в настоящее время.
Список литературы
1. Буренин А.Н., Курносов В.И. Теоретические основы управления современными телекоммуникационными сетями / под ред. д-ра техн. наук, проф. В.И. Курносова. М.: Наука, 2011. 464 с.
2. Буренин А.Н., Легков К.Е. Инфокоммуникационные системы и сети специального назначения. Основы построения и управления. М.: ИД Медиа Паблишер. 348 с.
3. Присяжнюк С.П., Мигалин В.Н., Овчинников Г.Р. Интегральные сети АСУВ. Системы коммутации пакетов. Л.: ВИКИ им. А. Ф.Можайского, 1989. 93 с.
4. Легков К.Е., Буренин А.Н. Управление эффективностью инфо-коммуникационных систем специального назначения // T-Comm: Телекоммуникации и транспорт, 2014. Т. 8. №3. С. 42-46.
5. Оркин В.В., Левко И.В., Умаров А.Б. Анализ методов распределения потоков в информационных системах специального назначения // H&ES: Наукоемкие технологии в космических исследованиях Земли. 2016. Т.8. №.S2. С. 6-10.
Буренин Андрей Николаевич,д-р техн.наук,доц., главный специалист группы системного анализа,konferencia_asu_vka@,mail.ru,Россия,Санкт-Петербург,АО «НИИ «Рубин»
Легков Константин Евгеньевич, канд. техн. наук, начальник кафедры, constl@,mail. ru, Россия,Санкт-Петербург,Военно-космическая академия имени А. Ф.Можайского,
Оркин Вадим Витальевич, адъюнкт кафедры, [email protected], Россия, Санкт-Петербург, Военно-космическая академия имени А. Ф.Можайского
ISSUES IN THE APPLICATION OF SIMULATION MODELSIN THE MANAGEMENT OF THE FUNCTIONING OF THE INFORMA TION SUBSYSTEM OF THE A UTOMA TED CONTROL SYSTEM OF COMPLEX TECHNICAL OBJECTS IN CONDITIONS
OF MASS DISTURBANCES
A.N. Burenin, K.E. Legkov, V.V.Orkin 499
One of the tasks of information systems management is the management task to their function, which consists in selecting specific procedures for the management processes of service provision and under the conditions of mass disturbances with the component failures. The article discusses the use of simulation models in the management of the functioning of the information subsystem of the automated control system of complex technical objects in conditions of mass disturbances in order to obtain operational state data of elements and subsystems in General.
Key words: information system, mass disturbances, simulation model, system status management function.
Burenin Andrey Nikolaevich,doctoroftechnicalsciences,chief specialist of the system analysis group, docent, konferencia_asu_vka@,mail. ru, Russia, Saint-Petersburg, JSC «NII «Rubin»,
Legkov Konstantin Evgenyevich,candidateoftechnicalsciences, head of the depart-ment,constl@,mail.ru,Russia,Saint-Petersburg, Military Space Academy,
Orkin Vadim Vitalyevich,postgraduate, orc225@mail. ru,Russia, Saint-Petersburg, Military Space Academy
УДК 355.1
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ БОЕВЫХ БРИГАДСУХОПУТНЫХ ВОЙСК США
С.О. Кривошонок, Ю. А. Попков, А. А. Морару
Рассмотрены современное состояние органов и пунктов управления и направ-ленияразвития технической основы системы управления боевых бригад сухопутных войск США.
Ключевые слова: система управления, боевая бригада, сухопутные войска США, автоматизированная система, тактика.
Существующая до 2003 года организационная штатная структура объединений, соединений, частей и органов управления сухопутных войск (СВ) Соединенных Штатов Америки (США) подверглась коренному пересмотру. В 2004 году началась их реорганизация, которая к концу 2013 года привела к новому модульному принципу построения организационной структуры сухопутных войск, таких как: командование сухопутных войск Объединенного командования Вооруженных сил США; штаб полевой армии, армейского корпуса; штаб дивизии; штаб бригады.
В ходе реформирования в составе сухопутных войск США были созданы 6 штабов армий, 3 штаба армейских корпусов, 18 штабов дивизий и 65 боевых бригад (20 тяжелых (бронетанковых) бригад, 28 пехотных бригад, 3 вшбр, 5 вдбр, 9 механизированных бригад «Страйкер») [ 11
500
