Главная Архив номеров N-17 декабря 2007 Методология создания автоматизированных систем технического обеспечения.
 

Авторизация



Методология создания автоматизированных систем технического обеспечения. Печать

Арепин Ю.И., заслуженный деятель науки РФ, д.т.н., профессор (ЗАО НИИ ЦПС, г. Тверь)

Прежде чем говорить о методологии, необходимо остановиться на причинах, которые являются в настоящее время источниками повышенного внимания к проблеме развития и совершенствования научно-методического аппарата создания АСУ ТО.
До последнего времени в области автоматизации процессов организационного управления, к которым относится техническое обеспечение, явно присутствовало противоречие между потребностью автоматизации многих функциональных задач технического обеспечения (ТО) вида ВС и состоянием научно-методического аппарата, позволяющего количественно подходить к процессам создания и проектирования АСУ.
Толчком для формализации процессов управления ТО и повышенного внимания к оптимизации процессов технического обеспечения является, к сожалению, состояние и сокращение технического ресурса у основных видов ВВТ. Возможностей государства в рамках 2,7-2,8% от ВВП, отводимого на оборону, явно недостаточно, чтобы восполнять численность ВВТ, выводимого из боевого состава, за счет закупки серийно производимого ВВТ.
Замедление процесса снижения технического ресурса образцов ВВТ возможно за счет оптимизации процессов эксплуатации и ремонта ВВТ на базе автоматизации технического обеспечения, позволяющей оптимизировать ресурсные затраты при фиксировании необходимого потенциала или эффективности образцов ВВТ.
При этом основными проблемами технического обеспечения являются:
1. Качество оснащенности Вооруженных Сил вооружением и военной техникой.
2. Обеспеченность ракетами, боеприпасами и военно-техническим имуществом (ВТИ).
3. Рациональная организация процессов эксплуатации и хранения ВВТ.
4. Своевременный ремонт вооружения и военной техники.
5. Отсутствие единой централизованной системы управления техническим обеспечением Вооруженных Сил РФ.
6. Отсутствие единой методологии формирования системы заказов ВВТ и технического обеспечения войск (сил).
7. Создание территориальных (региональных) систем технического обеспечения.
В данных условиях возникает вполне объяснимое желание осуществить выход из создавшегося положения на основе резкого увеличения объемов закупки ВВТ для восполнения утрачиваемого по техническому ресурсу. Но, к сожалению, в ближайшие годы этот путь нереализуем по следующим причинам:
- пока еще велика доля убыточных предприятий ОПК (по отдельным отраслям ОПК доля убыточных предприятий превышает 30%).
-за последние годы значительно снизилась численность квалифицированных работников по оборонным отраслям промышленности (например, в судостроительной промышленности в период с 2001г. по 2005г. снижение около 15%);
- основные производственные фонды и технологическое оборудование ОПК по сроку эксплуатации подошло к своему критическому уровню;
- по данным открытой печати, на период 2006 г. износ активной части основных производственных фондов в ВПК превышает 75%, причем у трети из них износ - 100%. Даже при масштабных инвестициях в течение 4-5 лет, т.е. к 2010-2011 гг., продолжение выпуска многих видов продукции ОПК окажется невозможным.
Ликвидировать эти причины без резкого увеличения ассигнований на реанимацию ОПК, профессиональную подготовку и мотивацию специалистов, даже при создании крупных холдинговых компаний в ближайшие 5-7 лет не удастся, т.к. в холдингах еще не отработан механизм восстановления полного цикла производства образцов ВВТ в тех объемах, которые сегодня требуются для поддержания группировок.
Таким образом, уменьшение последствий, т.е. уменьшение скорости падения эффективности группировок из-за сокращения численности образцов ВВТ возможно, в основном, только за счет рационального использования мероприятий при эксплуатации ВВТ, включающих поддержание ВВТ в необходимой степени готовности, хранение, транспортирование, капитальный ремонт.
При этом существующие АСУ ТО, фрагменты которых созданы на сегодняшний день, не охватывают всего перечня основных функций, выполняемых органами военного управления (ОВУ) ТО (рис. 1).

Наиболее полно эти вопросы рассматриваются в АСУ ТО ВМФ. Есть надежда, судя по замыслу выполнения перспективных ОКР, что в скором будущем многие мероприятия ТО ВС (рис. 2) будут автоматизированы при создании интегрированной АС планирования и управления техническим обеспечением ВС .

Такая система позволит обеспечить автоматизацию информационных потоков Гензаказчика в процессе планирования ТО.
Исследования, проведенные в рамках указанной научной темы, дают основание предположить, что автоматизация ТО в виде ВС РФ в период существенного снижения технической готовности образцов ВВТ позволит уменьшить динамику этого снижения и на основе повышения эффективности использования ресурсов, выделяемых на эксплуатацию и развитие ВВТ, а также обеспечения необходимой надежности образцов ВВТ и кораблей сохранить необходимую техническую готовность.
Без принятия действенных мер по обеспечению готовности ВВТ группировки войск и флота могут потерять способность выполнять боевые задачи с требуемой эффективностью.
Все это обусловливает необходимость совершенствования системы ТО видов ВС РФ и определяет цель автоматизации: повышение эффективности управления ТО в виде ВС РФ путём автоматизации процессов управления на основе разработанных методов.
Конкретизировать основные подходы к совершенствованию управления ТО видов важно именно в настоящее время, когда ведутся работы по широкому внедрению новых информационных технологий и средств автоматизации управления ТО.
При наличии большого количества работ в области информационных технологий, автоматизации процессов управления, эксплуатации сложных систем в настоящее время в практике создания АСУ отсутствует единая методология автоматизации ТО.
Научная проблема состоит в разработке теоретических положений, принципов построения и методического аппарата, направленных на минимизацию ресурсных затрат на создание и эксплуатацию АСУ ТО вида ВС при заданных требованиях к эффективности автоматизированного управления системы ТО для различных условий применения.
Основными структурными элементами указанной проблемы являются (рис.3 и рис.4):

1. Концептуальные и теоретические положения и принципы автоматизации ТО вида ВС, интегрирующие в себе достижения в области анализа и синтеза сложных систем и информационных технологий, специфику ТО и условия реальной обстановки, составляющие основу методического обеспечения создания АСУ ТО, базирующегося на обоснованном выборе структуры и состава показателей эффективности управления ТО.
2. Методический аппарат, включающий:
- модель АСУ ТО, построенную на базе теоретико-множественных конструкций и функциональных отношений, позволяющую произвести структуризацию научной проблемы на ряд частных задач:
1 методику военно-экономического обоснования применения АСУ ТО вида ВС;
2 методику технико-экономического обоснования создания АСУ ТО;
3 метод определения состава функциональных задач и АРМ АСУ вида ТО на основе оптимального распределения ограниченных ресурсов;
4 методы синтеза информационного обеспечения АСУ ТО вида ВС.

Разработанные концептуальные и теоретические положения и принципы обоснования и оценки вариантов автоматизации ТО [1], методический аппарат и информационные технологии обеспечивают решение представленной научной проблемы и позволяют решать ряд актуальных задач повышения управляемости и контроля выполнения планов ТО вида ВС.
Анализ теоретических основ создания ВВТ, специфики системы ТО как обеспечивающей системы, методов управления процессами ТО, общих принципов построения АСУ позволили сформулировать концептуальные положения и принципы автоматизации ТО видов ВС [1].
Это, в свою очередь, дало возможность значительно сократить число альтернативных вариантов построения АСУ ТО еще на ранних этапах проектирования путем отсева вариантов, не удовлетворяющих сформулированным принципам.
Анализ критериев оценки как системы ТО, так и системы автоматизации управления выявил наиболее представительные критерии, вошедшие в постановку научной проблемы и конкретизированные в представляемых методах и методиках решения частных задач.
Структура системы автоматизации ТО вида ВС включает в себя вычислительные и распределённые по ним программные и информационные средства, предназначенные для реализации системообразующих функций, обеспечивающих достижение целей системы.
Задача обоснования системы автоматизации заключается в определении состава вычислительных (технических), информационных и программных средств АСУ ТО, в размещении информационных массивов и программных модулей по вычислительным средствам, при которых достигается требуемая эффективность системы при минимальных стоимостных затратах.
Так как оптимальность принимаемых решений в АСУ ТО определяется качеством разработанных алгоритмов управления, то синтез подсистем автоматизации сводится к обеспечению оперативности принятия решений. Временные задержки принятия решений приводят к задержке их реализации и, следовательно, к снижению эффективности системы ТО.
Выбор технической реализации АСУ ТО ввиду ограниченного множества допустимых вариантов, допускаемых ГОСТами к применению в военных системах, осуществляется простым перебором вариантов. Определение перечня информационно-расчетных задач базируется на анализе задач управления ТО, а программные модули и информационные массивы и соответствующее отношение формируются на основе анализа самих информационно-расчетных задач, для решения которых они предназначены. При этом программные модули и информационные массивы могут использоваться несколькими информационно-расчетными задачами, решаемыми на различных рабочих местах. Распределение информационно-расчетных задач по рабочим местам определяется функциональными обязанностями должностных лиц, а оптимизируемыми параметрами являются отношения, задающие распределение программных модулей и информационных массивов по вычислительным средствам локальной сети, определяющие структуру программного и информационного обеспечения АСУ ТО.
В основе анализа процессов управления в системе ТО должны быть сформированы перечни функций управления и информационно-расчетных задач с распределением по уровням управления.
Исходными данными для военно-экономического обоснования являются:
1 проект функциональной системы ТО вида ВС (функциональная архитектура);
2 решения по стандартам реализации (системная архитектура);
3 решения по созданию КСА (техническая архитектура);
4 оценки трудоемкости и стоимости создания функциональной системы ТО вида ВС, реализации стандартов построения, создания КСА.
Эффективность автоматизации управления техническим обеспечением вида ВС в наиболее общем виде можно оценить как приращение эффективности боевых действий группировок вида ВС, обусловленное приростом коэффициента боевой готовности ВВТ объединений и соединений за счет повышения оперативности и качества проводимых мероприятий ТО. В случае отсутствия моделей боевых действий на начальном этапе проектирования АСУ ТО предлагается использовать подход к оценке эффективности, который основан на сопоставлении затрат на построение, развертывание и эксплуатацию АСУ ТО и снижение стоимости компенсирующей избыточности ВВТ для достижения уровня готовности или стоимости небоеготового ВВТ, обеспечиваемого реализацией автоматизированного управления ТО.
Такой подход базируется на следующих допущениях:
1) вклад в общий ущерб, нанесенный противнику в ходе боевых действий в стоимостном выражении, превышает стоимость самой системы вооружения, иначе нецелесообразно ее применение и принятие на вооружение;
2) при разработке новой системы вооружения рост ее эффективности (вклад в общую эффективность) должен превышать рост ее стоимости, в противном случае теряется смысл ее разработки.
С учетом сделанных допущений стоимостные критерии могут использоваться для нижней оценки эффективности систем вооружения в методике военно-экономического обоснования АСУ ТО вида ВС.
Автоматизация управления ТО позволяет сократить время всех циклов управления во всех звеньях управления, от стратегического до оперативного (тактического).
Для нахождения стоимости компенсирующей избыточности (или стоимости находящихся в небоеготовом состоянии) систем вооружения должна использоваться формализованная модель взаимодействия систем вооружения.
Основу структурно-функционального построения АСУ ТО составляют типовые многофункциональные комплексы средств автоматизации, включающие АРМ должностных лиц органов управления с соответствующим программным функциональным обеспечением, предназначенным для решения задач управления.
Высокая стоимость разработки функциональных задач (ФЗ), которая может составлять несколько миллионов рублей и превышать стоимость технических средств, в условиях жестких финансовых ограничений на ОКР требует рационального распределения финансовых ресурсов на закупку технических средств АРМ и разработку ФЗ.
Сущность этой задачи состоит в определении состава рабочих мест и ФЗ, подлежащих автоматизации в АСУ ТО, обеспечивающих заданную эффективность АСУ при минимальной стоимости.
В качестве показателя эффективности используется среднее время решения ФЗ, которое непосредственно влияет на оперативность принятия решений по ТО.
Стоимость АРМ определяется составом и стоимостью специального оборудования, включающего технические средства и общее программное обеспечение.
Стоимость ФЗ определяется трудоемкостью их разработки и зависит от технологий обработки информации, степени новизны и сложности самих задач. Технологии обработки информации определяются использованием локальных массивов или БД.
При этом трудоемкость ФЗ различного уровня сложности зависит от количества входных и выходных объектов (документов) и степени их взаимосвязи в процессе решения. Если объекты обрабатываются независимо друг от друга, то можно предположить, что трудоемкость изменяется пропорционально количеству объектов.
Для случая сильной корреляции входных объектов можно предположить, что скорость изменения трудоемкости пропорциональна росту количества входных объектов.
Полученные значения представляют собой нижнюю и верхнюю границы изменения трудоемкости решения классов ФЗ при изменении количества входных и выходных объектов.
В представленной постановке задача относится к классу задач булевого квадратичного программирования.
Основными функциями управления в системе ТО вида ВС, направленными на обеспечение количественного состава и качественного состояния ВВТ, являются:
1 управление планированием заказов и поставок предметов снабжения в видах ВС;
2 управление состоянием ВВТ вида ВС;
3 управление ресурсом ВВТ вида ВС;
4 управление восполнением потерь ВВТ вида ВС.
Формализация перечисленных процессов управления позволяет сформулировать общие постановки функций управления в АСУ ТО, декомпозировать их на задачи управления, применить математические методы для их решения при разработке специального программного обеспечения АСУ ТО вида ВС.
Синтез рациональной структуры распределенной БД в АСУ ТО вида ВС рассматривается как процесс поиска вариантов отображения предметной области органов управления в каноническую структуру БД, затем канонической структуры - в логическую и логической структуры в физическую (структуру хранения), обеспечивающий максимум показателя оценки достоверности информации при данных отображениях и хранении информации в распределенных БД и удовлетворяющих основным системным и структурным ограничениям.
Обеспечение требуемого уровня сохранности информации может быть достигнуто путем выбора оптимальной стратегии резервирования информационных массивов в зависимости от параметров системы.
Военно-экономическая оценка применения АСУ ТО ВМФ показывает целесообразность ее создания и внедрения, срок окупаемости системы составляет 3-5 лет. Реализация ФС на основе БИЗКТ и специализированных технологий обеспечит приращение показателей эффективности за счет автоматизации процессов управления видами ТО. При этом вклад ФС ТО в эффективность ИАСУ может составлять более 10 %.
Анализ функций, выполняемых органами и пунктами управления в различные периоды деятельности, состава и содержания задач, реализуемых каждой функциональной подсистемой второго уровня, позволил определить комплексы задач функциональной подсистемы второго уровня, их распределение по периодам деятельности ВМФ и очередность разработки функциональной подсистемы первого и второго уровней.
На основе разработанного методического аппарата решен ряд прикладных задач по обоснованию предложений по структуре и составу функциональных подсистем ТО, их взаимодействию с подсистемой управления в АСУ ТО в процессе функционирования в различных условиях применения по назначению.
В качестве рационального предложен вариант построения АСУ ТО ВМФ, реализация которого позволит повысить эффективность управления ТО на 12 - 17 % за счет своевременности и оптимальности принимаемых решений ОВУ.
Таким образом, предлагаемый подход обеспечивает существенный экономический эффект, достигающий 20 % снижения затрат на построение АСУ ТО, обеспечивает высокую достоверность и обоснованность результатов, их чувствительность к изменению условий, устойчивость решений, имеет широкую область применения.
ОТ РЕДАКЦИИ. Данная статья представляет собой первый доклад прошедшей недавно в Твери крупной профильной конференции, итоговый документ которой, публикуется ниже.

 
Разработка сайтов