Software & Systems

Необходимость применения систем интеллектуальной поддержки (СИП) командного состава на кораблях ВМФ обусловливается следующими причинами:

-    непрерывным усложнением технических средств;

-    ростом энерговооруженности, спецтоплив и боезапаса;

-    недостаточной информированностью личного состава о состоянии технических средств;

-    сложностью возникающих аварийных ситуаций; уменьшением количества личного состава;

-    снижением квалификации личного состава;

-    созданием средств автоматизации на основе цифровой вычислительной техники (ЦВТ);

-    создание надежных персональных профессиональных микроЭВМ (ППЭВМ).

Базой для создания СИП явились работы, выполненные организациями ВМФ и промышленности в 70-е и 80-е годы, по автоматизации процессов борьбы за живучесть корабля (БЖК), оптимизации процессов управления ТС и их эксплуатации, заложившие теоретические и практические основы в решение поставленных задач.

Создание комплексных систем управления (КСУ) ТС на элементах микропроцессорной ЦВТ позволило реализовать задачи автоматизации выработки решений при БЖК, задачи технической диагностики, а также задачи информационно-справочные и эксплуатационные в центральной координирующей системе управления (ЦКСУ), являющейся составной частью проектирующихся КСУ ТС "Булат-Я" и "Дельта-А" для перспективных ПЛ и крупных НК.

Решение задачи автоматизации процессов выработки решений при БЖК позволило сформулировать рекомендации командного состава по:

-    обнаружению аварии и оповещению;

-    выбору условий борьбы с авариями;

-    выводу личного состава из зоны аварии;

-    локализации аварии;

-    ликвидации аварии;

-    устранению последствий.

Укрупненные алгоритмы борьбы с авариями изложены в перечнях действий ЛС в РБИТС и РБЖК. Поэтому в структуре видеоинформации для всех видов аварий стержневой основой выбраны видеокадры "Действия ГКП (КПЭЖ)", на которых представлены все характерные для аварий данного типа действия командира БЧ-5 (кроме действий по устранению последствий, трудно предсказуемых заранее). Представляются эти алгоритмы в символьной форме (форме пиктограмм), которая, как показывает опыт, лучше воспринимается в стрессовой ситуации, чем текст.

Вся информация, необходимая для оценки обстановки и правильного принятия решений, выводится на второй экран монитора. К этой информации относятся:

-    слайды с планами палуб и продольными разрезами отсеков;

-     зоны пожара и затопления;

-     расположение и состояние ТС;

-    прогноз по отказам ТС при пожаре и затоплении;

-    расположение и виды средств ручной герметизации;

-     параметры газовоздушной среды по отсекам;

-     советы по переключению и снятию питания;

-     пути осмотра помещений и т. д.

Решение задачи диагностирования ТС обеспечивает:

-    реализацию алгоритмов диагностирования ипрогнозирования состояния основных ТС;

-     сбор и обработку диагностической информации;

-    накопление информации для передачи в береговую систему технического обслуживания "Юпитер".

Информационно-справочные и эксплуатационные функции включают в себя:

-    базы данных (БД) "Корабль и его ТС", "Личный состав", "Типовые корабельные расписания";

-    информацию о наработке механизмов, остаточном ресурсе, состоянии запасов, наличии и размещении ЗИПа и т. п.;

-     библиотеку текстовых и расчетных документов.

Актуальность внедрения ЦКСУ на эксплуатирующихся НК и ПЛ тем более очевидна, что аппаратные средства и затраты на ее реализацию будут сокращаться из-за тенденций уменьшения стоимости персональных ЭВМ, являющихся основой для их построения. Однако степень автоматизации принятия решений в этом случае будет ниже из-за отсутствия связи ЦКСУ с ТС корабля и необходимости введения вручную операторами ЦПУ исходной информации о состоянии ТС.

Разработка и внедрение таких систем позволят существенно сократить принятие ошибочных решений руководителями БЖК, так как ее информационное обеспечение и алгоритмы работы отражают коллективный опыт и знания, накопленные в процессе разработки проектов кораблей и их эксплуатации.

Предполагается решение следующих задач:

-     выработка решений при БЖК;

-    выработка решений по управлению ТС в нормальных ситуациях;

-    планирование технических осмотров и ремонтов;

-     диагностика технических средств (экспертные системы диагностики неисправностей, накопление и обработка диагностической информации);

-    медицинская диагностика личного состава;

-    информационно-справочное обеспечение;

-    тренировки личного состава по управлению ТСв нормальных и аварийных ситуациях.

СИП является первым шагом на пути создания автоматизированной системы информационной поддержки управления кораблем как сложной организационно-технической системой как в мирное, так и в военное время ("системы в целом"). Вне всякого сомнения, системы, аналогичные задуманной (касающейся информационной поддержки командира БЧ-5), будут в недалеком будущем создаваться и для других боевых частей и служб корабля. Поэтому необходимо предусмотреть перспективу такого развития, чтобы избежать в дальнейшем дублирования исследований и дополнительного расхода средств. Представляется, что данная цель может быть достигнута, если "система в целом" будет задумана как функционально-модульная.

Деятельность должностных лиц корабля осуществляется по функциональному принципу: каждое должностное лицо выполняет строго определенные функции. Поэтому, обеспечив автоматизацию функций должностных лиц, можно автоматизировать процесс управления кораблем как сложной организационно-технической "системой в целом". Перечень же должностных лиц, функции которых необходимо автоматизировать в интересах совершенствования управления кораблем, целесообразно ограничить "снизу" должностью командира дивизиона БЧ-5, включив в него командиров боевых частей, начальников служб, СПК и командира корабля.

"Система в целом" будет в этом случае состоять из нескольких функциональных подсистем, каждая из которых имеет целью автоматизацию деятельности конкретного должностного лица (из принятого перечня). Кроме того, исходя из ключевого значения, которое имеет для корабля деятельность ГКП (особенно при ведении БЖК как в мирное время, так и в период боевых действий), представляется целесообразным выделение в функциональную подсистему ГКП как единого целого, со своим, четко определенным перечнем решаемых задач.

Имея в виду создание в дальнейшем "системы в целом", необходимо выполнить ряд требований к создаваемым функциональным подсистемам и их специальному математическому обеспечению (СМО):

1.        СМО должно разрабатываться без дублирования, по единой методике для всех функциональных подсистем.

2.   Каждая функциональная подсистема по мере создания должна легко интегрироваться в общую систему, которая, в свою очередь, должна базироваться на современной информационной технологии.

3.   "Система в целом" (и подсистемы в частности)должна строиться на комбинированной базе данных всего корабля, состоящей из интегрированных и распределенных баз данных.

4.   Каждая функциональная подсистема имеет свою специфику, но в то же время все они имеют идентичные компоненты (блоки) в рамках этой специфики.

5.   Расчетные блоки должны позволять реализовывать современные методы расчета, исследования и оценки сложных систем, вести расчеты практически! задач, результатом решения которых является необходимая для лица, принимающего решение, информация. Их разработка ведется на основе различных методов моделирования.

6. Блоки учета, планирования, формирования различных форм документов разрабатываются на основе методов "информационных подсистем".

С учетом числа функциональных подсистем i идентичных блоков с целью облегчения процесс! создания подсистем целесообразно разработать "ш струментальную подсистему", включающую методы:

-    разработки информационных блоков на основ! интегрированных и распределенных баз данных;

-    разработки расчетных блоков на основе методов моделирования, анализа и оценки сложных систем, исследования операций и др.;

-    разработки графических блоков для создания графических документов;

-    разработки коммуникационной подсистемы дли обеспечения передачи информации между функциональными подсистемами, а также между "системой в целом" и системами управления верхнего уровня(флотилия, дивизия и т.п.);

-    разработки диалоговой подсистемы для организации интерактивной работы лица, принимающего решение;

-    другие методы, делающие более эффективным процесс создания "системы в целом".

Как показывает мировой опыт, дальнейшее развитие таких систем заключается в использовании принципов "экспертных систем" для решения некоторых трудно формализуемых задач, например при выработке рекомендаций личного состава по устранению последствий аварий, по поддержанию работоспособности системы с частичной ее деградацией при нарушении информационных связей во время аварии.

Традиционные методы решения задач по обработке данных, реализуемых на средствах ЦВТ, мало пригодны для решения задач такого класса. Реализация даже небольших по объему экспертных систем (ЭС) требует значительных вычислительных ресурсов (объема памяти и производительности средств ЦВТ), которые в создаваемых перспективных КСУ ТС дли кораблей ВМФ (типа "Булат" и "Дельта") отсутствуют. В то же время задача автоматизации процессов БЖК этих кораблей стоит перед промышленностью уже сегодня, поэтому работы должны проводиться с учетом возможности использования получаемых результатов в создаваемых КСУ ТС. Это обусловливает, в свою очередь, задачу исследования возможности использования элементов ЭС для решения задач БЖК в КСУ ТС с постепенным расширением этих элементов за счет использования сети персональных ЭВМ, совместимой с аппаратурной частью КСУ ТС.

В целом проблема создания автоматизированных систем управления БЖК представляет собой совокупность целого ряда связанных между собой более частных задач:

1. Разработка подсистемы локализации источников аварий и неисправностей:

-    разработка подсистемы извлечения знаний по распространению неисправностей для фазы локализации источников аварий для БЖК;

-    разработка машин вывода подсистемы локализации источников аварий и неисправностей;

-    разработка имитационных моделей аварий и неисправностей;

-    разработка компонентов обучения подсистемы локализации (по сценариям, протоколам, данным и имитационным моделям).

2.  Разработка подсистемы идентификации причин аварий и неисправностей:

-    разработка компоненты извлечения правил идентификации причин аварий и неисправностей (из проектно-конструкторской документации и экспертов) для формирования БЗ;

-    разработка машин вывода для подсистемы идентификации причин аварии.

3.  Разработка подсистемы прогнозирования развития аварий:

-    разработка математических моделей прогнозирования работоспособности ТС, состояния газового состава;

-    разработка компоненты извлечения знаний для прогноза развития аварийной ситуации;

-    разработка машин вывода подсистемы прогнозирования аварий и неисправностей.

. 4. Разработка подсистемы планирования БЖК:

-    разработка компоненты извлечения знаний для построения БЗ нечетко-целевого планирования в пространстве состояний с учетом ограничений на состояния, накладываемые процессом БЖК;

-    разработка машин вывода типа "ситуация - последовательность действий" с переоценкой ситуации в процессе БЖК;

-    разработка компоненты анализа достижимости целей БЖК;

-   разработка компоненты обучения для формирования БЗ нечетко-целевого планирования БЖК.

5.  Разработка подсистемы управления распределенной ЭСППР:

-   разработка специального ПО для поддержки распределенности по БЗ и по вычислительным процессам.

6.  Разработка ПО поддержки ЭСППР, в том числе интерфейса пользователя, соответствующего эргономическим требованиям редактора БЗ, трассировщика БЗ, ПО взаимодействия с БД и самих БД.

Таким образом:

•     Одним из основных направлений проблемы повышения эффективности управления БЖК является создание корабельных автоматизированных систем с использованием БЗ о корабле, его ТС и о процессах БЖК при боевых и аварийных повреждениях на основе концепции ЭС, выполненных на базе персональных ЭВМ.

•     Для строящихся и эксплуатирующихся НК иПЛ необходимо создание систем на основе персональных ЭВМ, обеспечивающих решение отдельных задач выработки решений по БЖК, эксплуатации и диагностики ТС.

•     Целесообразна четкая координация работ учреждений ВМФ, технических управлений флотов, командного состава кораблей, ЦКБ-проектантов кораблей, организаций промышленности и ВВМУЗов, которая позволит решить проблему создания автоматизированной системы управления БЖК перспективных и эксплуатирующихся кораблей ВМФ.