Software & Systems

До последнего времени в области автоматизации процессов организационного управления, к которым относится техническое обеспечение (ТО), было противоречие между потребностью автоматизации многих функциональных задач ТО вида Вооруженных сил (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 ТО являются состояние и сокращение технического ресурса у основных видов вооружения и военной техники (ВВТ). Возможностей государства в рамках 2,7–2,8 % от ВВП, отводимого на оборону, недостаточно, чтобы восполнять численность ВВТ, выводимых из боевого состава, за счет закупки серийно производимых ВВТ.

Замедление процесса снижения технического ресурса образцов ВВТ возможно за счет оптимизации эксплуатации и ремонта ВВТ на базе автоматизации ТО, позволяющей оптимизировать ресурсные затраты при фиксировании необходимого потенциала или эффективности образцов ВВТ (рис. 1).

При этом основными проблемами ТО являются: качество оснащенности ВС ВВТ; обеспеченность ракетами, боеприпасами и военно-техническим имуществом (ВТИ); рациональная организация процессов эксплуатации и хранения ВВТ; своевременный ремонт ВВТ; отсутствие единой централизованной системы управления ТО ВС РФ; отсутствие единой методологии формирования системы заказов ВВТ и ТО войск (сил); создание территориальных (региональных) систем ТО.

В данных условиях возникает вполне объяснимое желание выйти из создавшегося положения путем 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 оборонно-промышленного комплекса (ОПК);

-     значительно снизилась численность квалифицированных работников в ОПК;

-     основные производственные фонды и технологическое оборудование ОПК по сроку эксплуатации подошли к своему критическому уровню.

Устранить 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, так как в холдингах еще не отработан механизм восстановления полного цикла производства образцов ВВТ в тех объемах, которые требуются сегодня для поддержания группировок вида ВС.

Рис. 1. Модель процесса поддержания и ремонта ВВТ (в плановый 10-летний период) с учетом использования АСУ ТО

Таким образом, уменьшение последствий, то есть уменьшение скорости падения эффективности группировок вида ВС 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 не охватывают всего перечня основных функций, выполняемых органами военного управления (ОВУ) ТО (рис. 2).

Наиболее полно эти вопросы рассматриваются в АСУ ТО ВМФ. Есть надежда, что в скором будущем многие мероприятия ТО ВС будут автоматизированы при создании интегрированной автоматизированной системы планирования и управления (ИАСУ) ТО ВС.

Мероприятия ТО ВС РФ:

-     планирование, подготовка и проведение мероприятий по созданию научно-технического задела;

-     разработка (модернизация) образцов (комплексов, систем) ВВТ, средств измерений;

-     испытания, серийное производство, приемка, распределение и поставки ВВТ;

-     накопление, эшелонирование, содержание запасов и обеспечение ими войск (сил);

-     эксплуатация, хранение, восстановление (ремонт) и утилизация (ликвидация) ВВТ;

-     мобилизационная подготовка органов ТО;

-     профессиональная подготовка инженерно-технического состава и младших специалистов.

Рис. 2. Основные функциональные подсистемы

 Такая система позволит обеспечить автоматизацию информационных потоков заказчика в процессе планирования ТО.

Проведенные исследования 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 за счет обеспечения надежности образцов ВВТ и кораблей сохранить 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 и определяет цель автоматизации – повышение эффективности управления ТО в виде ВС путем автоматизации процессов управления на основе разработанных методов.

Конкретизировать основные подходы к совершенствованию управления ТО видов ВС важно именно в настоящее время, когда широко внедряются новые информационные технологии и средства автоматизации управления ТО.

При этом 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 следующие.

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 структурировать научную проблему на ряд частных задач;

-     методику военно-экономического обоснования применения АСУ ТО вида ВС;

-     методику технико-экономического обоснования создания АСУ ТО;

-     метод определения состава функциональных задач и АРМ АСУ вида ТО на основе оптимального распределения ограниченных ресурсов;

-     методы синтеза информационного обеспечения АСУ ТО вида ВС.

Разработанные концептуальные и теоретические положения и принципы обоснования и оценки вариантов автоматизации ТО, 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 позволил сформулировать концептуальные положения и принципы автоматизации ТО видов ВС.

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 распределенные 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 с минимальными стоимостными затратами.

Так как оптимальность принимаемых решений в АСУ ТО определяется качеством разработанных алгоритмов управления, 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 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 обусловлено функциональными обязанностями должностных лиц, а оптимизируемыми параметрами являются отношения, задающие распределение программных модулей и информационных массивов по вычислительным средствам локальной сети и 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:

-     проект функциональной системы ТО вида ВС (функциональная архитектура);

-     решения по стандартам реализации (системная архитектура);

-     решения по созданию комплекса систем автоматизации (КСА) (техническая архитектура);

-     оценки трудоемкости и стоимости создания функциональной системы ТО вида ВС, реализации стандартов построения, создания КСА.

Эффективность автоматизации управления ТО 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) вклад в общую эффективность при разработке новой системы вооружения должен превышать ее стоимость, в противном случае теряется смысл 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 их взаимодействия.

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 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. Технология обработки информации определяется 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 булева квадратичного программирования.

Основными функциями управления в системе ТО вида ВС, направленными на обеспечение количественного состава и качественного состояния ВВТ, являются управление планированием заказов и поставок предметов снабжения в видах ВС, состоянием ВВТ вида ВС, ресурсом ВВТ вида ВС, 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 системным и структурным ограничениям.

Требуемый уровень сохранности информации может быть достигнут путем выбора оптимальной стратегии резервирования информационных массивов в зависимости от параметров системы.

Военно-экономическая оценка применения АСУ ТО одного из видов ВС показывает целесообразность ее создания и внедрения, срок окупаемости системы составляет 3–5 лет. Реализация функциональной системы на основе базовых информационных защищенных компьютерных технологий 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, состава и содержания задач, реализуемых каждой функциональной подсистемой второго уровня, позволил определить комплексы задач функциональной подсистемы второго уровня, их распределение по периодам деятельности 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, высокую достоверность и обоснованность результатов, их чувствительность к изменению условий, устойчивость решений, а также имеет широкую область применения.

Литература

Арепин Ю.И., Допира Р.В., Смоляков А.А. Военная кибернетика: методология создания автоматизированных систем управления техническим обеспечением. (Монография). – Тверь: НИИ ЦПС, 2006.