Комплексный подход к оценке эффективности автоматизированной системы управления Военно-воздушными силами и войсками противовоздушной обороны

НАУКА И ВОЕННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ № 2/2007, стр. 49-53

Комплексный подход к оценке эффективности автоматизированной системы управления Военно-воздушными силами и войсками противовоздушной обороны

УДК 658.56

Полковник С.В. КРУГЛИКОВ,

начальник научно-исследовательской лаборатории управления,

АСУ и связи Военной академии Республики Беларусь,

кандидат технических наук

Подполковник Ю.А. ЛЕОНОВЕЦ,

начальник научно-исследовательской лаборатории

Военно-воздушных сил Военной академии Республики Беларусь,

кандидат технических наук

Авторами предлагается подход к оценке эффективности автоматизированной системы управления ВВС и войсками ПВО, применение которого позволяет проводить исследования по оценке влияния качества функционирования системы управления на эффективность боевого применения войск

На всех этапах жизненного цикла автоматизированных систем управления (АСУ) войсками и оружием, начиная от этапа разработки и принятия на вооружение и заканчивая эксплуатацией в войсках, приходится решать задачу оценки их эффективности, целью которой является определение степени пригодности системы к выполнению поставленных перед ней задач в различных условиях боевого применения.

В общем случае под эффективностью понимается свойство АСУ, характеризующее степень достижения ею целей, поставленных при ее создании [1]. Количественно эффективность системы может быть оценена с использованием показателя (показателей) эффективности - численной меры, характеризующей степень выполнения системой поставленных перед ней задач с различных точек зрения. Сравнение количественных показателей систем позволяет говорить о том, насколько (или во сколько раз) одна система лучше (или хуже) другой по тому или иному показателю, либо насколько одна система эффективнее другой.

Вопросам исследования эффективности сложных автоматизированных систем посвящены многочисленные публикации. Их анализ показывает, что в качестве методической основы при проведении исследований сложных систем в настоящее время применяется методология системного анализа, использующая понятия, концепции и формально-математический аппарат кибернетики и теории сложных систем. Анализ литературы [2 - 5] и исследований по данному вопросу показал, что оценка эффективности АСУ ВВС и войсками ПВО должна осуществляться на основе положений опытно-теоретического метода (ОТМ). Сущность данного метода заключается в том, что он позволяет получить оценки показателей качества функционирования АСУ в условиях, не воспроизводимых или трудновоспроизводимых при натурных экспериментах, с помощью имитационно-тренажных средств реальных АСУ либо математических моделей, откалиброванных по результатам натурных испытаний в допустимой области факторного пространства входных воздействий. Исследование эффективности АСУ ВВС и войсками ПВО в соответствии с выбранным подходом предполагает выполнение ряда задач, представленных на рисунке 1.

Анализ показывает, что в настоящее время при проведении испытаний и исследований, связанных с оценкой эффективности АСУ, применение положений ОТМ носит ограниченный характер. В первую очередь это связано с отсутствием системного подхода к проведению содержательного анализа процесса функционирования АСУ ВВС и войсками ПВО и выбору показателей эффективности.

Содержательный анализ процесса функционирования АСУ является одной из центральных задач исследования эффективности, направленной на получение формализованного описания алгоритмов боевого управления. На практике использование формализованного описания процесса функционирования производится лишь на этапах разработки и отладки математического обеспечения АСУ в типовых условиях боевого применения группировки ВВС и войск ПВО при жестко заданном сценарии боевых действий. В дальнейшем при оценке эффективности уже принятых на вооружение АСУ в новых условиях применения средств воздушного нападения и группировки ВВС и войск ПВО такие исследования, как правило, не проводятся.

Одной из главных задач при оценке эффективности сложных систем является формирование и постоянное совершенствование системы показателей, адекватно отражающих основные свойства оцениваемых изделий.

Выбор и определение показателей эффективности АСУ является достаточно сложной теоретической и практической задачей. На практике, в ходе решения задач, связанных с оценкой боевых возможностей АСУ, стремятся использовать один обобщенный показатель, интегрально оценивающий влияние системы управления на эффективность применения (боевых действий) войск. Однако использование обобщенного показателя связано с различного рода трудностями, обусловленными как сложностью учета в структуре такого показателя всей совокупности влияющих на него факторов, так и возможностью его получения в ходе экспериментальных исследований.

Объективные трудности, связанные с выбором одного, основного и полного показателя эффективности АСУ, приводят к тому, что при комплексном исследовании эффективности боевых действий группировки ВВС и войск ПВО, оснащенной АСУ, используется совокупность показателей, выбор которых определяется решаемыми задачами.

Анализ существующих методик оценки эффективности АСУ войсками и оружием показывает, что в настоящее время существует несколько подходов к исследованию и оценке эффективности АСУ ВВС и войсками ПВО. Первый подход заключается в оценке эффективности боевого применения группировки ВВС и войск ПВО с учетом использования АСУ. Во втором случае, оценка эффективности АСУ осуществляется исходя из анализа эффективности функционирования системы управления, в ходе решения задач по управлению группировкой ВВС и войск ПВО в заданном диапазоне условий применения. Показатели, оценивающие эффективность системы управления на основе анализа эффективности применения (боевых действий) ВВС и войск ПВО в процессе отражения ударов воздушного противника, принято называть показателями боевой эффективности АСУ. Соответственно показатели, оценивающие способность АСУ осуществлять решение задач по обработке информации и управлению с требуемым качеством подчиненными силами (средствами), называют показателями функциональной эффективности АСУ [6].

В качестве показателей боевой эффективности АСУ обычно используются обобщенные показатели качества управления (ПКУ), основные из которых приведены на рисунке 2. При этом считается, что ПКУ является функцией от состояния управляемых объектов, воздушных целей, параметров, характеризующих обороняемые объекты, и параметров управления, описывающих распределение сил (средств) группировки ВВС и войск ПВО по воздушным целям.

Традиционно в обобщенном аналитическом виде ПКУ оценивается как величина предотвращенного ущерба, наносимого объектам обороны

Комплексный подход к оценке эффективности автоматизированной системы управления Военно-воздушными силами и войсками противовоздушной обороны

где Комплексный подход к оценке эффективности автоматизированной системы управления Военно-воздушными силами и войсками противовоздушной обороны - важность r-отдельного объекта, обороняемого группировкой ВВС и войск ПВО;

Комплексный подход к оценке эффективности автоматизированной системы управления Военно-воздушными силами и войсками противовоздушной обороны- номера отдельных объектов, обороняемых группировкой ВВС и войск ПВО;

Комплексный подход к оценке эффективности автоматизированной системы управления Военно-воздушными силами и войсками противовоздушной обороны

Комплексный подход к оценке эффективности автоматизированной системы управления Военно-воздушными силами и войсками противовоздушной обороны

Комплексный подход к оценке эффективности автоматизированной системы управления Военно-воздушными силами и войсками противовоздушной обороны

Исследование эффективности с использованием показателя предотвращенного ущерба позволяет получить итоговую оценку качества управления ВВС и войсками ПВО и упростить сравнительную оценку эффективности АСУ с одинаковым целевым назначением. Однако получение количественных значений показателей эффективности с использованием выражения (1) является достаточно сложной задачей, связанной с необходимостью определения параметров, характеризующих состояние обороняемых объектов Комплексный подход к оценке эффективности автоматизированной системы управления Военно-воздушными силами и войсками противовоздушной обороны и воздушных целей Комплексный подход к оценке эффективности автоматизированной системы управления Военно-воздушными силами и войсками противовоздушной обороны На практике величину предотвращенного ущерба определяют путем математического моделирования боевых действий группировки ВВС и войск ПВО.

Для оценки возможностей АСУ по управлению боевыми действиями группировки ВВС и войск ПВО ряд методик использует в качестве ПКУ математическое ожидание числа уничтоженных целей

Комплексный подход к оценке эффективности автоматизированной системы управления Военно-воздушными силами и войсками противовоздушной обороны

Комплексный подход к оценке эффективности автоматизированной системы управления Военно-воздушными силами и войсками противовоздушной обороны - количество ракет на огневом средстве заданного типа группировки ВВС и войск ПВО (зенитном ракетном комплексе (ЗРК) или истребителе-перехватчике (ИП)) и ракет, пускаемых ими в одной атаке;

Комплексный подход к оценке эффективности автоматизированной системы управления Военно-воздушными силами и войсками противовоздушной обороны - расчетная вероятность реализации k-й атаки, зависящая от запаса топлива, надежности и выживаемости ИП (возможностей ЗРК);

Комплексный подход к оценке эффективности автоматизированной системы управления Военно-воздушными силами и войсками противовоздушной обороны- расчетная вероятность поражения цели при пуске одной ракеты каждым типом огневого средства (ЗРК или ИП);

Комплексный подход к оценке эффективности автоматизированной системы управления Военно-воздушными силами и войсками противовоздушной обороны- расчетная вероятность наведения ракеты ЗРК (ИП) на цель в k-й атаке;

Комплексный подход к оценке эффективности автоматизированной системы управления Военно-воздушными силами и войсками противовоздушной обороны- расчетный коэффициент боеготовности огневых средств группировки ВВС и войск ПВО;

Комплексный подход к оценке эффективности автоматизированной системы управления Военно-воздушными силами и войсками противовоздушной обороны - расчетный коэффициент управления, учитывающий повышение (снижение) эффективности применения группировки ВВС и войск ПВО за счет качества управления;

Комплексный подход к оценке эффективности автоматизированной системы управления Военно-воздушными силами и войсками противовоздушной обороны

Комплексный подход к оценке эффективности автоматизированной системы управления Военно-воздушными силами и войсками противовоздушной обороны- количество огневых средств (ЗРК или ИП) в составе группировки ВВС и войск ПВО.

Параметры, непосредственно характеризующие эффективность функционирования АСУ Комплексный подход к оценке эффективности автоматизированной системы управления Военно-воздушными силами и войсками противовоздушной обороны отождествляются только с показателем качества целераспределения, что, вообще говоря, недопустимо. Управление боевыми действиями с использованием АСУ не сводится лишь к целераспределению, а представляет собой целый комплекс мероприятий, включающий вопросы планирования, организации и управления подчиненными силами (средствами) группировки ВВС и войск ПВО.

Основным недостатком рассмотренных подходов к построению и выбору показателей боевой эффективности АСУ ВВС и войсками ПВО является отсутствие связи между боевой эффективностью АСУ и ее структурой (структурой и характером решаемых задач, уровнем математического, технического и информационного обеспечения). Более того, показатели, по которым оценивается эффективность АСУ, как правило, носят системный характер, то есть отражают работу не только системы управления, но и источников информации, огневых средств, подчиненных КП (ПУ). Поэтому их использование не позволяет проводить оценку качества функционирования АСУ в ходе решения задач по управлению группировкой ВВС и войск ПВО, а также определить долю, вносимую средствами автоматизации в общую эффективность боевых действий.

Устранить отмеченные недостатки возможно путем использования методов анализа функциональных характеристик АСУ ВВС и войсками ПВО и построения системы показателей в соответствии с функциями (решаемыми задачами) объекта оснащения. Для решения данной задачи в качестве формальной математической конструкции используется дерево целей системы. Дерево целей отражает иерархию задач, стоящих перед системой управления, и определяет взаимосвязь между элементами (задачами) различных уровней управления. Иерархическая структура дерева целей позволяет формализовать процесс выбора и построения системы показателей для оценки функциональной эффективности АСУ [2].

Построение дерева целей и соответствующей ему иерархической системы показателей эффективности осуществляется на основе декомпозиции основной цели функционирования АСУ ВВС и войск ПВО. При этом первый уровень дерева целей соответствует обобщенной цели функционирования системы управления, которая состоит в повышении эффективности боевого применения войск (сил) и средств, управление которыми осуществляется с использованием АСУ, второй - перечню процессов, протекающих на объектах автоматизации в ходе решения задач управления, третий - составу задач, решаемых с применением средств автоматизации.

На рисунке 3 представлен процесс формирования иерархической структуры дерева целей применительно к оценке эффективности функционирования комплексов средств автоматизации (КСА) КП ВВС и войск ПВО.

Первый уровень дерева целей (рис.3, цель 1.1) определяет назначение КСА, т.е. возможности системы по своевременному и качественному решению задач управления силами (средствами) группировки ВВС и войск ПВО. В соответствии с характером задач, решаемых на КП ВВС и войск ПВО на различных этапах цикла управления войсками, в составе КСА выделяют две функциональные подсистемы: информационную подсистему (рис.3, цель 2.1), решающую задачи сбора и обработки информации о воздушной обстановке, и управляющую подсистему (рис.3, цель 2.2), предназначенную для решения задач управления силами (средствами) ВВС и войск ПВО.

Полученные цели 2-го уровня декомпозируются на цели 3-го уровня, определяющие задачи, стоящие перед выделенными подсистемами КСА.

Проведенные исследования показали, что оценка качества функционирования информационной подсистемы КСА КП ВВС и войск ПВО должна осуществляться на основе анализа задач, решаемых подсистемой в ходе третичной обработки радиолокационной информации (РЛИ) [7]:

отождествление траекторией информации о воздушных

объектах, поступающей в КСА от источников РЛИ;

осреднение координат воздушных объектов при их сопроКомплексный подход к оценке эффективности автоматизированной системы управления Военно-воздушными силами и войсками противовоздушной оборонывождении несколькими источниками РЛИ с целью получения более точных координат;

обновление информации по сопровождаемым информационной подсистемой КСА трассам воздушных объектов. Оценка качества функционирования управляющей подсистемы КСА КП осуществляется на основе анализа эффективности решения подсистемой задач управления подчиненными силами и средствами группировки ВВС и войск ПВО в ходе отражения воздушного удара.

Каждая из сформированных таким образом целей (подсистем) описывается количественными показателями, характеризующими соответствие КСА функциональному назначению, такими, как производительность (пропускная способность), оперативность и качество решения задач управления. При этом показатели нижних уровней необходимо использовать в обобщенном (агрегированном) виде при вычислении показателей, находящихся на верхних уровнях.

В этом случае задача оценки эффективности функционирования АСУ (КСА) сводится к задаче принятия решений с несколькими показателями, характеризующими качество реализации функций исследуемой системой. Однако реализация данного подхода к исследованию и оценке эффективности АСУ требует установления зависимости результирующего (комплексного) показателя от множества частных, характеризующих соответствие системы управления своему назначению. Анализ литературы [2, 3] показывает, что решение данной задачи можно получить путем построения функции агрегирования показателей, задавая вектор приоритетов а = (а1,а2,..,ап)частных задач. При этом взаимосвязь между элементами (задачами) различных уровней иерархической системы основных функциональных характеристик устанавливается на основе принципа аддитивной полезности с использованием следующих соотношений [8]:

Комплексный подход к оценке эффективности автоматизированной системы управления Военно-воздушными силами и войсками противовоздушной обороны

Где Ki - комплексный показатель эффективности функционирования КСА l-го уровня;

αij - вектор весовых коэффициентов;

l - количество уровней декомпозиции;

п - количество i-х элементов (показателей) на l-м уровне;

Комплексный подход к оценке эффективности автоматизированной системы управления Военно-воздушными силами и войсками противовоздушной обороны - нормированный вектор частных показателей качества функционирования КСА (l + 1)-го уровня, каждый элемент которого определяется в соответствии с выражением

Комплексный подход к оценке эффективности автоматизированной системы управления Военно-воздушными силами и войсками противовоздушной обороны

где Комплексный подход к оценке эффективности автоматизированной системы управления Военно-воздушными силами и войсками противовоздушной обороны - i-й частный показатель (l + 1)-го уровня;

Комплексный подход к оценке эффективности автоматизированной системы управления Военно-воздушными силами и войсками противовоздушной обороны - максимально возможное (требуемое) значение i-го частного показателя (l+1)-го уровня.

Таким образом, комплексный показатель (Ki) эффективности решения системой всех возложенных на нее функциональных задач рассчитывается как взвешенная сумма с учетом важности задач и определяется точностными, временными или вероятностными характеристиками правильного решения системой отдельных задач по отношению к максимально необходимым (требуемым) значениям, гарантирующим требуемое выполнение системой соответствующих функций.

В соответствии с предложенным подходом (рис. 1) для проведения оценки эффективности АСУ и исследования влияния автоматизации процессов управления на эффективность боевого применения группировки ВВС и войск ПВО необходимо решить следующие задачи:

провести формализацию тактической обстановки для оценки эффективности боевого применения группировки ВВС и войск ПВО, оснащенной АСУ;

спланировать и провести полунатурные эксперименты для получения количественных значений показателей эффективности АСУ.

В ходе формализации тактической обстановки для оценки эффективности боевого применения группировки ВВС и войск ПВО, оснащенной АСУ, определяются исходные данные по ударам СВН и вариантам построения и применения группировки ВВС и войск ПВО [8]. При этом осуществляется: разработка вариантов ударов СВН по объектам обороны и элементам группировки ВВС и войск ПВО; определение количественного и качественного состава СВН в каждом ударе, определение вариантов построения боевых порядков и параметров движения СВН; уточнение вариантов построения и режимов функционирования АСУ группировки ВВС и войск ПВО. При планировании и проведении полунатурных экспериментов для оценки степени влияния качества функционирования АСУ на потенциальную эффективность боевого применения группировки ВВС и войск ПВО осуществляется:

определение необходимого количества экспериментов для расчета показателей качества функционирования АСУ; реализация схемы сопряжения исследуемых АСУ с источниками и потребителями информации в соответствии с выбранным вариантом построения АСУ ВВС и группировки войск ПВО;

ввод данных о запланированных вариантах ударов СВН по объектам обороны и элементам группировки ВВС и войск ПВО с использованием штатных имитационных средств АСУ;

проведение полунатурных экспериментов на КП ВВС и войск ПВО при неавтоматизированном и автоматизированном способах управления силами (средствами) группировки ВВС и войск ПВО.

Следует отметить, что планирование и выбор необходимого числа экспериментов должно осуществляться с учетом достижения требуемой точности и достоверности при определенных ограничениях на материальные и временные затраты.

Последним этапом исследований является определение количественных значений показателей эффективности системы управления и их последующий анализ в целях получения объективных оценок качества функционирования АСУ в ходе решения задач по управлению силами (средствами) ВВС и войск ПВО.

Применение предлагаемого подхода позволит осуществлять обоснованный выбор наилучших вариантов построения АСУ уже на этапе разработки, сравнивать различные технические решения, устанавливать «узкие места», а также разрабатывать предложения по повышению эффективности и улучшению характеристик АСУ ВВС и войсками ПВО. В итоге приходим к следующим выводам:

1. Анализ существующих подходов к исследованию и оценке эффективности АСУ ВВС и войсками ПВО показал, что в настоящее время для оценки качества автоматизированного управления используют большое число разнородных показателей назначения. При этом авторы стремятся объединить несколько показателей в один обобщенный, что позволяет существенно упростить сравнительную оценку автоматизированных систем управления. Вместе с тем рассмотренные подходы не позволяют определить вклад АСУ в реализуемую эффективность боевого применения группировки ВВС и войск ПВО, а также оценить качество решения задач управления с использованием средств автоматизации.

2. Применение системного подхода к оценке эффективности АСУ ВВС и войсками ПВО требует проведения содержательного анализа процесса функционирования и установления полного перечня задач, стоящих перед системой управления. На основании выделенных задач необходимо разработать систему комплексных и частных показателей, которая позволяла бы оценить эффективность выполнения задач с использованием средств автоматизации и была бы лишена отмеченных недостатков.

3. Для получения количественных значений показателей эффективности необходимо выбрать такие условия, которые позволили бы установить основные характеристики исследуемой системы, а также провести исследования по оценке влияния автоматизации процессов управления на эффективность применения ВВС и войск ПВО.

4. На основании предложенного подхода к исследованию и оценке эффективности АСУ была разработана комплексная методика оценки влияния автоматизации процессов управления на эффективность боевого применения ВВС и войск ПВО. Применение данной методики в ходе мероприятий оперативной подготовки ВВС и войск ПВО позволило впервые получить количественную оценку качества функционирования АСУ ВВС и войсками ПВО и провести исследования по оценке влияния автоматизации процессов управления на эффективность боевого применения войск. Результаты проведенных исследований показали, что применение средств автоматизации позволяет повысить эффективность управления группировкой ВВС и войск ПВО более чем на 20 процентов.

ЛИТЕРАТУРА

1. ГОСТ24.702-85 «Эффективность автоматизированных систем управления». - М.,1985.

2. Эффективность и надежность в технике. Т. 3/Под общ. ред. Уткина В.Ф., Крючкова Ю.В. - М.: Машиностроение, 1988. -328 с.

3. Шаракшанэ А.С., Халецкий А.К., Морозов И.А. Оценка характеристик сложных автоматизированных систем. М.: Машиностроение, 1993. - 271 с.

4. Шпак В.Ф. Информационные технологии в системе управления силами ВМФ (теория и практика, состояние и перспективы развития). М.: Элмор, 2005. - 832с.

5. Авиация ПВО России и научно-технический прогресс: Боевые комплексы и системы вчера, сегодня, завтра /Под ред. Е.А.Федосова - М.: Дрофа, 2001. - 816с.

6. Колесниченко В.И. Об оценке эффективности АСУ ВВС // Военная мысль. - 2004. - № 11.

7. Отчет об исследовании эффективности работы органов управления ВВС и войск ПВО с использованием КСА/ Командование ВВС и войск ПВО. - Минск, 2004. - 71 с.

8. Леоновец Ю.А. Методика многокритериальной оценки эффективности автоматизированных систем управления//Вестник Военной академии РБ. - 2004. -№!.- С. 36 - 40.

9. Оружие и технологии России. Энциклопедия XXI век. Системы управления, связи и радиоэлектронной борьбы. Том 13 / Под общей редакцией СБ. Иванова. - М.: Издательский дом «Оружие и технологии», 2006. - 696 с.


Для комментирования необходимо зарегистрироваться на сайте

  • <a href="http://www.instaforex.com/ru/?x=NKX" data-mce-href="http://www.instaforex.com/ru/?x=NKX">InstaForex</a>
  • share4you сервис для новичков и профессионалов
  • Animation
  • На развитие сайта

    нам необходимо оплачивать отдельные сервера для хранения такого объема информации