Методика оценки живучести сложных систем военного назначения (стр. 2 из 4)

Методика подразделяется на несколько этапов:

определение содержания боевой способности элементов системы и декомпозиция целей и задач функционирования системы;

схематизация существующих взаимосвязей между элементами;

построение взвешенного орграфа системы;

моделирование распространения внешних воздействий на структуру системы;

структурно-функциональный анализ живучести системы.

Определение боевой способности элементов системы предлагается осуществлять путем декомпозиции основной цели функционирования элемента в дерево стоящих перед элементом задач, частных задач и т.д. [10]. Назовем такое дерево – орграфом боеспособности элемента.

К примеру, рассматривая в самом общем случае систему, состоящую из 5 элементов (рисунок 1), в которой: элемент С – орган военного управления стратегического уровня, элемент О – орган военного управления оперативного уровня, элементы В1 и В2 – воинские части оперативного подчинения, В3 – воинская часть центрального подчинения.

Предположим, что осуществлена декомпозиция цели и задач функционирования элемента С. В результате, построен взвешенный орграф боеспособности элемента с весовыми коэффициентами

, дуг орграфа боеспособности элемента С, который представлен на рисунке 2.

Рисунок 1 – Организационная структура системы

Взвешенные орграфы боеспособности элементов О и В исследуемой системы будут иметь вид, подобный представленному на рисунке 2.

При этом следует заметить, что в целях упрощения рассматриваемого примера, декомпозиции целей и задач функционирования элементов В1, В2 и В3 рассматриваются как идентичные, а их взвешенные орграфы боеспособности изоморфные.

Рисунок 2 – Взвешенный орграф боеспособности элемента С

Будем считать, что определенные экспертами, к примеру, методом парных сравнений весовые коэффициенты

, дуг орграфов боеспособности элемента О имеют следующие значения: . Для элементов В весовые коэффициенты , дуг орграфов боеспособности примут значения: . Приведенные значения будут в дальнейшем использованы при вычислениях показателей живучести с использованием рассматриваемого примера.

В общем случае вершина

орграфа будет соответствовать основной цели функционирования k-го элемента. Значение назовем коэффициентом боеспособности структурного элемента системы, который будет являться ее численной характеристикой.

Теоретическая база метода определения весовых коэффициентов

, дуг орграфа боеспособности подробно изложена в [10] и практически реализована при решении многих задач, например в [11].

Построенные взвешенные орграфы боеспособности элементов в дальнейшем будут использованы для построения орграфа взаимосвязи системы и определения значимости действующих в ней взаимосвязей. Полученная информация может быть использована при декомпозиции целей и задач функционирования системы и определении исходных состояний ее элементов в ходе моделирования влияния внешних воздействий на систему.

Декомпозиции целей и задач функционирования системы является основой для реализации структурно-функционального анализа живучести исследуемой системы. Подходы к решению подобных задач рассматривалось выше, при построении орграфов боеспособности элементов системы [10, 11]. Особенностью можно считать лишь то, что декомпозиция осуществляется не для элементов в отдельности, а для системы в целом. При этом возможно использование информации, полученной в ходе построения орграфов боеспособности, при условии соответствия требуемой степени необходимой и достаточной детализации.

Построенную иерархию можно называть единый граф целей и задач. Для определения значимости элементов в системе и их вклада в решение каких-либо задач можно использовать метод анализа иерархий [10] или просто маркировать (цветом, цифрой, буквой) принадлежность составляющих граф вершин к какому-либо элементу системы.

В общем случае, вершина

единого орграфа целей и задач будет соответствовать основной цели функционирования системы, степень реализации которой характеризует ее живучесть и боеспособность. Показатель можно назвать коэффициентом живучести системы, числовое значение которого будет отражать боевые возможности системы. Чем в большей степени сохранились боевые возможности системы после внешнего воздействия на нее, тем в более лучшем состоянии боеспособности она находится, а, значит, обладает наилучшим свойством живучести.

Реализуя предлагаемую методику на примере системы (рисунок 1), строится декомпозиция целей и задач ее функционирования, структура которой аналогична изображенной на рисунке 2. Нижний уровень функциональной декомпозиции маркирован буквенными символами, соответствующими элементам, задействованным в решении соответствующих задач (элемент С – подзадачи

; О – ; В – ; совместно С и О – ; О, В – ; С, В – ).

Будем считать, что определенные экспертами весовые коэффициенты

, , дуг единого орграфа целей и задачимеют следующие значения: .

Вероятность достижения исследуемой системой основной цели ее функционирования в установленные сроки характеризуется коэффициентом

.

Проделав процедуру декомпозиции основной цели, представляется возможность получить единый n уровневый граф целей и задач с логикой «И». С его помощью можно определить степень влияния частных целей, задач на достижение основной цели функционирования системы, выражающееся в изменении значения коэффициента живучести.

Зная принадлежность вершин единого графа целей и задач к структурным элементам системы, можно установить элементы, наиболее значимые для живучести системы, а так же определить, как изменится значение коэффициента живучести в результате изменения боеспособности ее элементов. Коэффициент живучести, полученный после некоторого количества внешних воздействий на структуру системы, будет отражать способность системы функционировать в соответствии с предназначением с учетом структурной уязвимости ее элементов.

Схематизацию существующих взаимосвязей между элементами системы предлагается осуществлять на основе детального изучения и глубокого анализа их взаимодействия, путем построения орграфа взаимосвязи.

Построенные ранее орграфы боеспособности элементов системы будем рассматривать как связные компоненты орграфа взаимосвязи. Изоморфные орграфы боеспособности однотипных элементов можно отображать одной компонентой, если существующие взаимосвязи с другими элементами системы так же будут идентичными.

В дальнейшем, соединяя дугами вершины различных связных компонент орграфа взаимосвязи таким образом, чтобы дуга была направлена только от вершины одной компоненты к вершине другой, и эти вершины принадлежали низшему из рассматриваемых уровней иерархии, можно получить орграф взаимосвязи, характеризующий, в общем случае, связность системы и значимость существующих в ней взаимосвязей.

Наличие дуги и ее направление отражает существование реальной взаимосвязи между элементами (компонентами) системы (орграфа), выражающееся в конкретных действиях, мероприятиях, материальном или информационном обмене между элементами в ходе решения конкретных задач (соединяемых вершин орграфов боеспособности).

Степень детализации, используемой при построении орграфа взаимосвязи, необходимо выбирать исходя из размерности возникающей задачи. Если размерность возникающей задачи затрудняет ее решение, следует отказаться от низшего уровня иерархии (ослабление условий) и использовать для построения орграфа взаимосвязи уровень иерархии, предшествующий низшему уровню [5].