Методика оценки живучести сложных систем военного назначения (стр. 1 из 4)

Подполковник Р.А.Сафонов,

научный сотрудник Научно-исследовательского института Вооруженных Сил Республики Беларусь

Методика оценки живучести сложных систем военного назначения

УДК 519.876

В статье предложена разработанная методика оценки живучести сложных систем военного назначения, позволяющая получать комплексную оценку живучести системы с точки зрения ее структурной уязвимости и функциональности. Выработан математический аппарат для моделирования распространения внешних воздействий по структуре системы.

Деятельность современных сложных систем военного назначения неразрывно связана с функционированием их организационной и технической составляющих.

Поиск путей обеспечения живучести сложных систем требует постановки ряда научно-технических задач связанных с оценкой их живучести и синтезом живучих систем в дальнейшем.

Определения

В контексте данной статьи под теорией живучести систем будем понимать комплекс научных знаний о закономерностях сохранения системой определенного качества при повреждениях ее элементов и о способах обеспечения данного качества. Под повреждением принято понимать событие, заключающееся в нарушении исправности элемента или его составляющих вследствие влияния внешних воздействий (повреждающих факторов), превышающих установленные уровни. Совокупность внешних воздействий, составляющих нормальные (расчетные) условия эксплуатации не попадает под определение повреждающего фактора [1].

Живучесть – свойство войск (сил), оружия, военной техники, тыловых объектов, систем управления сохранять или восстанавливать в установленные сроки боевую способность в условиях воздействия противника [2, 3].

Боевая способность (боеспособность) – состояние войск (сил), позволяющее им успешно вести боевые действия в соответствии с предназначением в любых условиях обстановки и реализовать свои боевые возможности [3].

Боевые возможности – количественные и качественные показатели, характеризующие возможности воинских формирований по выполнению возложенных на них определенных боевых задач за установленное время в конкретной обстановке [3].

Следовательно, такое свойство систем, как живучесть во многом зависит от состояния системы, ее боевой способности, которое характеризуется ее боевыми возможностями, представляющими собой количественные и качественные показатели, позволяющие решать стоящие перед ней боевые задачи в интересах достижения основной цели ее функционирования [1, 2, 3].

Система – это совокупность (множество) элементов и связей (отношения, взаимодействия) между ними, обладающая определенной целостностью. Таким образом, под системой понимается не любая совокупность, а упорядоченная [4, 5].

Исследуемая система – реальная, физическая (модель будет являться виртуальной), сложная (структурно и функционально), искусственная, непрерывная (модель будет представлять собой дискретную систему), открытая система с управлением.

Состояние вопроса

Понятие живучести условно следует разделять на структурную и функциональную составляющие. Если исследование структурной составляющей живучести в основном сводится к выявлению уязвимых мест в топологии системы и определению степени их влияния на целостность системы (в большей степени присуще исследованию технических систем), то исследование функциональной составляющей живучести сводится к определению способности системы решать стоящие перед ней задачи при изменяющихся возможностях ее элементов (в основном относится к системам, обладающих поведенческим характером, зависящий от множества внешних и внутренних факторов).

Непредсказуемость изменения большинства факторов, влияющих на свойства систем и их топологию, придает особое значение оценке функциональной составляющей живучести с учетом состояния элементов системы и действующих между ними взаимосвязей.

Исследования, проведенные в работах [1, 6, 7, 8], подробно рассматривают подходы к оценке и управлению свойством живучести систем, основанные на построении логико-вероятностных моделей живучести с использованием вероятностных и детерминированных показателей.

В большинстве работ особое значение уделяется оценке живучести систем с точки зрения структуры ее построения и позволяет достаточно достоверно определять ее показатели.

Автором [1] разработано несколько методик, применимых для ассоциативных, ассоциативно-структурных и структурных систем, в которых учитывается их связность. Однако весомости действующих в системе взаимосвязей должного значения не придается.

В работе [7] этот недостаток устранен, но в предлагаемой методике не предусматривается оценка степени способности системы в целом функционировать после повреждающих воздействий на ее элементы.

Методика, предложенная в [8], направлена на оценку живучести систем с точки зрения ее функциональности с учетом иерархических взаимосвязей. Недостатком является то, что структурный аспект живучести представлен только одним видом взаимосвязей к тому же без учета их значимости.

Таким образом, можно считать, что на настоящий момент в теории живучести систем не обозначен устоявшийся методологический подход, позволяющий решать задачу комплексной оценки живучести сложной системы с точки зрения ее структурной уязвимости и функциональности с учетом значимости существующих в системе взаимосвязей.

Выбор показателей

Поскольку выбор показателей живучести должен удовлетворять требованиям соответствия его смыслового содержания определению живучести, обеспечения системности исследований, доступности моделирования и расчетов, чувствительности к манипуляциям на уровне характеристик, то их выбор предлагается осуществить следующим образом.

Проявление свойства живучести системы в целом предполагает рассмотрение структуры показателя успешности функционирования системы по назначению, как состоящего из множества параметров, характеризующих (определяющих) [1]:

условия, в которых осуществляется применение системы;

физическую природу внешних воздействий;

готовность системы к решению предстоящих задач;

решаемые системой задачи в условиях внешних воздействий;

необходимые для реализации задачи с вероятностью не ниже заданной.

Необходимость обеспечения сопоставимости оценок свойства живучести различных систем диктует требования к стандартизации первых двух групп параметров. Приняв допущение о том, что исследование живучести имеет смысл только в отношении систем, находящихся в состоянии готовности (третья группа параметров), можно прийти к выводу, что в ходе исследований соответствующий показатель живучести системы будет зависеть от двух последних групп параметров, удовлетворение которых определенным критериям будет говорить о сохранении системой состояния боеспособности.

Таким образом, свойство живучести систем с достаточно высоким уровнем доступности моделирования, расчетов и системности исследований может быть охарактеризовано вероятностью сохранения системой состояния боеспособности после внешнего воздействия на ее элементы.

Этим требованиям соответствует предлагаемая система общих и частных показателей:

общие показатели (коэффициенты боеспособности элементов системы

, коэффициент живучести системы );

частные показатели (коэффициенты значимости существующих в системе взаимосвязей

, вершинная и реберная связность графа системы, структурная уязвимость ее элементов , показатели проникновения внешнего воздействия и времени его распространения ).

Поскольку пути получения частных показателей подробно рассматривались в [12, 13, 14], то в рамках данной статьи будут рассматриваться только общие показатели.

Критерии оценки

Критериями для формализации коэффициента живучести могут служить результаты проведенных ранее исследований или собственные исследования, осуществленные, к примеру, одним из методов экспертной оценки.

При рассмотрении одной из систем, представляющей собой вид оперативного (боевого) обеспечения военных (боевых) действий, автором [8] выработаны критерии, характеризующие свойство живучести системы, которые применительно к формулировкам и определениям, используемым в предлагаемой методике, представляют собой следующие соотношения:

≥ 0,7 – система боеспособна;

при обязательном решении наиболее значимой (весомой) задачи – система ограничено боеспособна;

или отсутствует возможность решения наиболее значимой (весомой) задачи – система не боеспособна.

В этой же работе выработаны критерии для определения уровня боеспособности элементов системы в отдельности.

Специалистами в области управления, авторами [9], так же предложены критерии для оценки боеспособности элементов, относящихся к системе управления, и подходы к определению времени восстановления нарушенного управления.

Содержание методики

Предлагаемая ниже методика базируется на комплексном использовании метода анализа иерархии и теоретико-графового подхода, которые позволяют решить задачу оценки живучести системы военного назначения с учетом уязвимости топологии ее построения и влияния структурной уязвимости на достижимость основной цели функционирования системы.