Содержание к диссертации
Введение
1. Анализ существующего парка вооружения и военной техники (на примере зенитного ракетного вооружения противовоздушной обороны). Задача исследования 19
1.1. Классификация систем зенитного ракетного вооружения 19
1.2. Тактико-технические характеристики зенитных ракетных комплексов 21
1.3. Отечественные системы зенитного ракетного вооружения, находящиеся на вооружении Вооруженных Сил Российской Федерации и армий зарубежных стран 26
1.4. Сравнительный анализ отечественного зенитного ракетного вооружения и основных средств противовоздушной обороны промышленно развитых стран 29
1.5. Задача исследования 36
Выводы по главе 1 43
2. Метод реализации новых информационных технологий на этапе эксплуатации вооружения и военной техники 45
2.1. Системотехнические требования к качеству функционирования системы информационной поддержки жизненного цикла вооружения и военной техники на этапе эксплуатации 45
2.2. Анализ состояния системы технического обеспечения вооружения и военной техники (на примере зенитного ракетного вооружения) 51
2.3. Формирование основных принципов технической диагностики вооружения и военной техники 60
2.4. Формирование структуры данных интерактивного электронного технического руководства для различных этапов эксплуатации вооружения и военной техники (па примере зенитного ракетного вооружения) 75
2.5. Организация и состав рабочих мест пользователей (специалистов по эксплуатации). Формирование пользовательских интерфейсов различных предметных областей 84
2.6. Разработка проектов электронных форм эксплуатационной документации 95
Выводы по главе 2 109
Метод обеспечения интеллектуальной поддержки деятельности операторов боевых расчетов зенитных ракетных систем и комплексов 110
3.1. Анализ средств интеллектуальной поддержки деятельности операторов боевых расчетов 111
3.2. Формирование системы интеллектуальной поддержки деятельности операторов боевых расчетов в процессе боевой работы 118
3.3. Формирование системы интеллектуальной поддержки деятельности операторов по техническому обслуживанию и ремонту вооружения и военной техники 120
3.4. Формирование системы интеллектуальной поддержки деятельности операторов боевых расчетов в процессе обучения и тренажа .. 121
3.5. Формирование системы интеллектуальной поддержки работоспособности операторов боевых расчетов 123
3.6. Модель динамики изменения работоспособности оператора боевого расчета в процессе деятельности 128
3.7. Обоснование состава и структуры автоматизированных рабочих мест операторов боевых расчетов 135
Выводы по главе 3 144
Заключение 146
Список использованной литературы 149
- Тактико-технические характеристики зенитных ракетных комплексов
- Анализ состояния системы технического обеспечения вооружения и военной техники (на примере зенитного ракетного вооружения)
- Организация и состав рабочих мест пользователей (специалистов по эксплуатации). Формирование пользовательских интерфейсов различных предметных областей
- Анализ средств интеллектуальной поддержки деятельности операторов боевых расчетов
Введение к работе
Актуальность работы. Развитие национальной экономики, новейших технологий, современных информационных и других услуг обеспечивается системой мер, формируемых промышленной политикой государства. Ее энергичное и последовательное осуществление позволит России обеспечить высокое качество жизни населения, сохранить себя в качестве одной из мировых держав, занять достойное место в глобальной экономике.
Активная промышленная политика, нацеленная на модернизацию национальной экономики и переход к инновационным формам хозяйствования является обязательной и решающей предпосылкой преодоления последствий социально-экономического кризиса, поразившего Россию на рубеже XX и XXI веков. Наибольший урон этот кризис нанес отраслям, критически важным для развития страны - машиностроению и высокотехнологичным производствам.
Нынешнее положение дел в России, когда расходы на исследования и разработки, осуществляемые из всех источников, в 25 раз меньше, чем в США, в 9,2 раза меньше, чем в Японии, в 5 раз меньше, чем в Германии, и в 4,8 раза меньше, чем в Китае, не позволяет поддерживать отечественный научно-технический потенциал на ранее достигнутом уровне. Самое главное - нельзя допустить, чтобы были утрачены те серьезные и далеко не полностью использованные заделы и возможности, которыми располагает наша страна. Производство наукоемкой продукции обеспечивают примерно 50-55 макротехнологий, из которых Россия обладает 17 и могла бы претендовать на 10-15% мирового рынка наукоемкой продукции [41]. В этой связи представляется, что необходимо по-новому подойти к формированию структуры исследований и разработок в промышленности.
Значительная часть исследований осуществляется применительно к отраслям российской тяжелой индустрии, тогда как в развитых странах идет переориентация на создание новых наукоемких продуктов на стыке различных областей знаний.
Следует отметить, что в 70-90-х годах было разработано большое количество наукоемких сложных технических систем, и первую очередь в таких отраслях экономики, как авиакосмическая промышленность, автотранспорт, топливно-энергетический комплекс, медицинское оборудование и др. По своим техническим характеристикам эти системы ни в чем не уступали, а по ряду параметров и в настоящее время превосходят зарубежные аналоги.
В то же время тенденции развития наукоемких систем указывают на объективную необходимость внедрения современной вычислительной техники и автоматизированных систем, обеспечивающих интеллектуализацию их эксплуатации.
В связи с этим, а также учитывая проблему с широкомасштабным финансированием новых разработок, большой интерес представляет проблематика совершенствования и развития существующих образцов сложных технических систем на основе интеллектуализации процессов их эксплуатации.
Наиболее ярким и типичным представителем класса сложных технических систем являются образцы современного вооружения. Отечественное вооружение всегда считалось и продолжает считаться одним из лучших в мире. Поэтому представляется вполне обоснованным рассмотреть возможные пути совершенствования и развития существующих образцов сложных технических систем на основе интеллектуализации процессов их эксплуатации на примере конкретных образцов вооружения. В этом плане наибольший интерес представляют системы зенитного ракетного вооружения, где в наиболее концентрированном виде сосредоточены наукоемкие отечественные разработки, относящиеся к большому числу отраслей науки и техники.
Исследование проблем интеллектуализации процессов эксплуатации систем зенитного ракетного вооружения в настоящей работе осуществлялось исключительно на основе опубликованных открытых источников и не носит закрытого характера.
Для современного этапа развития вооружения характерен систематический рост всех видов затрат на его создание. Эта тенденция имеет свои объективные причины: усложнение конструкций, насыщенность электронным оборудованием, использование дорогостоящих материалов, увеличение затрат на испытания и ремонт образцов вооружения и т.д.
На основе рационального согласования материальных потребностей Вооруженных Сил с возможностями отечественной экономики и выделяемыми на оборону страны ресурсами формируются основные военно-технические концепции и направления развития средств вооруженной борьбы в целом и их отдельных компонентов на определенный период, долгосрочные программы и планы развития вооружения и военной техники, а также программы и планы развития военно-экономической базы страны и ее составных частей.
Определяющей чертой военной экономики является особая роль фазы распределения. Именно в сфере распределения при утверждении военного бюджета устанавливается какая продукция и в каком объеме может быть закуплена Вооруженными Силами, а следовательно, должна быть произведена военной экономикой. В сфере распределения через формирование военного бюджета по существу устанавливаются размеры и структура военного производства и всей военно-экономической деятельности, Выделение ассигнований на конкретную военную программу создает финансовую основу для ее выполнения.
Вопросам развития вооружения и военной техники (ВиВТ), разработки и производства перспективных систем и средств ВиВТ, оснащение ими Вооруженных Сил политическим руководством страны уделяется в последние годы повышенное внимание. Создается соответствующая законодательная база. В этой связи следует отмстить такие Федеральные законы, как закон «Об обороне» (1992 год), закон «О государственном оборонном заказе» (1995 год), закон «О военно-техническом сотрудничестве Российской Федерации с иностранными государствами» (1998 год). Особые акценты на развитие ВиВТ расставлены в «Концепции национальной безопасности Российской Федерации», утвержденной Указом Президента Российской Федерации от 10 января 2000 года.
Для сохранения и развития научно-технического потенциала оборонно-промышленного комплекса (ОПК), создающего новые ВиВТ, предназначена Федеральная целевая программа «Реформирование и развитие оборонно-промышленного комплекса (2002-2006 годы)», утвержденная постановлением Правительства Российской Федерации от 11 октября 2001 года №713.
Механизмы реализации этих основополагающих документов находятся в стадии формирования.
В то же время государство в настоящее время и в ближайшей перспективе не будет иметь возможности изыскать потребные бюджетные ассигнования для финансирования оборонного заказа. Кроме того, реальное состояние предприятий ОПК, на улучшение которого государство также не может изыскать необходимые средства, не позволяет осуществлять производство современного вооружения и его поставку в войска в нужных масштабах. Это неоднократно подчеркивалось в выступлениях Президента России, Министра обороны Российской Федерации и начальника Генерального штаба Вооруженных Сил Российской Федерации. ч Наряду с этим, следует отметить, что на вооружении Российской Армии, армий СНГ и в дальнем зарубежье находится большое количество ВиВТ советского производства. Одним из возможных путей развития этих образцов ВиВТ является их модернизация. Традиционные направления модернизации вооружения состоят, как правило, в повышении тактико-технических характеристик (ТТХ), включающих дальность действия, скорострельность, канальность систем, их помехозащищенность и т.д.
Объективно сложившаяся экономическая ситуация в России не позволяет пользоваться традиционными методами модернизации ВиВТ в необходимых масштабах, так как это требует значительных объемов ассигнований. При этом, по мнению как отечественных, так и западных экспертов, научно-технические достижения и технологические прорывы 70-80-х годов XX века, осуществленные отечественными разработчиками, позволяют созданному ими и находящемуся в эксплуатации ВиВТ по значениям своих ТТХ не только соответствовать современному уровню требований, но и еще несколько десятилетий быть вполне конкурентоспособными на мировых рынках оружия [65, 69].
В связи с нехваткой бюджетных средств на коренную модернизацию и перевооружение Вооруженных Сил (а также обслуживание экспортных заказов) требуется поиск путей продления сроков эффективного функционирования ВиВТ. За счет ряда доработок, в рамках существующего финансирования, эти сроки продлеваются, но такие работы носят, как правило, несистемный характер.
В то же время изменяются условия эксплуатации. Опыт боевого применения систем и средств вооружения, в том числе требования инозаказчиков, развитие инфраструктуры войск и их группировок требуют совершенствования и модернизации ВиВТ не только в известных «классических» направлениях, связанных с повышением ТТХ.
Широкомасштабное использование вычислительной техники и процессов автоматизации влечет за собой внедрение современных методов и способов сбора, хранения, поиска, обработки и выдачи информации в реальном масштабе времени, что и обеспечивает интеллектуализацию этапов жизненного цикла ВиВТ. Все это существенно повышает качество боевого применения ВиВТ.
Боевое применение напрямую связано с этапом эксплуатации ВиВТ. Под Лч-сплуатацпеП ВиВТ, » соответствии с ГОСТ, понимается стадия жизненного цикла ВиВТ с момента принятия их войсковой частью от завода-изготовителя или ремонтного предприятия, включая приведение в установленную степень готовности к использованию по назначению, поддержание в установленной степени готовности, использование по назначению, хранение и транспортирование ВиВТ. Прекращение эксплуатации ВиВТ реализуется путем снятия ВиВТ с эксплуатации и их списания.
Эксплуатация подавляющего количества существующего отечественного парка ВиВТ характеризуется отсутствием необходимых средств автоматизации, в первую очередь, в плане сбора, анализа и обобщения данных о техническом состоянии образцов ВиВТ, о наличии средств технического обеспечения. Это приводит к значительным временным затратам на подготовку решений по применению сил и средств технического обеспечения, нерациональному использованию ограниченных материальных и людских ресурсов.
В этих условиях актуальным и перспективным направлением совершенствования системы технического обеспечения и эксплуатационной среды в целом является внедрение в эти сферы информационных технологий, обеспечивающих поддержку жизненного цикла ВиВТ на этапе их эксплуатации. В силу того, что современные образцы ВиВТ представляют из себя сложные технические системы, их эксплуатация должна4 учитывать огромное количество факторов, влияющих на эффективность этого процесса. Внедрение современных информационных технологий может позволить существенно повысить эффективность эксплуатации ВиВТ, снизить затраты ресурсов, сократить потребный личный состав.
При прочих равных условиях, в первую очередь по техническим параметрам, существенным превосходством обладают системы ВиВТ, при эксплуатации которых в широких масштабах используются современные вычислительная техника и автоматизированные системы, обеспечивающие интеллектуализацию процессов эксплуатации.
В информатике под термином «интеллектуализация» понимается повышение степени интеллектуальности системы или устройства за счет передачи отдельных интеллектуальных функций человека технической системе (устройству) [69]. В этом понимании термин «интеллектуализация» используется в настоящей работе. При этом следует иметь в виду, что современные информационные технологии и их ключевая составляющая -интеллектуализация тех или иных процессов базируются на достижениях в области информатики, вычислительной техники, коммуникационных систем.
Применительно к процессам эксплуатации ВиВТ интеллектуализация может включать ряд функций, в том числе: обеспечение объективного контроля ВиВТ в реальном масштабе времени (система технической диагностики), направленного на повышение качества технического обеспечения и продление сроков эксплуатации ВиВТ; использование интерактивных электронных технических руководств по эксплуатации, предназначенных для упорядочения организации эксплуатационной среды и, как следствие, повышения боевой готовности; обеспечение интеллектуальной поддержки деятельности операторов боевых расчетов ВиВТ, предназначенной для повышения надежности, оперативности и качества их работы.
В связи с этим находящиеся на этапе эксплуатации системьґи средства ВиВТ, обладающие соответствующими современным требованиям ТТХ, могли бы быть подвергнуты модернизации именно в предлагаемом направлении, состоящем в интеллектуализации процессов их эксплуатации.
Исследования, направленные на разработку методов интеллектуализации процессов эксплуатации ВиВТ, в современных условиях приобретают исключительную значимость.
Востребован пость разработки подобных методов, в силу существующей экономической и политической ситуации, связана с очевидной необходимостью оснащения Вооруженных Сил оружием с новыми качественными свойствами, необходимыми в процессе эксплуатации и боевого применения, возможностью роста объемов экспорта отечественных ВиВТ, их конкурентоспособности на внешнем рынке, что, в свою очередь, может привлечь необходимые инвестиции в российскую экономику.
Поэтому настоящее диссертационное исследование, посвященное разработке методов совершенствования существующего ВиВТ (зенитного ракетного вооружения) на основе интеллектуализации процессов его эксплуатации, представляется актуальным.
Цель диссертационного исследования состоит в обосновании и разработке, на примере зенитного ракетного вооружения противовоздушной обороны (ПВО), как одного из наиболее наукоемких и высокотехнологичных видов оружия, теоретических и организационно-методических аспектов совершенствования и развития существующего вооружения на основе интеллектуализации процессов его эксплуатации. Решение этой задачи сопряжено с проведением теоретических и прикладных исследований системных связей и закономерностей функционирования и развития ВиВТ ПВО, ориентированных на повышение эффективности управления ими.
Объектом диссертационного исследования являются существующие средства объектовой противовоздушной обороны - зенитные ракетные комплексы (ЗРК) С-125, С-75, С-200, зенитная ракетная система (ЗРС) С-ЗООП и ее модификации, состоящие на вооружении Вооруженных Сил Российской Федерации, армий СНГ и поставленные инозаказчикам. Все сведения по объектам исследования взяты из открытых источников.
Предметом диссертационного исследования являются методы совершенствования процессов эксплуатации существующих средств противовоздушной обороны на основе интеллектуализации этих процессов.
Методы диссертационного исследования. Проведенные исследования базируются на современных методах системного анализа, исследования операций, теории информации, управления, системотехники, математического анализа и обработки информации.
Задачи диссертационного исследования. Для достижения поставленной цели в работе рассмотрены и решены следующие задачи:
1. Проведен сравнительный анализ отечественного зенитного ракетного вооружения и основных средств ПВО промышленно развитых стран.
2. Разработан метод реализации новых информационных технологий на этапе эксплуатации ВиВТ ПВО.
3. Предложены макеты электронных форм эксплуатационной документации.
4. Разработан метод обеспечения интеллектуальной поддержки деятельности операторов боевых расчетов зенитных ракетных систем и комплексов ПВО.
Научная новизна результатов диссертационного исследования.
1. В ходе разработки метода реализации новых информационных технологий на этапе эксплуатации ВиВТ ПВО:
обоснованы общие положения оценки качества функционирования системы информационной поддержки ВиВТ;
сформулированы основные принципы технической диагностики вооружения и военной техники;
сформирована структура данных интерактивного электронного технического руководства (ИЭТР) по эксплуатации зенитного ракетного вооружения;
разработан предметноориентированный макет электронных форм эксплуатационной документации.
2. В процессе разработки метода обеспечения интеллектуальной поддержки деятельности операторов боевых расчетов зенитных ракетных систем и комплексов ПВО предложены пути создания:
системы интеллектуальной поддержки деятельности операторов боевых расчетов в процессе их боевой работы;
системы интеллектуальной поддержки деятельности боевых расчетов по техническому обслуживанию ВиВТ;
системы интеллектуальной поддержки деятельности операторов боевых расчетов в процессе обучения и тренажа;
системы интеллектуальной поддержки работоспособности операторов боевых расчетов.
3. Разработана модель динамики изменения работоспособности оператора боевого расчета в процессе деятельности и обоснованы рациональные состав и структура автоматизированных рабочих мест боевых расчетов.
Достоверность результатов диссертационного исследования обеспечивается за счет использования объективной исходной информации по ТТХ отечественных и иностранных ВиВТ, применения апробированных в мировой и отечественной практике методов, базирующихся на теориях системного анализа, исследования операций, управления, информатики.
Практическая значимость результатов диссертационного ііселедоїишіпі. Полученные п диссертационной работе результаты, связанные с разработкой методического аппарата, предназначенного для совершенствования и развития существующих ВиВТ ПВО, могут быть использованы при решении широкого класса задач управления процессами развития вооружения и повышения конкурентоспособности продукции предприятий отечественного ОПК.
Разработанный методический аппарат носит достаточно универсальный характер и может быть использован предприятиями, связанными с созданном продукции общепромышленного назначения.
Положения, выносимые на защиту:
1. Принципы и методические подходы к совершенствованию и развитию существующих ВиВТ на основе интеллектуализации процессов их эксплуатации.
2. Метод реализации новых информационных технологий на этапе эксплуатации ВиВТ ПВО.
3. Метод обеспечения интеллектуальной поддержки деятельности операторов боевых расчетов зенитных ракетных систем и комплексов ПВО.
Внедрение результатов диссертационного исследования. Результаты исследований реализованы ОАО «Конструкторское бюро-1» в рамках Государственного оборонного заказа в НИР «Железка», в части разработки метода реализации новых информационных технологий на этапе эксплуатации ВиВТ ПВО, и в НИР «Обвод», в части разработки метода обеспечения интеллектуальной поддержки деятельности операторов боевых расчетов сложных систем и комплексов ПВО.
Публикации и апробация работы. Основные результаты диссертационной работы опубликованы в десяти научных статьях [3,4,5,6,7,8,9,10,11,12] и трех отчетах о НИР [25,26,46], общим объемом принадлежащих автору 4,15 печатных листов.
Материалы исследований докладывались на научно-технической конференции Военной академии Республики Беларусь [10], научно-техническом семинаре ОАО «Конструкторское бюро-1».
Структура работы. Диссертация состоит из введения, трех глав и заключения.
Во введении обосновывается актуальность выбранной темы. Анализируются объекты исследования, формулируются цель работы, научная и частные задачи, определяется круг вопросов, рассматриваемых в диссертации. Представлены научная новизна, практическая ценность и направления реализации результатов исследования.
В первой главе представлены результаты анализа существующего парка зенитного ракетного вооружения ПВО. Приведены классификация и боевые свойства систем зенитного ракетного вооружения. Рассмотрены ТПКПІКО-ТСХШІЧССКІІС характеристики чспптпых ракетных комплексов и систем, находящихся на вооружении Вооруженных Сил Российской Федерации и армий зарубежных стран.
Проведенный сравнительный анализ отечественных средств ПВО и основных средств ПВО промышленно развитых стран показал превосходство существующих отечественных средств по целому ряду параметров не только над существующими, но и над некоторыми перспективными средствами иностранных государств.
1 Іоказапо, что основные ТТХ существующих ЗРК и ЗРС отечественного производства отвечают современным требованиям вооруженной борьбы и соответствуют перспективным уровням развития средств воздушного нападения иностранных государств.
В то же время уровень оснащения находящихся на вооружении отечественных ЗРС и ЗРК современными техническими средствами, обеспечивающими интеллектуализацию процессов их эксплуатации, уступает наиболее совершенным зарубежным аналогам.
В связи с этим в главе показано, что востребованность разработки методов совершенствования и развития существующих ВиВТ ПВО на основе интеллектуализации процессов их эксплуатации связана с "очевидной необходимостью оснащения Вооруженных Сил Российской Федерации оружием с новыми свойствами, необходимыми в процессе эксплуатации и боевого применения, возможностью роста отечественного экспорта ВиВТ, их конкурентоспособности на внешнем рынке. На основании изложенного сформулирована задача исследования.
Втирай глава посвящена описанию разработанного метода реализации новых информационных технологий, обеспечивающих поддержку жизненного цикла ВиВТ ПВО на этапе их эксплуатации.
В главе показано, что в современных экономических условиях актуальным и перспективным направлением совершенствования эксплуатационной среды ВиВТ является внедрение новых информационных технологий. Одной из важнейших составляющих такого подхода является разработка и внедрение системы объективного контроля ВиВТ, предназначенной для повышение качества технического обеспечения и продление сроков эксплуатации ВиВТ. Показано, что реализацию системы объективного контроля целесообразно осуществлять в виде системы технической диагностики в реальном масштабе времени. Наряду с этим разработка «электронного макета» изделия ВиВТ в форме интерактивного электронного технического руководства позволяет существенно упорядочить организацию эксплуатационной среды и, как следствие, повысить боевую и мобилизационную готовность. Исследованы структура и состав данных интерактивного электронного технического руководства для различных этапов эксплуатации ВиВТ ПВО, предложен вариант организации и состава рабочих мест специалистов по эксплуатации ВиВТ ПВО. Разработаны проекты электронных форм технической документации на этапах эксплуатации ВиВТ ПВО.
Третья глава посвящена разработке метода обеспечения интеллектуальной поддержки деятельности лиц боевых расчетов сложных систем и комплексов ПВО.
Показано, что качество деятельности операторов непосредственно влияет на боевую эффективность образцов ВиВТ. В этой связи предложено обеспечить контроль функционального состояния, в том числе степени утомления, операторов и предусмотреть меры по коррекции функционального состояния операторов в направлении повышения их работоспособности.
Проведенные исследования позволили обосновать рациональный состав средств интеллектуальной поддержки деятельности операторов боевых расчетов систем и комплексов ПВО и разработать предложения по формированию функциональных систем интеллектуальной поддержки деятельности лиц боевых расчетов в процессе работы на комплексах ПВО, а также при техническом обслуживании ВиВТ, в процессе обучения и тренажа, разработать модель динамики изменения работоспособности оператора боевого расчета в процессе деятельности и предложить рациональный облик системы интеллектуальной поддержки работоспособности лиц боевых расчетов.
В заключении сделаны основные выводы по решению сформулированных задач и приведены рекомендации относительно эффективного использования результатов поведенных исследований.
Тактико-технические характеристики зенитных ракетных комплексов
Боевые возможности ЗРК характеризуются тактико-техническими характеристиками (ТТХ). Эти характеристики задаются в тактико-техническом задании на создание нового образца ЗРК и уточняются в процессе полигонных испытаний. Значения показателей ТТХ обусловлены конструктивными особенностями элементов ЗРК, принципами их работы. К основным ТТХ относят [64]: назначение ЗРК; дальности и высоты поражения воздушных целей; возможности уничтожения целей, летящих с различными скоростями; вероятности распознавания и поражения воздушных целей при отсутствии и наличии помех, при стрельбе по маневрирующим целям; число целевых и ракетных каналов; помехозащищенность ЗРК; работное время ЗРК (время, реакции); время перевода ЗРК из походного положения в боевое и наоборот (время развертывания к свертывания ЗРК на стартовой позиции); скорость передвижения; боекомплект ракет; запас хода; массовые и габаритные характеристики и др. Назначение ЗРК - обобщенная характеристика, указывающая на боевые задачи, решаемые посредством данного типа ЗРК. Дальность пораэюения (стрельбы) — дальность, на которой цели поражаются с вероятностью не ниже заданной. Различают минимальную и максимальную дальности. Высота поражения (стрельбы) — высота, на которой цели поражаются с вероятностью не ниже заданной. Различают минимальную и максимальную высоты. Возможность уничтожения целей, летящих с различнымйчжоростями, - характеристика, указывающая на предельно допустимое значение скоростей полета целей, уничтожаемых в заданных диапазонах дальностей и высот их полета. Величина скорости полета цели и возможности ее маневрирования обусловливает значения потребных перегрузок ракеты, динамических ошибок наведения и вероятность поражения цели одной ракетой. При больших скоростях полета и маневра цели возрастают потребные перегрузки ракеты, динамические ошибки наведения, уменьшается вероятность поражения. В результате уменьшаются значения максимальной дальности и высоты уничтожения целей. Вероятность пораэюения цели - вероятность появления события, состоящего в нанесении Цели ущерба при стрельбе ЗУР, в результате чего цель не в состоянии выполнить боевую задачу. Цель может быть поражена при стрельбе одной или несколькими ракетами, поэтому рассматривают соответствующие вероятности поражения Р и Рм. Целевой канал - совокупность элементов ЗРК, обеспечивающих одновременное сопровождение и обстрел одной цели. Различают ЗРК одно- и многоканальные по цели, //-канальный по цели комплекс позволяет одновременно обстреливать //целей. Ракетный канал - совокупность элементов ЗРК, обеспечивающая одновременно подготовку к старту, старт и наведение одной ЗУР на цель. В состав ракетного канала входят: пусковое устройство (пусковая установка); устройство подготовки к старту и старта ЗУР; визир и устройство определения координат ракеты; элементы устройства формирования и передачи команд управления ракетой. Составной частью ракетного канала является ЗУР. Многоканальные по числу ракет ЗРК обеспечивают одновременный обстрел одной или нескольких целей несколькими ракетами. Такие ЗРК имеют большие возможности по последовательному обстрелу целей. Для получения заданного значения вероятности уничтожения цели ЗРК имеет 2-3 ракетных канала на один целевой канал. В качестве показателя помехозащищенности используются: коэффициент помехозащищенности (Кт), допустимая плотность мощности помехи на дальней (ближней) границе зоны поражения (рд(б)) в районе постановщика помехи, при которой обеспечивается своевременное обнаружение (вскрытие) им .уничтожение (поражение) цели; дальность открытой зоны (Ц,.3.) - дальность, начиная с которой цель, обнаруживается (псіфі.іпастсн) пп фоне помех при постановке постановщиком помехи, плотность мощности которой р.
Работное время ЗРК (время реакции) - интервал времени от начала обнаружения цели до готовности ЗРК к пуску первой ракеты. Оно определяется временем, которое затрачивается на поиск и захват цели и на подготовку исходных данных для стрельбы. Работное время ЗРК зависит от конструктивных особенностей и характеристик ЗРК, от уровня подготовки боевого расчета. Для современных ЗРК его величина находится в пределах от единиц до десятков секунд. Время перевода ЗРК из походного положения в боевое — время с момента подачи команды на перевод комплекса в боевое положение до готовности комплекса к открытию огня. Время перевода ЗРК в боевое положение определяется исходным состоянием его элементов, режимом перевода и видом источника электропитания.
Анализ состояния системы технического обеспечения вооружения и военной техники (на примере зенитного ракетного вооружения)
Под эксплуатацией ВиВТ, в соответствии с ГОСТ, понимается стадия жизненного цикла ВиВТ с момента принятия их войсковой частью от завода-пчготовитсля или ремонтного предприятия, включая приведение в установленную степень готовности к использованию по назначению, поддержание в установленной степени готовности, использование по назначению, хранение и транспортирование ВиВТ. Прекращение эксплуатации ВиВТ реализуется путем снятия ВиВТ с эксплуатации и их списания.
В ряде работ, посвященных проблемам информационной поддержки ЖЦ изделий ВиВТ, предложено считать, что стадия эксплуатации, в общем случае, включает исполнение следующих шести основных функций (процессов), которые в той или иной мере могут подлежать информатизации: ведение истории объекта ВиВТ; проведение регламентных работ; обеспечение учебной, боевой и производственной работы; материально-техническое обеспечение комплектующими, расходными материалами и всеми видами вспомогательного оборудования, необходимого при эксплуатации; проведение модернизации по договорам с заводами-изготовителями и разрабатывающими предприятиями; осуществление утилизации изделия ВиВТ. Более корректно отнести указанные выше шесть функций (процессов), подлежащих информатизации, как предложено в [18] к постпроизводственным стадиям жизненного цикла ВиВТ, включающим в соответствии с ГОСТ эксплуатацию и ремонт изделий. Следует отметить, что множество вопросов, связанных с информационной поддержкой ЖЦ ВиВТ, по-прежнему остаются нормативно неурегулированными в связи с отсутствием государственных и отраслевых стандартов информационной поддержки жизненного цикла ВиВТ (ИПИ-стандартов).
Даже поверхностный анализ современного состояния информатизации основных процессов и функций постпроизводственных стадий ЖЦ ВиВТ показывает ее чрезвычайно низкий уровень по сравнению со стадиями разработки и производства ВиВТ. И если стадии капитального ремонта, модернизации и утилизации имеют хорошие перспективы в связи с тем, что проводятся на предприятиях, имеющих современную информационную инфраструктуру, то информатизация работ на стадии эксплуатации остается далеко позади. Исключением являются процессы и функции, связанные с непосредственным использованием ВиВТ по назначению.
Такое положение объясняется относительно правомерным использованием в условиях экономики, находящейся в стадии рецессии, принципа приоритетного финансирования НИОКР в зависимости от вклада ВиВТ в решение боевых задач, стоящих перед Вооруженными Силами. В стратегическом плане можно констатировать неизбежность информатизации значительного объема эксплуатационных процессов и задач. Это подтверждают многочисленные публикации в иностранных изданиях, а также информатизация аналогичных процессов и задач в гражданском секторе экономики. Необходимо заметить, что и смежные стадии ЖЦ оказывают существенное влияние на информатизацию стадии эксплуатации.
Важнейшей посылкой к информатизации процессов эксплуатации ВиВТ явилась идея, изложенная в [19], о создании параллельно с разработкой ВиВТ интерактивных электронных технических руководств (ИЭТР). Это своего рода «электронный помощник» личному составу, эксплуатирующему современную сложную технику.
Для определения состава, структуры и формы представления информации, которая должна содержаться в ИЭТР для различных этапов эксплуатации ВиВТ рассмотрим содержание и виды работ, проводимых на этих этапах [60,61,62].
Ввод в эксплуатацию представляет собой совокупность подготовительных работ, контроля и приемки войсковой частью изделия военной техники, поступившего после изготовления или ремонт, в соответствии с установленными требованиями, и закрепление этого изделия за подразделением, должностным лицом.
На этапе приведения в установленную степень готовности к использованию по назначению проводится комплекс установленных в документации по эксплуатации работ по приведению изделия военной техники в работоспособное состояние и исходное для последующих действий положение.
При поддержании в установленной степени готовности к использованию по назначению осуществляется комплекс работ, установленных в эксплуатационной и ремонтной документации и направленных на поддержание изделия военной техники в установленной степени готовности. Использование по назначению предполагает работу ВиВТ в соответствии с их функциональным назначением. При хранении неиспользуемые по назначению ВиВТ Содержатся в специально отведенном для их размещения месте в заданном состоянии, где обеспечивается их сохраняемость в течение установленных сроков. Транспортирование ВиВТ включает подготовку и перевозку или перемещение ВиВТ в заданных условиях с использованием транспортных или буксировочных средств при обеспечении сохраняемости их технического состояния и комплектности. Снятие ВиВТ с эксплуатации предполагает прекращение эксплуатации изделия военной техники и оформление установленных документов. Снятое с эксплуатации изделие военной техники может быть направлено в ремонт, переведено в учебное пособие, переоборудовано для использования в целях, отличных от его назначения, или утилизировано. Списание ВиВТ предполагает документальное оформление в установленном порядке снятия изделия военной техники с учета в Министерстве обороны. Основные этапы эксплуатации ВиВТ представлены на рис. 2.2. Анализ, проведенный в ходе исследования, показывает, что наибольший объем работ при эксплуатации ВиВТ реализуется системой технического обеспечения. Современная система технического обеспечения зенитного ракетного вооружения представляет собой совокупность объединенных единым замыслом, функционально связанных технических органов, предназначенных для решения задач по созданию необходимого материально-технического потенциала и поддержанию его в состоянии, отвечающем потребностям мирного времени и особого периода. Подразделения зенитных ракетных войск (ЗРВ) имеют в своем составе многотипные ВиВТ, характеризующееся сложностью и комплексным функционированием различных технических систем.
Организация и состав рабочих мест пользователей (специалистов по эксплуатации). Формирование пользовательских интерфейсов различных предметных областей
Организация и состав рабочих мест специалистов по эксплуатации зенитного ракетного вооружения определяется структурой системы технического обеспечения, которая включает четыре функциональных подсистемы: управления; технического обслуживания и текущего (войскового) ремонта; капитального (среднего) ремонта; хранения.
Подсистема управления построена по функциональному признаку и имеет «вертикальный ствол»: от руководящего органа до подразделения. В перспективе подсистема управления должна иметь целостную, объединенную общим замыслом совокупность пунктов управления на базе АСУ техническим обеспечением, охватывающей все органы по вышеуказанном «вертикали». Подсистема технического обслуживания и текущего ремонта предназначена для обеспечения своевременного и необходимого качества проведения всех видов технических обслуживании, включая текущие ремонты эксплуатирующегося и хранящегося вооружения ЗРВ, выполнение задач функционального контроля и диагностики, поддержание готовности в соответствии с уровнем нормативных требований, а также тренаж боевых расчетов.
Подсистема капитального ремонта предназначена для поддержания запаса ресурса парка ВиВТ ЗРВ с учетом динамики его изменения и обеспечения своевременного проведения всех видов установленных для вооружения ремонтов (в том числе ремонтов, проводимых в боевых порядках войск).
Подсистема хранения обеспечивает содержание объемов запасов ВиВТ, боеприпасов, военно-технического имущества и поддержание их готовности на должном уровне. Эшелонирование запасов материально-технических средств осуществляется, исходя из необходимости обеспечения их живучести и реализации вышеперечисленных мероприятий в установленные сроки.
Совершенствование системы технического обеспечения целесообразно осуществлять, развивая функциональные подсистемы применительно к предполагаемым действиям группировок ЗРВ в мирное время, угрожаемый и особый периоды, с учетом наращивания возможностей для достижения максимальной эффективности решения задач противовоздушной обороны. Структура и состав функциональных подсистем технического обеспечения, параметры и порядок их функционирования, соотнесенные с конструктивно-технологическими особенностями построения вооружения, его численностью, типажом и техническим состоянием, масштабами предполагаемых к безусловной реализации мероприятий в мирное время, угрожаемый и особый периоды, позволяют сформулировать основные направления совершенствования технического обеспечения. Для подсистемы управления: а) построение «вертикального ствола» по функциональному принципу (техническое обслуживание и ремонт, хранение, снабжение) с классификацией по группам ВиВТ: наземные средства ЗРС; зенитные управляемые ракеты; АСУ ЗРВ. б) возложение выполнения основных функций по уровням: центральный орган управления - планово-организационные, координационные, контрольные, снабженческие и учетные функции; в) автоматизация процессов управления эксплуатацией ВВТ на основе создания АСУ техническим обеспечением, базирующейся на сети технических пунктов управления, по всей «вертикали», начиная с уровня части ЗРВ. Для подсистемы технического обслуживания и текущего ремонта: пополнение эксплуатационных комплектов ЗИП; корректировка системы обеспечения комплектами ЗИП с уточнением порядка и правил пополнения типовыми элементами замены; обновление парка средств технического обслуживания, функционального контроля и диагностики, войскового ремонта, тренажа боевых расчетов, количество и типаж которых должны соответствовать эксплуатируемому парку ВиВТ ПВО; комплектация восстановительных комплектов ЗИП для устранения боевых повреждений на ВиВТ ПВО в объеме не выше среднего ремонта в боевых порядках войск. Для подсистемы капитального ремонта: ремонт ЗРС боевого состава и неприкосновенного запаса; ч подготовка ремонтной документации по устранению боевых повреждений на образцах ВиВТ ПВО; формирование ремонтных комплектов ЗИП. Для подсистемы хранения: создание требуемых условий хранения ВиВТ неприкосновенного запаса; пополнение ЗИП и освежение ресурсных элементов, в первую очередь, аккумуляторных батарей; организация технического обслуживания хранящегося ВиВТ. Анализ основных функций подсистем технического обеспечения ВиВТ позволяет сформировать, с применением современных информационных технологий, организацию рабочих мест пользователей-специалистов по эксплуатации. Возможный вариант организации и состав рабочих мест представлен на рис.2.6-2.8. На рис. 2.6 представлена схема организации рабочих мест пользователей специалистов по эксплуатации зенитного ракетного вооружения, включающая все подсистемы технического обеспечения. На рис. 2.7 изображена структурная схема центрального сервера подсистемы управления. На рис. 2.8 изображена структурная схема АРМ применительно ко всем подсистем технического обеспечения ВиВТ. От подразделений ПВО информация поступает по «вертикали» в вышестоящие органы в виде унифицированных форм документов. С учетом предметных областей предлагается для обеспечения интерактивного взаимодействия ИЭТР с пользователем в ходе воспроизведения технической информации пользовательский интерфейс сформировать следующим образом. Для обеспечения единого стиля и способа взаимодействия пользователя с различными ЭСО должен быть предусмотрен общий набор условных правил и механизмов взаимодействия, а также их элементов, таких как курсор, окна, меню и диалоги, ч Механизмы взаимодействия, независимо от предметной области ИЭТР, должны встраиваться во все ЭСО. Функции курсора должны обеспечивать выделение информации, возможность точного позиционирования в зоне экрана.
Анализ средств интеллектуальной поддержки деятельности операторов боевых расчетов
Усложнение систем и комплексов ВиВТ, их оснащение средствами автоматизации и вычислительной техники все в большей степени предопределяет необходимость создания для лиц боевых расчетов (операторов) специальных автоматизированных рабочих мест (АРМ). При этом область информатизации охватывает не только процессы боевой работы, но и эксплуатацию зенитных ракетных комплексов, включая их техническое обслуживание и ремонт. В связи с этим повышенное внимание должно уделяться вопросам интеллектуальной поддержки деятельности операторов, так как использование новых информационных технологий требует и новых подходов к информационному обеспечению этой специфической деятельности [58-62].
Эволюция зенитных ракетных комплексов ПВО с момента их появления происходила таким образом, что в ходе ее с человека-оператора снимались прежде всего рутинные операции (такие как отклики на поступающие разовые сигналы или команды) с тем, чтобы он мог сосредоточиться на решении наиболее важных и плохо формализуемых, а поэтому и не вошедших в цикл автоматизированного управления задач. Современные комплексы уже в состоянии обеспечить работу в режиме так называемой фоновой автоматизации, когда боевой цикл, в принципе, может быть выполнен автоматически. Но при этом достижение требуемого уровня боевой эффективности в условиях воздействия организованных помех или усложнения обстановки не может быть гарантировано как вследствие недостаточной мощности вычислительных средств, так и из-за трудностей формализации многих управленческих задач.
Продолжающееся расширение охвата автоматизацией функций управления в зенитных ракетных комплексах ПВО и их усложнение, характерное для большинства новых систем, и успехи прикладной математики, позволившие алгоритмизировать ранее недоступные для формализации задачи, привели к появлению в составе специального математического и программного обеспечения зенитных ч ракетных комплексов и систем новых задач, включая базирующиеся на методах искусственного интеллекта.
Это коренным образом изменило характер работы оператора: взамен преимущественно моторных откликов, на которые ранее приходилась значительная часть его действий, оператор в новых системах вынужден в условиях все более жесткого баланса времени решать задачи, требующие серьезного умственного напряжения. Одновременно возросла и цена ошибочного решения, а во многих случаях стало невозможным исправление допущенной ошибки.
Исследования по оценке качества информационного обеспечения деятельности боевых расчетов зенитных ракетных комплексов ПВО [15,50] показывают, что, с одной стороны, неуклонно сокращается время на решение оператором задач управления, а с другой стороны увеличивается количество самих задач и растет их сложность. Это неизбежно вызывает рост числа ошибок управления, снижает вероятность успешного выполнения боевой задачи и, в конечном счете, эффективность оружия.
Учитывая, что с совершенствованием средств воздушно-космического нападения и повышением мощности доставляемого ими оружия существенно увеличивается потенциальный ущерб, который может быть нанесен обороняемым объектам, разработчиками зенитного ракетного вооружения ПВО, постоянно принимались все возможные меры для повышения надежности и безотказности функционирования технических средств. По имеющимся оценкам [36] на решение этих вопросов затрачивалось в последние годы до 18-20% от объема ассигнований, выделяемых на вооружение. В результате этих усилий удалось обеспечить характеристики надежности, обеспечивающие достижения коэффициента оперативной готовности в наиболее ответственных комплексах до 0,9999 [36].
По своим характеристикам и параметрам зенитные ракетные комплексы ПВО могут быть отнесены к антропотехническим - системам (системам «человек-среда-машина»). Для этих систем характерны высокая сложность, многоконтурность и многоканальность. Они содержат взаимосвязанные многочисленные по характеру и целям функционирования подсистемы различной физической природы, элементы достаточно высокого иерархического уровня организации и большие потоки информации, циркулирующей по внешним контурам системы (до десятков Мбит/сек).
Человек в таких системах в основном занимается разбором конфликтных ситуаций, не предусмотренных алгоритмом функционирования или недостаточно им поддержанных, либо корректировкой машинных логических решений, исходя из неформализуемых (а следовательно, недоступных машине) соображений.
Концепция информационного обеспечения деятельности лиц боевых расчетов должна базироваться на принципе доступности к любой информации, которая может потребоваться оператору в процессе обеспечения функционирования образцов ВиВТ. Вся информация должна предоставляться оператору в электронном виде на экране дисплея АРМ. При этом информация на бумажных и других носителях (карты, диски, ленты) должна иметь вспомогательный приоритет предъявления.
Для реализации данного принципа организации информации в контуре управления все разрозненные средства интеллектуальной поддержки деятельности операторов боевых расчетов должны быть организованы в виде иерархической вычислительной системы, охваченной единым управлением. Это позволяет создать оперативно перестраиваемое информационное обеспечение деятельности операторов боевых расчетов.
На рис. 3.1 представлена блок-схема предлагаемой единой системы средств интеллектуальной поддержки деятельности лиц боевых расчетов (операторов) зенитных ракетных комплексов ПВО.
