Содержание к диссертации
ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ ; 7
ВВЕДЕНИЕ 10
Глава 1. ПРОБЛЕМА ПОВЫШЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ФУІЖ-
ЦИОНИРОВАНИЯ УСТРОЙСТВ И СИСТЕМ 30
ЇЛ. Понятие безопасности функционирования устройств и систем,-30
Основные подходы к анализу безопасности функционирования устройств и систем 34
Причины и последствия неадекватного поведения элементов
устройства (системы) 36
1.4- Существующие аналоги решения задачи повышения безопасности
функционирования устройств и систем 40
1.5. Категории рассматриваемых устройств и систем 50
L6. Постановка задачи 51
Глава 2, АНАЛИЗ ПОСЛЕДСТВИЙ НЕАДЕКВАТНОГО ПОВЕДЕ
НИЯ ЭЛЕМЕНТА УСТРОЙСТВА (СИСТЕМЫ) 53
Начальные условия анализа элементов устройств (систем) 53
Определение признаков нормального функционирования элементов и перечней последствий внешних и внутренних воздействий 60
Признак нормального функционирования и перечень последствий для резистора 60
Признак нормального функционирования и перечень последствий для конденсатора 63
Признак нормального функционирования и перечень последствий для индуктивности 67
Признак нормального функционирования и перечень последствий для вентиля , 71
Признак нормального функционирования и перечень последствий для транзистора 74
Признак нормального функционирования и перечень последствий для логического элемента 78
Признак нормального функционирования и перечень последствий для триггера 85
Признак нормального функционирования и перечень последствий для джозефсоновского контакта 91
Признаки нормального функционирования и перечень последствий для линии связи .....94
2.2.10. Нормирование значений границ интервалов 97
2.3. Анализ возможных последствий неадекватного поведения эле
мента на смежные элементы 98
2.3.1. Описание возможных последствий 98
Алгоритм анализа последствий неадекватного поведения элемента на смежный с ним 104
Примеры анализа парного взаимодействия 107
Признак нормального функционирования и перечень последствий для функционального блока (подсистемы) 114
Возможные последствия неадекватного поведения элементов для функционирования устройства (системы) в целом 116
Алгоритмы анализа последствий неадекватного поведения элемента устройства (системы) 119
Общие подходы к разработке алгоритмов анализа 119
Обобщенный алгоритм анализа последствий для устройства (системы) (АО) 122
Вариант алгоритма анализа для устройства (системы) с учетом взаимного влияния (А1) 126
Вариант алгоритма анализа с учетом кратных связей (А2) 129
Условия и анализ последствий неадекватного поведения ЭС для информационной и информационно-управляющей системы (A3).... 129
Особенности анализа последствий множественного неадекватного поведения элементов устройства (системы) (Алгоритмы А4-А6) 132
Алгоритм анализа последствий неадекватного поведения в динамических условиях (А7-) 135
Алгоритмы анализа последствий неадекватного поведения
с учетом влияния случайных факторов (А8-А9) 136
Выводы по главе 2 137
Глава 3. МЕТОДЫ АНАЛИЗА УСТРОЙСТВ И СИСТЕМ НА ПРЕД
СКАЗУЕМОСТЬ ПОВЕДЕНИЯ В УСЛОВИЯХ НЕАДЕКВАТНОГО
ПОВЕДЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ 139
Перечень предлагаемых методов , 139
Метод комплексного анализа (МКА) 139
Содержание метода и решаемые задачи 139
Математическая модель МКА 141
Разработка решающих правил отнесения состояния элемента к одному из значений функции принадлежности 143
Алгоритм реализации МКА 147
3.3. Метод приближенного анализа (МПА) 151
Содержание метода и решаемые задачи 151
Математическая модель МПА 153
Алгоритм реализации МПА 153
3.4. Метод анализа на основе тестирования устройств и систем 156
Содержание метода и решаемые задачи 156
Математическая модель МАТС 159
3.4.3, Алгоритм реализации MATC 161
Области применения методов 163
Количественная характеристика предсказуемости поведения и оценка степени опасности элемента устройства (системы) 165
Вероятностно-структурная модель устройства (системы) 167
Пример анализа устройства с целью выявления опасностей, заложенных в схемных решениях 169
Применимость методов для анализа на предсказуемость поведения различных объектов 176
Пример анализа функционального блока 176
Пример анализа телекоммуникационной архитектуры на
предсказуемость поведения 179
ЗЛО. Сравнительная эффективность методов анализа на предсказу
емость поведения 183
3.11. Повышение эффективности методов анализа на предсказуе
мость на основе применения Grid- структур 189
Выводы по главе 3 191
ГЛАВА 4. ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДОВ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ
СТАНДАРТИЗАЦИИ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ
ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ УСТРОЙСТВ И СИСТЕМ 193
Необходимость выделения типовых функциональных элементов 193
Метод проектирования устройств и систем с предсказуемым поведением 196
Примеры аналогичных подходов к решению задачи 207
Эффективность применения ТФЭ для сокращения ресурсоемкое анализа устройства (системы) на предсказуемость 209
Разработка методологии проектирования функциональных
стандартов (профилей) ТФЭ, в том числе с учетом требования
предсказуемости поведения 211
4.6. Разработка профиля ТФЭ «единая телекоммуникационная
среда системы образования» 219
Разработка профиля ТФЭ «единая информационная образовательная среда типового учреждения образования» 225
Разработка профиля ТФЭ «среда открытой библиотечной информационной системы МИРЭА» 235
Разработка профиля ТФЭ «РИС УГИБДЦМВД РТ» 238
Разработка профиля ТФЭ «информационный ресурс» 244
Практическая реализация решений, заложенных в профиле ТФЭ
«высокопроизводительный ресурс» 246
Выводы по главе 4 249
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 250
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 252
ПРИЛОЖЕНИЕ 272
ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ
АС - автоматическая система
АСОИ - автоматизированная система обработки информации
АСУ - автоматизированная система управления
АСУВ — автоматизированная система управления войсками
АСУ ТП - автоматизированная система управления технологическим процессом
АСУО - автоматизированная система управления оружием
ВС - вычислительная структура
ВЦ - вычислительный центр
ГИБДЦ - Государственная инспекция по безопасности дорожного движения
ДК - джозефсоновский контакт
ЕТКС - единая телекоммуникационная среда
ЕИОС - единая информационная образовательная среда
ЖЦ - жизненный цикл
ИВС - информационно-вычислительная среда
ИВТС - информационные, вычислительные и телекоммуникационные системы
ИР - информационный ресурс
ИТ - информационная технология
ЛЭ - логический элемент
ЛС - линия связи
МКА - метод комплексного анализа
МПА - метод приближенного анализа
МАГАТЭ - международное агентство по атомной энергии
MATC - метод анализа на основе тестирования устройств и систем
МИРЭА - Московский государственный институт радиотехники, электроники и автоматики (технический университет)
МДП - металл-диэлектрик-полупроводник структура
МОП - металл-оксид-полупроводник структура
МЭК - международная электротехническая комиссия
НТД - нормативно-техническая документация
ОБ - схема включения с общей базой
ОК - схема включения с общим коллектором
ОС - операционная система
ОФАП ВШ - Отраслевой фонд алгоритмов и программ высшей школы
ОЭ - схема включения с общим эмиттером
ПС - программное средство
ПУСПП - проектирование устройств и систем с предсказуемым поведением
РИС - распределенная информационная система
СВТ - средства вычислительной техники
СОС - среда открытых систем
СПП - система с предсказуемым поведением
ТВ - телевидение
ТКР - телекоммуникационный ресурс
ТОС - технология открытых систем
ТФЭ-типовой функциональный элемент
У ПП - устройство с предсказуемым поведением
УСС - устройство (система)
УСС ПП - устройство (система) с предсказуемым поведением
ФуБ - функциональная безопасность
ФБ - функциональный блок
ФВ ~ физическая величина
ФС - функциональный стандарт
ФЭ - функциональный элемент
ЭРЭ - электрорадиоэлементы
ЭС - элемент системы
FMECA - Failure Mode, Effects and Criticality Analysis
GRID - технология (структура) распределенных вычислений
ІЕС - International Electrotechnical Commussion
ISO - International Organization for Standardization
MIL-STD - стандарт Министерства обороны США
Введение к работе
Развитие современных средств вычислительной техники, их внедре
ние в различные сферы практической деятельности, расширение областей
применения автоматизированных систем управления и обработки инфор
мации привело к ситуации, когда современный мир невозможно предста
вить без сложных информационных систем, АСОИ, АСУ ТП, автоматиче
ских систем, вычислительных комплексов, телекоммуникационных сетей
- всего того, что создает информационно-вычислительно-телекоммуника
ционную среду, обеспечивающую человеку целый спектр сервисных воз
можностей: от информационной поддержки до автоматического управле
ния процессами и системами,
'!* Положительные стороны этого процесса очевидны из-за сокращения
рутинных действий человека в процессе жизнедеятельности, увеличения его потенциала за счет того, что все большее количество функций передается вычислительным устройствам и системам управления.
Вместе с тем, одним из отрицательных качеств расширенного применения средств вычислительной техники (СВТ) и систем управления является возрастание потенциальной опасности возможных последствий сбоя или отказа в работе СВТ и систем управления для объекта управления, человека, окружающей среды.
Опасность подобных последствий становится еще более значимой, когда рассматриваются комплексы устройств, интегрированные системы, гиперсистемы, особенно, если в их составе имеются потенциально опасные элементы (опасные объекты и производства, боевые части и т.д.), устройства (системы), работающие в опасных условиях окружающей среды, либо устройства (системы), имеющие распределенный характер и ориентированные на обслуживание массовых пользователей (клиентов)
Данная проблема стала особенно острой в современных условиях, когда СВТ и системы управления стали интегрироваться между собой и в структуры более высокого уровня, когда возникновение негативных последствий в осуществлении своих функций в локальном устройстве (системе) стало существенным образом сказываться на нормальном функционировании смежных устройств (систем), вызывая негативные последствия уже в существенно больших масштабах.
При этом возрастает потенциальная возможность возникновения опасных для человека и окружающей среды последствий в результате сбоя или отказа в работе элементов устройств и систем (возникновения нештатной ситуации) под влиянием различных внешних и внутренних воздействий (неадекватность поведения устройства (системы) (УСС)). В частности, возможны нарушения в работе объекта управления, смежных устройств и систем, разрушение объектов, возникновение экологических и техногенных катастроф, гибель людей.
К основным УСС, для которых цена и объем последствий отказа являются существенными, относятся автоматические аппараты, автоматизированные системы контроля и управления опасными объектами и производствами, а также устройства и системы, применяемые для проведения уникальных исследований в космосе, под водой и в иных опасных условиях.
Аналогичные последствия возникают и для простых систем массового применения, когда последствия в расчете на одну систему могут и не иметь катастрофического характера, однако ломноженньте на число таких систем, становятся значимыми.
Также, в настоящее время остро стоит вопрос об устойчивости инфраструктуры бизнеса в условиях воздействия внешних и внутренних фак-
торов» таких как климатические воздействия, чрезвычайные ситуации, социальные явления, техногенные угрозы и т.д.
Среди таких угроз является распространение компьютерных вирусов и организация вирусных атак. Так, согласно [125], в США организации, в которых парк компьютеров составляет менее 1000 компьютеров, тратят в среднем 100 000-1 000000 долларов в год на устранение последствий воздействия компьютерных вирусов на корпоративную сеть, а в целом, в масштабах страны было потрачено в 1999 году - 12 миллиардов долларов, в 2002 году - 25 миллиардов долларов.
Возможность появления аварийных ситуаций в перечисленных выше УСС, влияющих отрицательно на жизнедеятельность человека и окружающую среду при функционировании в соответствии с целевым назначением, требует уже на стадии проектирования (для новых систем) или на стадии модификации (для существующих или интегрируемых систем) обеспечить безопасность их функционирования путем раннего выявления (моделирования) и последующего устранения (или снижения влияния) возможных негативных последствий.
Для выявления особенностей функционирования УСС в условиях неадекватного поведения составляющих их элементов требуется разработать методологию анализа устройств и систем на предсказуемость поведения с целью выявления перечней возможных последствий неадекватного поведения, а также наиболее уязвимых элементов архитектуры УСС.
Для оценки опасности последствий, к которым может привести нарушение нормального функционирования УСС под влиянием различных внешних и внутренних воздействий, введем новую, дополнительную характеристику УСС - предсказуемость поведения в условиях неадекватного поведения составляющих элементов. Под неадекватным поведением элементов устройства (системы) будем понимать возникновение одной из
следующих ситуаций: отказ одного или нескольких элементов устройства (системы), сбой одного или нескольких элементов, сочетание отказа одного или нескольких элементов и сбоя одного или нескольких элементов.
Критерием создания УСС с предсказуемым поведением (УСС ПП) является безопасность их функционирования по отношению к объекту управления, человеку, окружающей среде в условиях неадекватного поведения одного или нескольких составляющих их элементов.
Понятие предсказуемости устройств и систем в условиях неадекватного поведения элементов относится к различным типам устройств (аналоговым, цифровым, смешанным и т.д.) и классам систем (вычислительным, информационным, телекоммуникационным), а областями применения, для которых это понятие значимо, являются различные сферы экономики, производства, управления, связи, телекоммуникации, а также военные применения,
В настоящее время существуют подходы к повышению безопасности функционирования устройств и систем, основанные на повышении надежности их элементов, а также на анализе и последующем совершенствовании внутренней структуры устройства (системы) [1-7, 10, 13-21, 25, 28-29, 32-35,43,45-46,48-51,83,105,148,151].
Вместе с тем, необходимо определить возможные последствия неадекватного поведения составляющих элементов на функционирование устройств и систем в целом и на внешнюю среду, выявить возможные опасности, определяемые внутренней организацией, архитектурой, схемными, топологическими и иными особенностями реализации устройства (системы), а также определить наличие и интервалы значений параметров элементов устройства (системы), обеспечивающих гарантированное функционирование-
Данная идеология основывается на положениях действующего законодательства в частности, на Федеральном Законе РФ от 21,12.94 №68-ФЗ «О защите населения и территорий от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера» (в ред. ФЗ от 22.07,2004 №122) (далее - Закон), который предусматривает комплекс заблаговременно проводимых мероприятий, направленных на максимально возможное уменьшение риска возникновения чрезвычайных ситуаций, а также на сохранение здоровья: людей, снижение размеров ущерба окружающей природной среде и материальных потерь в случае их возникновения.
В статье 7 Закона отмечено, что «мероприятия, направленные на предупреждение чрезвычайных ситуаций, а также на максимально возможное снижение размеров ущерба и потерь в случае их возникновения, проводятся заблаговременно», а «планирование и осуществление мероприятий по защите населения и территорий от чрезвычайных ситуаций проводятся с учетом экономических, природных и иных характеристик, особенностей территорий и степени реальной опасности возникновения чрезвычайных ситуаций».
Статья 26 Закона предусматривает проведение государственной экспертизы предполагаемых для реализации проектов и решений по объектам производственного и социального назначения и процессам, которые могут быть источниками чрезвычайных ситуаций или могут влиять на обеспечение защиты населения и территорий от чрезвычайных ситуаций, в области защиты населения и территорий от чрезвычайных ситуаций в целях проверки и выявления степени их соответствия установленным нормам, стандартам и правилам,
Учитывая объективную необходимость и с целью выполнения положений Закона для решения проблемы повышения безопасности функционирования УСС, используемых на объектах экономики, а также, учитывая
широкий спектр применений и уровень возможных последствий, необхо-димо разработать методологию анализа УСС на предсказуемость поведения.
Используя достижения современной фундаментальной и прикладной
науки на основе теоретических и практических результатов, полученных в
разное время В.А. Геловани, СВ. Емельяновым, Ю.И. Журавлевым, В.П
Иванниковым, Н.Т. Клещевым, В.В. Кульбой, В.К. Левиным, В.В. Липае-
вым, А-Я. Олейниковым, И.В. Прангишвили, Б.Я. Советовым, В.А- Сухо-
млиным, Е.А. Федосовым и другими, в диссертации разработано новое
решение проблемы повышения безопасности функционирования уст
ройств и систем по отношению к внешней среде, связанное с разработкой
комплексной методологии анализа устройств и систем на предсказуемость
rig поведения в условиях неадекватного поведения составляющих элементов/
в том числе на основе подходов, базирующихся на методах функциональной стандартизации и принципах открытых систем.
Основное назначение разрабатываемых методов:
определение наличия и интервалов значений параметров элементов УСС, обеспечивающих гарантированное функционирование УСС;
определение возможных последствий неадекватного поведения элементов УСС на их функционирование в целом и на внешнюю среду;
выявление возможных опасностей, определяемых внутренней организацией, архитектурой, схемными, топологическими и иными особенностями реализации УСС;
- повышение качества разработки УСС за счет выбора более безо-
^ пасных архитектурных, схемных, топологических и иных решений.
Идеология диссертационной работы состоит в разработке новых подходов по обеспечению безопасности функционирования устройств и
систем в условиях неадекватного поведения элементов и связана с реше-нием следующих основных задач:
- исследование возможностей решения проблемы повышения безо
пасности функционирования устройств и систем на основе анализа на
предсказуемость поведения в условиях неадекватного поведения элемен
тов, с использованием нечеткой логики при описании основных характе
ристик элементов;
- определение классов УСС, для которых применение методов анали
за является необходимым и востребованным;
- исследование возможных последствий неадекватного поведения
*- элементов различного типа (электрорадиоэлементы, цифровые элементы,
линии связи, логические элементы, основанные на новых физических принципах, и другие) на функционирование УСС;
разработка методов и алгоритмов анализа УСС на предсказуемость поведения для различных условий и глубины рассмотрения;
разработка количественных характеристик предсказуемости и вероятностно-структурной модели УСС;
- разработка комплексной оценки безопасности функционирования
устройств и систем;
- разработка подходов к проектированию УСС с предсказуемым по
ведением в условиях неадекватного поведения элементов на основе мето
дов функциональной стандартизации и подходов открытых систем,
fy В основу анализа, моделирования поведения и разработки УСС ПП в
условиях неадекватного поведения одного или нескольких элементов системы положены принципы и подходы системного анализа, теории надежности, функциональной стандартизации, методов декомпозиции, теории
нечетких множеств, теории алгоритмов, а также методология структурного анализа, принципы и технология открытых систем.
При выполнении декомпозиции информационных систем применялась методология структурного анализа информационных систем, изложенная в нормативных документах ISO, ШЕЕ и Госстандарта России [22, 82, 84].
Для повышения эффективности методов анализа устройств и систем на предсказуемость поведения в условиях неадекватного поведения элементов, а также при разработке функциональных стандартов корпоративных информационных систем применялась технология открытых систем и методы функциональной стандартизации [22, 53-54? 82, 94,120].
В целях сокращения возможных затрат на внедрение разработанной методологии, и ее согласование с уже действующими подходами к анализу устройств и систем, применялись методы и решения, изложенные в действующих стандартах, в частности, в [22,36-37,56-57,92,101,129-137].
Научная новизна работы состоит в следующем:
- в теоретической части:
предложена новая характеристика устройств и систем - предсказуемость поведения устройства (системы) в условиях неадекватного поведения составляющих их элементов, повышающая качество разработки и эксплуатации;
определены область применения и основные категории устройств и систем, для которых требование предсказуемости поведения является существенным;
- проведена систематизация и разработано описание признаков
нормального функционирования и возможных последствий неадекватного
поведения для широкого спектра элементов устройств и систем, в том чис
ле для элементов, основанных на новых физических принципах;
- выполнен анализ влияния неадекватного поведения элементов
устройств и систем на функционирование других элементов данного уст
ройства (системы), а также на функционирование системы в целом;
разработана классификация возможных реакций устройства (системы) на неадекватное поведение элементов (возможные типовые состояния);
разработаны решающие правила отнесения состояния элемента к одному из типовых состояний;
в методологической части:
разработан комплекс методов анализа устройств и систем на предсказуемость поведения по отношению к объекту управления, человеку и внешней среде в условиях неадекватного поведения составляющих их эле-
/ ментов;
- разработан набор алгоритмов, реализующих методы анализа уст
ройств и систем на предсказуемость поведения;
предложена вероятностно-структурная модель устройства (системы), сочетающая надежностные характеристики безопасности функционирования и характеристики, обусловленные предсказуемостью поведения элементов устройства (системы);
разработаны пути повышения эффективности методов анализа устройств и систем на предсказуемость поведения, а также их синтеза на основе методов функциональной стандартизации и подходов открытых систем, использования кластерных, суперкомпьютерных и GRID-структур;
выполнена адаптация методики построения профилей (функцио-нальных стандартов) для создания систем с предсказуемым поведением.
Практическая значимость работы заключается в следующем:
- разработана технология анализа устройств и систем различного ти
па на предсказуемость поведения, позволяющая обеспечить повышенную
степень безопасности функционирования устройств и систем, снизить или предотвратить негативные воздействия на внешнюю среду, повысить качество разработки устройств и систем;
разработана методика разработки функциональных стандартов -профилей, реализованная в виде нормативного документа Госстандарта России - Рекомендаций по стандартизации Р 50Л .041 -2002;
данная методика адаптирована к задаче создания устройств и систем с предсказуемым поведением, позволяя сформировать комплексный набор функциональных требований для проектирования или модернизации устройства (системы), в том числе связанных с повышением безопасности функционирования устройств и систем;
предложена комплексная оценка безопасности функционирования устройств и систем на основе разработанной вероятностно-структурной модели, отражающей архитектурные и конструктивные характеристики безопасности функционирования устройства (системы);
разработан и внедрен набор функциональных стандартов - Профилей типовых функциональных элементов «единая телекоммуникационная среда системы образования», «единая информационная образовательная среда типового учреждения образования», «среда открытой библиотечной информационной системы МИРЭА», «РИС УГИБДД МВД РТ», «информационный ресурс», «высокопроизводительный ресурс», использованных при совершенствовании информационных и телекоммуникационных систем различного назначения, в том числе для распределенной информационной системы Управления ГИБДД МВД Республики Татарстан, среды информационной системы МИРЭА, среды информационных ресурсов науки и образования, единой телекоммуникационной среды науки и образования, информационной инфраструктуры фундаментальных исследований Троицкого научного центра, профиля среды открытой автомати-
зированной информационной библиотечной системы, а также при разработке автоматизированной системы управления сетями связи и передачи данных с помощью радиорелейного оборудования;
разработанные теоретические положения и методы были применены при выполнении научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ в ряде организаций (ВНИИСтандарт, МИРЭА, УГИБДД МВД республики Татарстан, ОФАП, Русская компания имущественной опеки, ЦНИИ 22 МО РФ, и др.);
ряд положений и выводов нашел отражение в Концепции Минпромнауки РФ «Применение принципов открытых систем как интеграционной основы построения информационной инфраструктуры для науки и образования»;
результаты работы внедрены в учебный процесс, а также нашли отражение в опубликованных 4 учебных и 1 учебно-методическом пособии;
результаты работы защищены 4 патентами РФ и 2 свидетельствами Отраслевого фонда алгоритмов и программ высшей школы.
Таким образом, на основе результатов проведенного исследования, теоретических положений и предлагаемых методов повышения безопасности функционирования устройств и систем были разработаны и практически внедрены теоретические решения, имеющие большое значение для ряда отраслей экономики Российской Федерации.
Разработанная базовая технология позволяет сократить возможные потери от утраты уникального оборудования, а также снизить вероятность крупных аварий и катастроф, вызванных возможными последствиями неадекватного поведения устройств и систем. Теоретические положения и накопленный практический опыт, представленный в настоящей работе, могут служить основой для разработки технического регламента России-
ской Федерации по определению требований и характеристик, предъявляемых к устройствам и системам, с целью повышения их безопасности для окружающей среды,, а также технического регламента, определяющего основные технические требования по организации электронного правительства РФ-
На защиту выносятся следующие положения:
результаты анализа основных категорий устройств и систем, для которых повышение безопасности функционирования путем определения возможного поведения в условиях неадекватного поведения составляющих их элементов является существенным;
результаты систематизации и разработки описаний признаков нормального функционирования и возможных последствий неадекватного поведения для широкого спектра элементов устройств и систем;
результаты анализа влияния их неадекватного поведения на функционирование других элементов данного устройства (системы), а также на функционирование системы в целом;
результаты разработки классификации возможных реакций устройства (системы) на неадекватное поведение элементов (возможные типовые состояния);
три метода анализа устройств и систем на предсказуемость поведения в условиях неадекватного поведения;
десять алгоритмов анализа устройств и систем на предсказуемость поведения в условиях неадекватного поведения, реализующих разработанные методы;
решающие правила отнесения состояния элемента к одному из типовых состояний функционирования;
вероятностно-структурная модель устройства (системы)* сочетающая результаты качественного и количественного анализа устройств и
систем, позволяющая выявить его «слабые» места с целью повышения безопасности функционирования;
методологические принципы анализа и синтеза устройств и систем с предсказуемым поведением на основе методов функциональной стандартизации, результаты адаптации методики построения профилей (функциональных стандартов) для создания систем с предсказуемым поведением;
результаты практических работ по анализу и совершенствованию информационных и телекоммуникационных систем с учетом требований предсказуемости.
Результаты работы нашли практическое воплощение при подготовке нормативного документа, имеющего статус Рекомендаций по стандартизации Госстандарта России [84], при разработке функциональных стандартов (профилей) отраслевого и корпоративного уровня [85-88, 122, 134] - Профилей типовых функциональных элементов «единая телекоммуникационная среда системы образования», «единая информационная образовательная среда типового учреждения образования», «среда открытой библиотечной информационной системы МИРЭА», «РИС УГИБДД МВД РТ», «информационный ресурс», «высокопроизводительный ресурс», использованных при совершенствовании информационных и телекоммуникационных систем различного назначения, в том числе для распределенной информационной системы Управления ГИБДД МВД Республики Татарстан, среды информационной системы МИРЭА, среды информационных ресурсов науки и образования, единой телекоммуникационной среды науки и образования, информационной инфраструктуры фундаментальных исследований Троицкого научного центра, профиля среды открытой автоматизированной информационной библиотечной системы, а также при разработке автоматизированной системы управления сетями связи и передачи
данных с помощью радиорелейного оборудования, защищены двумя патентами РФ.
Разработанные теоретические положения и методы были применены при выполнении научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ в ряде организаций (ВНИИСтандарт, МИРЭА, УГИБДД МВД республики Татарстан, ОФАП, Русская компания имущественной опеки, ЦНИИ 22 МО РФ, и др.).
Ряд положений и выводов нашел отражение в Концепции Минпромнауки РФ «Применение принципов открытых систем как интеграционной основы построения информационной инфраструктуры для науки и образования» [88].
Основные работы выполнялись в рамках проектов 14.3.6-3283, 4.3,4.(000).112.4 и 1494 (1091) Минобразования России, проектов К-0075, А 0086 и В 0022 ФЦП «Интеграция», фантов РФФИ 00-07-90278-в, 01-07-90305-в, 01-07-95008-д, 02-07-08015-инно, 02-07-96019-р2002подмос-ковье_в, контракта № A2/068/S/1 от 29,08.03 Национального фонда подготовки кадров «Разработка структуры и содержания открытой автоматизированной информационной библиотечной системы, интегрированной в систему управления университетом», а также в рамках договора И-175, заключенного между МИРЭА и УГИБДД МВД Республики Татарстан.
Результаты работы внедрены в учебный процесс в рамках чтения отдельных разделов по трем дисциплинам, а также нашли отражение в опубликованных 4 учебных и 1 учебно-методическом пособии [41, 44, 54, 60, 67], также имеется 2 свидетельства Отраслевого фонда алгоритмов и программ высшей школы о регистрации электронного учебного пособия и программы удаленного доступа к распределенным вычислительным ресурсам в ОФАП и в Информационно-библиотечном фонде РФ [67,91].
Результаты исследований докладывались на X Международной открытой научной конференции «Современные проблемы информатизации в технике и технологиях. СПИ-ТТ-2005» (Воронеж, январь 2005 г.) [156], X Международной открытой научной конференции «Современные проблемы информатизации в непромышленной сфере и экономике СПИ-НЭ-2005» (Воронеж, январь 2005 г.) [157], IX Международной открытой научной конференции «Современные проблемы информатизации в системах моделирования, программирования и телекоммуникациях. СПИ-МП-2004» (Воронеж, январь 2004) [106], IX Международной открытой научной конференции «Современные проблемы информатизации в технике и технологиях- СПИ-ТТ-2004» (Воронеж, январь 2004 г.) [107], YIII международной открытой научной конференции «Современные проблемы информатизации в непромышленной сфере и экономике (Воронеж, январь 2003 г.) [95-96], XI Всероссийской научно-методической конференции «Телематика ^2004» - СП, (7-Ю июня 2004 г.) [143-145], X Всероссийской научно-методической конференции «Телематика 2003» (17-19 апреля 2003 г,) [140], Всероссийской научно-методической конференции «Телематика 2002» (СП., 3-6 июня 2002 г.) [79-80], Международной научно-методической конференции «Телематика 2001» (СП-, 18-21 июня 2001 г.) [72], Всероссийском форуме «Интеллектуальные ресурсы регионов России на рубеже тысячелетий» в рамках II межрегиональной конференции «Интеллектуальные технологии двойного применения» (Ярославль, 11-13 апреля 2000 г.) [58-59], научно-практической конференции «Эффеюивность использования НИТ в учебном процессе» ЭНИГ2000 (Ульяновск, 17-19 мая 2000 г.) [62-63], научно-технической конференции OpenS'2000 «Открытые системы -технология XXI века» (М., 15 июня 2000 г,) [64]5 второй научно-практической конференции «Современные информационные технологии в управлении и образовании» (М, 10-11 декабря 2001 Г-) [74-75],
Международной научно-технической школы-конференции ЮНЕСКО
«Молодые ученые - науке, технологиям и профессиональному образованию» - М-, МИРЭА, 1-4 октября 2002 г., 42 -53 научно-технических конференциях МИРЭА (1993-2004 п\).
Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка и приложений.
Во введении показана актуальность исследования, проведенного в рамках настоящей диссертационной работы, для различных отраслей экономики, определены основные сферы применения устройств и систем с предсказуемым поведением, возможные последствия неадекватного поведения элементов устройств и систем, показаны основные направления исследования, сформулирована цель работы.
В первой главе рассмотрены методологические принципы и подходы к повышению безопасности функционирования УСС на основе проведения анализа на предсказуемость поведения в условиях неадекватного поведения составляющих их элементов, определяется круг УСС, для которых такой анализ необходим, определяются начальные условия решения задачи анализа УСС, перечень основных последствий, их значимость по масштабности, по обратимости, по воздействию на человека и окружающую среду.
Показана необходимость подобного анализа, вызванная как объективными причинами, так и требованиями законодательства Российской Федерации, в частности, Федеральными Законами «О защите населения и территорий от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера», «О техническом регулировании».
Рассмотрены существующие аналоги решения задачи анализа устройств и систем для повышения безопасности функционирования, в частности, рассмотрены подходы, определяемые ISO 12182, 13335-1...5,15408, 17799, МЭК 60880, ГОСТ 24701, 28195, ГОСТ Р ИСО/МЭК 9126, ГОСТ Р
51904, MIL-STD-1629, а также рядом публикаций, приводятся основные
** определения, дается обзор существующих методов повышения безопасно-
сти функционирования устройств и систем.
