Об оценке эффективности АСУ ВВС
«Военная мысль» №11. 2004г.(стр.35-40)
ВОЕННАЯ ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА
Об оценке эффективности АСУ ВВС
В. И. КОЛЕСНИЧЕНКО,
кандидат технических наук
АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ системы управления войсками (АСУВ) (силами) и оружием могут иметь различные варианты построения. Для того чтобы сравнить разные варианты проектируемой системы, ее подсистем и элементов между собой и произвести обоснованный выбор лучшего, необходимо уметь оценивать не только качественные, но и количественные их показатели. Сравнение количественных показателей систем позволяет говорить о том, насколько (или во сколько раз) одна система лучше (или хуже) другой по тому или иному показателю либо насколько одна система эффективнее другой.
Обычно под «эффективностью системы» понимают главную, основную характеристику качества, полезности системы. При этом эффективность выступает как самая общая, полная, основная характеристика системы, которая качественно или количественно определяет ее способность выполнять свою основную функцию, способствующую достижению главной цели ее применения или функционирования. В соответствии с основной целью функционирования систем различают оперативно-тактическую, экономическую, техническую, социальную и другие виды эффективности систем.
При этом выбор или формулировка показателей эффективности АСУВ является достаточно сложной теоретической и практической задачей. По какому же принципу выбираются показатели эффективности АСУВ? Во-первых, желательно иметь один обобщенный показатель эффективности, соответствующий основной цели создания и применения АСУВ. Во-вторых, такой показатель складывается из множества показателей отражающих отдельные частные свойства, которые в разной степени и часто противоположно влияют на этот обобщенный показатель эффективности. В-третьих, в многофункциональных системах (а именно такой и является АСУВ) решается множество задач и реализуется множество функций, которые на различных этапах проектирования и функционирования имеют различную значимость и поэтому по-разному влияют на обобщенный показатель эффективности.
Объективные трудности, связанные с выбором и формулировкой одного, единственного, основного и полного показателя эффективности АСУВ приводят к тому, что на практике широко используют не один обобщенный, а множество частных показателей эффективности. Использование совокупности показателей эффективности позволяет с достаточной для практических задач проектирования полнотой и точностью оценить общую эффективность системы.
Существует ряд общих требований к частным показателям эффективности сложной системы. Каждый такой показатель должен соответствовать одной из целей применения выбираемой системы; быть количественным, представительным и критичным по отношению к конкретным значениям основных параметров внешней среды и исследуемой системы; быть по возможности простым, правильно учитывать стохастичность происходящих в системе процессов, обладать малой дисперсией; хотя бы частично характеризовать эффективность выполнения общей задачи системы; иметь ясный и однозначный физический смысл. Кроме того, он должен быть вычисляем, т.е. должна существовать возможность установления зависимости показателя от параметров системы.
Таким образом, при выборе совокупности частных показателей эффективности АСУВ необходимо в первую очередь руководствоваться требованием получения оценок соответствия системы своему целевому назначению. При этом АСУВ должна характеризоваться, во-первых, как система, предназначенная для повышения эффективности боевого применения войск (сил) и средств, управление которыми осуществляется с использованием АСУВ (боевая эффективность АСУВ), и во-вторых, как система, предназначенная для эффективного решения задач по обработке информации и управлению (функциональная эффективность АСУВ). Поэтому показатели эффективности АСУВ должны отражать, с одной стороны, эффективность системы более высокого порядка, составной частью которой является АСУВ, а с другой - способность АСУВ осуществлять решение задач по обработке информации и управлению с требуемым качеством в заданном диапазоне условий применения рассматриваемой системы.
Первый вид эффективности часто называют боевой эффективностью АСУВ, под которой понимают ее способность своевременно и высококачественно решать задачи по управлению войсками (силами) и средствами. Второй вид эффективности называют функциональной эффективностью АСУВ, под которой понимают ее способность обеспечить качественное выполнение управленческих функций, удобство работы должностных лиц органов и пунктов управления со средствами автоматизации. Функциональная эффективность АСУВ показывает, насколько рациональны системотехнические решения, принятые при ее создании, а также технические и программные средства, используемые в ней.
Определим показатель эффективности АСУ ВВС исходя из анализа метасистемы. В данном случае эффективность АСУ ВВС может оцениваться приростом эффективности ведения боевых действий (воздушных операций) войск (сил) и средств за счет применения данной системы. Формально прирост эффективности АЭ может быть записан в виде:
где Э', Э - показатели эффективности, характеризующие реализацию боевых возможностей войск (сил) соответственно при использовании или отсутствии данной автоматизированной системы.
В качестве показателей боевой эффективности Э, Э' обычно используется математическое ожидание предотвращенного ущерба или математическое ожидание количества уничтоженных целей. При этом оценку эффективности в соответствии с приведенной формулой называют оценкой боевой эффективности АСУВ.
Проведем оценку чувствительности данного показателя к основным характеристикам АСУВ. Для этого рассмотрим основные факторы, определяющие Э'. В общем виде эффективность Э' можно представить следующим образом:
где Пса - параметры средств автоматизации;
Птф - параметры тактического фона ведения боевых действий (воздушных операций);
Плс - параметры деятельности как лиц боевого расчета КП, принимающих управленческие решения, так и технического персонала;
Пппс - параметры приемо-передающих средств информации в АСУВ между КП (ПН) различного уровня;
Пуо - параметры объектов, управляющих рассматриваемой системой;
Пус - параметры управляемых объектов, подсистем и элементов;
Пвс - параметры взаимодействующих систем.
Многокритериальность задачи оценки эффективности АСУВ приводит к значительным трудностям при попытке создания адекватной модели расчета Э' позволяющей определить долю, вносимую средствами автоматизации в общую эффективность боевых действий (что не означает принципиальной невозможности ее создания).
К наиболее существенным частным показателям функциональной эффективности АСУВ, которые в наибольшей степени влияют на реализацию боевых возможностей войск (сил) и боевых средств, относятся: боевая готовность, емкость, пропускная способность, оперативность, качество решения задач управления, помехоустойчивость, живучесть, скрытность, мобильность, пределы работы. Рассмотрим сущность приведенных показателей.
Боевая готовность АСУВ - это степень ее соответствия решению задач управления войсками (силами) и средствами в любой момент времени. Количественно этот показатель оценивается временем перевода аппаратуры АСУВ из одной степени боевой готовности в другую, более высокую. Так как АСУВ предназначены для повышения эффективности боевого применения войск (сил) и боевых средств, то время перевода АСУВ в боевой режим не должно превышать времени перевода войск (сил, боевых средств) в готовность к ведению боевых действий (к участию в воздушной операции).
Емкость АСУВ характеризует предельные ее возможности по решаемым задачам управления войсками (силами) и боевыми средствами. Она может оцениваться различными показателями по конкретным задачам управления. Так, емкость АСУВ по обработке информации характеризуются максимальным количеством целей, по которым одновременно может производиться прием, обработка и выдача информации. Емкость АСУВ может оцениваться максимальным количеством каналов одновременного наведения истребительной авиации или числом батарей, дивизионов зенитных управляемых ракет, которые могут управляться автоматизировано (или автоматически). Требования к емкости АСУВ в основном определяются организационно-штатной структурой войск и ожидаемым характером действий воздушного противника.
Пропускная способность АСУВ характеризует ее предельные информационные возможности при решении задач управления с заданным качеством. Количественно пропускная способность АСУВ может быть оценена циклом решения конкретных задач в единицу времени с определенной дискретностью и точностью. Так, АСУВ может характеризоваться количеством одновременно обрабатываемых воздушных объектов, количеством выдаваемых целеуказаний ЗРК или наведений ИА в единицу времени.
Оперативность АСУВ характеризует ее быстродействие, т.е. возможность системы реагировать на изменения боевой обстановки. Количественно оперативность системы может быть оценена временными затратами боевого расчета КП (должностных лиц органа управления) при решении управленческих задач (работное время). Чем меньше работное время, тем выше быстродействие системы, тем выше ее оперативность. Уменьшение составляющих работного времени без снижения качества решения задач является одним из важнейших направлений по повышению оперативности управления. Быстродействие системы зависит от степени автоматизации, уровня подготовки и слаженности боевых (оперативных) расчетов КП и личного состава органов управления.
Качество решения задач управления в АСУВ характеризует ее возможности решать поставленные задачи с требуемой полнотой, своевременностью, достоверностью и точностью. Количественно этот показатель может выражаться значениями ошибок решения определенной задачи и вероятностью правильного ее решения. Например, качество обработки радиолокационной информации в АСУВ оценивается средними квадратическими ошибками сопровождения траекторий воздушных объектов или коэффициентом ложных трасс. А качество решения задач выдачи целеуказания зенитным средствам может оцениваться вероятностью беспоискового целеуказания станциям наведения зенитных управляемых ракет.
Помехоустойчивость АСУВ - это ее способность выполнять свои функции в условиях воздействия помех, умышленно создаваемых противником, а также естественных помех существования системы управления. Помехоустойчивость АСУВ зависит от помехозащищенности источников информации, системы связи АСУВ и построения алгоритмов обработки информации и боевого управления в КСА. Основной показатель помехоустойчивости - заданная вероятность выполнения поставленных задач управления с использованием АСУВ при воздействии помех определенной интенсивности.
Живучесть АСУВ - свойство системы сохранять или быстро восстанавливать свою боевую способность по решению задач управления в сложных условиях боевой обстановки. Она складывается из боевой устойчивости и эксплуатационной надежности.
Боевая устойчивость АСУВ характеризуется ее способностью противостоять огневому воздействию противника и оценивается количественно вероятностью функционирования при выходе из строя отдельных ее элементов.
Эксплуатационная надежность АСУВ оценивается вероятностью ее безотказной работы в течение определенного времени, а также вероятностью ее восстановления в течение заданного промежутка времени.
В понятие «живучесть» могут входить и такие свойства АСУВ, как ее способность получать информацию от источников по различным заранее предусмотренным вариантам, а также сохранять возможность управления объектами в ходе боевых действий при изменении ими своего местоположения в ходе боевых действий. В целом живучесть АСУВ будет определяться живучестью самых уязвимых ее элементов с точки зрения способности их противостоять воздействию противника, а также степенью резервирования наиболее сложных элементов АСУВ в процессе ее функционирования.
Скрытность АСУВ - это ее способность обеспечивать решение возложенных на нее задач при сохранении в тайне от противника циркулирующей в ней информации, структуры системы управления и места расположения элементов системы управления.
Мобильность АСУВ характеризует ее способность к передвижению в составе войск, как в период подготовки, так и в ходе ведения боевых действий. Мобильность АСУВ оценивается возможностью ее транспортировки железнодорожным, воздушным, морским (речным) транспортом, а также возможностью совершать передвижение автомобильным транспортом в походных порядках войск.
Пределы работы АСУВ отражают предельные значения характеристик обрабатываемых и отображаемых ею воздушных объектов по дальности, высоте и скорости движения.
С помощью приведенных показателей функциональной эффективности АСУВ можно дать сравнительную оценку АСУВ любой командной инстанции с учетом ее назначения. При этом, конечно же, важно исходить из критерия «эффективность - стоимость», т.е. учитывать материальные затраты на автоматизацию управления. Они подразделяются на капитальные и эксплуатационные. Капитальные затраты - это ассигнования на научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы по созданию АСУВ (включая разработку технических и программных средств), на серийное производство и закупку технических и программных средств, на подготовку личного состава, на последующую модернизацию системы и ее элементов. Эксплуатационные затраты - это расходы за весь срок эксплуатации системы, включая затраты на содержание обслуживающего персонала, ремонт технических средств, приобретение эксплуатационных и расходных материалов.
Следует отметить, что частные показатели эффективности обычно выступают в виде оперативно-тактических и технико-экономических требований к АСУВ, значения которых задаются при разработке АСУВ в тактико-техническом задании на ее создание. Используя значения этих показателей, можно проводить оценку эффективности АСУВ на этапе ее разработки (создания будущей АСУВ). Для проведения оценки эффективности реальной АСУВ, принятой на вооружение войск, в качестве показателей эффективности необходимо использовать оперативно-тактические и технико-экономические показатели ее реального функционирования.
Оценку эффективности АСУВ можно провести двумя способами: на основе статистических сведений реально действующей системы в условиях полигона или повседневной деятельности войск (натурный эксперимент); на основе математической модели динамики функционирования исследуемой системы.
Основным достоинством первого способа является точность и объективность получаемых оценок. Однако возможности оценки боевой эффективности АСУВ экспериментальным путем весьма ограничены. Натурный эксперимент возможен только при наличии действующего образца вооружения и военной техники. Поэтому его, возможно, использовать только на этапе модернизации АСУВ. Экспериментальное исследование боевых, функциональных и экономических характеристик АСУВ имеет существенные недостатки: чрезвычайно высокую стоимость и трудоемкость проведения испытаний; невозможность создания аварийных ситуаций в системе без того, чтобы не понести убытка; невозможность исследования процесса функционирования АСУВ в условиях применения перспективных средств воздушного нападения, средств противовоздушной обороны и мер противодействия.
Исходя из этого, основное внимание в процессе проектирования уделяется исследованию характеристик функционирования АСУВ с помощью способа математического моделирования (второй способ). Сложность его использования состоит в том, что в модели боевых действий необходимо корректно учесть влияние автоматизированного управления войсками на творческий процесс подготовки и принятия решения по ведению боевых действий, а также на практическую реализацию принятого решения. Значительная субъективность моделирования творческих процессов делает такой уровень оценки эффективности АСУВ не столько научным, сколько эмоционально-качественным.
Таким образом, необходимость всесторонней оценки эффективности конкретных образцов АСУВ определяется тем, что такая оценка является основой для принятия решения как в процессе проектирования (модернизации) системы, так и в процессе ее применения. При этом оценку эффективности следует производить на всех этапах проектирования АСУВ; при изменении группировки ВВС, управляемой с помощью АСУВ; при оснащении группировки ВВС новыми активными средствами (ЗРК, истребители, средства РЭБ), радиолокационными средствами или при модернизации указанных средств; при изменении в составе группировки СВН противника и способах их применения.
Показатель эффективности системы - это численная мера или характеристика, которая количественно характеризует степень достижения системой цели своего функционирования. Иногда это может быть количественная оценка свойства, выбранного в качестве характеристики эффективности системы.
