К вопросу эффективного построения систем специального назначения

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

К вопросу эффективного построения систем специального назначения

Система специального назначения (ССН) представляет собой интегрированную автоматизированную систему управления, предназначенную для автоматизации всех процессов управления объектом, и состоящую из нескольких автоматизированных систем управления (АСУ), каждая из которых имеет свое целевое назначение и автономно без взаимодействия с другими АСУ не выполняет поставленные функциональные задачи. ССН обеспечивает решение задач освещения обстановки, выработку рекомендаций по управлению в целях наиболее эффективного использования технических возможностей, а также принятие решений и их реализацию [1].

Построение такой системы является сложным и трудоемким процессом, состоящим из множества этапов и затрагивающим большой объем используемых ресурсов, в том числе финансовых. Важной особенностью построения ССН является получение на выходе готовой системы, соответствующей заданным к ней тактико-техническим требованиям. Учитывая, что проектирование системы, разработка аппаратуры, создание опытных образцов, - охватывают длительный промежуток времени, то в результате испытаний такой системы (аппаратуры) очевидно выявление ошибок, недоработок, невыполнение предъявленных требований. Важно отметить, что полученные несоответствия часто нельзя предусмотреть на этапе проектирования, без проведения дополнительных исследовании, а исправить их в готовом продукте сложнее и дороже, чем в процессе разработки. Также в процессе создания системы возникают изменения в технических решениях реализации системы или аппаратуры в связи с рядом различных обстоятельств и факторов либо заказчик вносит дополнения, уточнения или поправки в предъявленные им требования. При этом математика и программное обеспечение, в последующем устанавливаемое на аппаратуру системы, требуют длительного срока для разработки и отладки и в случае изменений в технической реализации критически сказывается на функционировании и выполнении предписанных системой функциональных задач и ее составляющих.

Таким образом, для получения ССН с высокими качественными характеристиками, адаптированной под современные условия, разработка которой длится десятки лет, необходимо ее опережающее построение. Данный подход к разработке системы позволит обеспечить плавную интеграцию ее компонентов для отладки и доработки программно-аппаратного комплекса с целью гарантированного выполнения предъявляемых требований. Учитывая, что качественные характеристики системы, стоят в прямой зависимости от затрат, то поиск их уменьшения без потери качества и опережающая разработка привели к моделированию системы [2].

Наиболее эффективным методом решения проблемы точности моделирования ССН является применение полунатурной схемы моделирования, то есть одновременное использование математических и программных моделей и реальных физических устройств (приборов, модулей и т.п.) [3]. При этом известные и хорошо формализуемые компоненты реализуются в математической и программной форме с помощью ПЭВМ, а аппаратура, работа которой оказывает основное влияние на функционирование системы либо разработка которой финансово неэффективна, - с использованием физических макетов реальных приборов.

Полунатурные схемы моделирования реализуются в виде моделирующих стендов, представляющих собой дублирующий образец разрабатываемой системы, среда функционирования для которой подменена аппаратно-программной моделью.

Моделирующий стенд ССН в основном формируется из покупных персональных ЭВМ и макетов приборов. В его состав входят отдельные узлы штатной аппаратуры, закупаемые на этапе разработки ТП и РКД, для проверки технических решений. Покупные ЭВМ используются для опережающей разработки математического и программного обеспечения задолго до создания поставочного стенда и изготовления образца. Моделирующий стенд используется на протяжении сдачи и эксплуатации системы для доработки программного обеспечения по рекомендациям и предложениям комиссии, а также при доработке, внедрении новых видов оборудования и технических средств.

Создание моделирующего стенда требует дополнительных затрат, поэтому тщательный выбор его компонентов является неотъемлемо важной задачей, как с экономической точки зрения, так и с технической. При его создании учитывается, что будет представлено в качестве приборов или составных единиц (модулей) из состава аппаратуры ССН, имитационного оборудования (макетов приборов) и имитационных моделей на ПЭВМ. Касательно создания имитационных моделей на ПЭВМ не возникает вопросов к подходу их разработки, так как они обычно реализуется для имитации внешних источников системы или приборов, не осуществляющих сложных вычислительных процессов и не влияющих на производительность и решения функциональных задач ССН в реальном времени. Однако в случае создания имитационного оборудования возникает множество вопросов относительно принципов и технологии разработки. В связи с этим сформируем основные критерии, которыми должен обладать макет прибора:

? точность воспроизведения функциональных характеристик прибора;

? наглядность отображения процессов функционирования прибора;

? масштабируемость и гибкость - возможность изменять и дополнять функции, характеристики, конфигурацию и ресурсы аппаратуры;

? универсальность использованных технологий;

? возможность повторения бесконечного количества экспериментов;

? стоимость и время создания макета прибора не должны создавать дополнительную нагрузку на построение ССН в целом.

Для того чтобы макет прибора удовлетворял перечисленным критериям, необходима единая технология проектирования имитационного оборудования. Данный подход позволит уменьшить стоимость и время разработки за счет использования минимальной номенклатуры унифицированных изделий, снизить расходы на эксплуатацию системы и упростить процесс взаимозаменяемости модулей и модернизации оборудования [4].

Несмотря на то, что создание моделирующего стенда с использованием имитационного оборудования увеличивает затраты, его создание обладает следующими преимуществами:

? обеспечивает опережающую разработку, первичную отладку и доработку математики и программного обеспечения, а также отработку замечаний, возникающих в процессе эксплуатации системы;

? эффективный метод решения проблемы точности моделирования ССН;

? используется на протяжении сдачи и эксплуатации всех заказов, на которых установлены данные системы специального назначения, для доработки программного обеспечения по рекомендациям и предложениям комиссии;

? возможность увеличения рабочих мест на этапе создания системы за счет распараллеливания работ групп специалистов, а, следовательно, сокращение сроков изготовления конечной продукции [2];

? возможность тестирования и анализа работы исследуемой системы в различных режимах, а впоследствии, для будущей модернизации или построения новой;

? возможность быстрой замены или введения новых отдельных компонент системы любого уровня сложности (компьютеры) и оценки предпринятого действия как с точки зрения затрат, так и с точки зрения качества [2].

Список литературы

стенд имитационный опытный

1. Алексеев Ю.В., Блинов Ю.П. Корабельные автоматизированные системы управления // Российская наука Военно-Морскому Флоту. 1997.

2. Данилина Ю.Н., Князьков С.И., Стальной А.Я., Фурсов А.В., Хлебников Д.Ю. Концепция компьютерного комплексного имитационного моделирующего стенда (КомКИМС) // ОАО «НПО» «АЛМАЗ» имени академика Расплетина А.А., 2015.

3. Лесков А.Г., Илларионов Р.В.В., Лескова С.М. Полунатурный функционально-моделирующий стенд в задачах исследования и подготовки операторов космических манипуляционных роботов // Вестник Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана. Серия «Машиностроение», 2011. №SP.

4. Косьянчук В.В., Сельвесюк Н.И., Чуянов Г.А. Проблемные вопросы развития технологий создания бортового оборудования летательных аппаратов военного назначения // Вооружение и экономика, 2013. №4. С. 42-48.

Размещено на Allbest.ru