Вооружение Соединенных Штатов Америки

Размещено на http://www.allbest.ru/

Глава 1. Характеристика бригады противовоздушной обороны АК СВ ВС США

бригада противовоздушный оборона комплекс

Бригада ПВО АК СВ ВС США армейского корпуса предназначена для защиты от нападения с воздуха группировок войск и пунктов управления АК СВ ВС США, узлов связи, огневых позиций корпусной артиллерии, резервов, основных маршрутов выдвижения войск, аэродромов и объектов тыла а так же всего района. Бригада ПВО СВ ВС США формируется за счёт сил и средств группировки ПВО ВС США на театре военных действий. Её состав определяется условиями обстановки. Типовая бригада ПВО, придаваемая АК на время активных боевых действий с применением сухопутных войск, имеет в своем составе:

-командир бригады ПВО, штаб, штабная батарея;

-два дивизиона Пэтриот «Patriot» (по 40-48 ПУ(5-6 огневых батарей по 8 ПУ в каждой)

Личный состав дивизиона "Патриот"
	Офицеры	Ворэнт-офицеры	Cтаршины	Рядовой состав	Всего
Штаб, Штабная батарея (44636A000)	Возможный штат при режимах усиления	18	2	56	95	171
	Постоянный штат	18	2	51	88	159
Батарея ЗРК "Патриот" (*3-6) (44637A000)	Возможный штат при режимах усиления	6	2	31	50	89
	Постоянный штат	6	2	28	49	85

Структура Штаба и штабной батареи (штат №44636А000, 159 чел.) приведена на схеме.



Основное вооружение дивизиона "Патриот"
Возможный штат при режимах усиления	Постоянный штат
наименование	кол-во	наименование	кол-во
TRK 5/4T HMMWV	22	TRK 5/4T HMMWV	21
TRK 2 1/2T	4	TRK LMTV	4
TRK 5T	8	TRK WKR MTV	8
HEMTT	5	HEMTT	5
TRK POL	2	TRK POL	2
TRK WRK HEMTT	1	TRK WRK HEMTT	1
TRK AMB	6	TRK AMB	6
AMG	5	AMG	5

-три зенитно-ракетных дивизиона Авенжер «Avendger» (по 24 ЗРК «Avendger» в дивизионе)

Личный состав дивизиона "Авенджер"
	Офицеры	Ворэнт-офицеры	Cтаршины	Рядовой состав	Всего
Штаб, Штабная батарея (44436A100)	Возможный штат при режимах усиления	16	3	57	78	154
	Постоянный штат	16	3	45	79	143
Батарея ПВО "Авенджер"/ЗРК (*3) (44437A100)	Возможный штат при режимах усиления	5	1	30	48	84
	Постоянный штат	5	1	29	47	82

Основное вооружение дивизиона "Авенджер"
Возможный штат при режимах усиления	Постоянный штат
наименование	кол-во	наименование	кол-во
TRK 5/4T HMMWV	91	TRK 5/4T HMMWV	103
TRK AMB	4	TRK AMB	4
TRK 2 1/2T	18	TRK LMTV	17
TRK 5T	4	TRK POL MTV	4
TRK VAN 5T	1	TRK WRK MTV	3
TRK WRK 5T	3	AVENGERS	36
AVENGERS	36	GBS	6

-подразделения обеспечения и обслуживания.

Рис.1. Организационно-штатная структура типовой бригады ПВО АК СВ ВС США.

Всего в бригаде ПВО может быть до 96 ПУ «Patriot» и до 72 ПУ «Avendger».

Вооружение бригады ПВО СВ ВС США

ТТХ комплекса «Patriot-РАС-2»

Зенитно-ракетный комплекс. Предназначен для поражения воздушных целей на высотах до 25 км на дальностях до 100 км. Стартовая масса ракеты-907 кг. Боевая часть - осколочно-фугасная. Система наведения радио-командная на среднем участке траектории, полуактивная на конечном.

В батарее:

-до 8 ПУ с 4 ЗУР на каждой;

-РЛС AN/MPQ-53.

Многофункциональная РЛС AN/MPQ-53 смонтирована на двухосном седельном полуприцепе массой 15т и транспортируется колёсным тягачом. РЛС AN/MPQ-53 работает в диапазоне волн 5,5 - 6,7 см. Основные элементы РЛС:

-антенная система диаметром 2,44 м;

-передатчик;

-приёмник;

-цифровой процессор (анализатор);

-блок управления;

-аппаратура сопряжения;

-аппаратура опознания «свой - чужой».

ТТХ комплекса «Patriot-РАС-3»

Противовоздушный противоракетный комплекс. Стартовая масса ракеты -207 кг. Боевая часть -24 поражающих элемента. Дальность поражения 25 км. Высота поражения -15 км.

в батареи:

-5-6 ПУ с 16-ю противоракетами на каждой ;

-многофункциональная РЛС.



Таблица - Сравнение комплексов «Patriot-РАС-2» и «Patriot-РАС-3».

Наименование характеристики	«Patriot-РАС-2»	«Patriot-РАС-3»
Высота поражения	до 25 км	15 км
Дальность поражения Стартовая масса ракеты	до 100 км 907 кг	25 км 207 кг
Количество в батареи	до 8 ПУ с 4 ЗУР	5-6 ПУ с 16-ю

ТТХ комплекса «Avendger»

Зенитно-ракетный комплекс предназначенный для поражения воздушных целей на дальностях от 0,5 до 5,5 км на высотах от 30 до 3800 м.

Состав:

-пусковая установка (два пакета по 4 ПУ «Stinger» в транспортно-пусковых контейнерах);

-пулемёт калибра 12,7 мм;

-оптическое и телевизионное устройство обнаружения и сопровождения целей;

-лазерный дальномер;

-система распознавания (запросчик) «свой - чужой» типа AN/PPX - 3B;

-средства управления и индикации;

- радиостанция УКВ диапазона серии «SINСGАRS» (AN/VRC-91).

ПУ ЗРК «Avendger» смонтирован на шасси автомобиля М988 «Хаммер» от анг. HMMWV (High Mobility Multipurpose Wheeled Vehicle). ПУ может перебрасываться по воздуху самолётами ВТА (С - 130, С - 141) и вертолётами АА.

Пулемёт калибра 12,7 мм предназначен, в основном, для ведения огня по наземным целям или низколетящим целям.

ЗРК «Stinger»

Переносной зенитно-ракетный комплекс. Предназначен для поражения воздушных целей на малых и сверхмалых высотах. Комплекс Стингер «Stinger» оборудован системой наведения в инфракрасном и ультрафиолетовом диапазонах. Система наведения - пассивная. Масса ракеты - 10,1 кг. Длина ракеты - 1,52 м. Диаметр - 70 мм. Максимальная высота поражения объекта - 3,8 км.

Система управление бригады ПВО АК СВ ВС США

Система управления - это совокупность функционально связанных между собой органов управления, пунктов управления системы связи между ними, систем радиотехнического обеспечения и АСУ.

Органы управления - это должностные лица руководящего состава осуществляющие управление войсками и оружием.

Пункт управления - это специально оборудованные и оснащённые средствами связи, АСУ места, районы с помощью которых органы управления осуществляют управление войсками и оружием.

Система управления силами и средствами ПВО АК СВ ВС США представляет собой многоуровневую иерархическую структуру, включающая в себя штабы, основной командный пункт (ОКП) и передовой командный пункт (ПКП) АК СВ ВС США а так же подразделений и частей из состава бригады ПВО. Общее руководство бригадой ПВО осуществляет центр управления боевыми действиями (ЦУБД) ОКП АК. В военное время в состав системы управления бригады ПВО АК СВ ВС США входят следующие пункты управления:

-КП бригады ПВО;

-КП зрдн «Patriot» (2);

-КП зрдн «Avendger» (3);

-КП огневых батарей «Patriot»;

-КП огневых батарей «Avendger»;

-КП батарей управления зрдн «Patriot» и «Avendger».

Основные органы и пункты управления мирного и военного времени бригады ПВО АК СВ ВС США показаны на рис.3.



Рис.3. Органы и пункты управления бригады ПВО АК СВ ВС США

Главными элементами КП бригады ПВО и КП зенитно-ракетных дивизионов являются центры управления огнём (ЦУО), а в зенитно-ракетных батареях пункты управление огнём (ПУО).

ЦУО и ПУО бригады ПВО оборудованы средствами автоматизации АСУ ПВО «FAADC2S», которые обеспечивают решение задач по автоматизации процессов обнаружения, сопровождения, опознавания, выбора систем оружия для поражения целей, целераспределения, наведения средств поражения на самолёты и вертолёты противника.

Хотя в основу управления боевыми подразделениями бригады ПВО положен принцип жёсткой централизации, однако это не исключает реализацию управленческих функций автономно в огневых батареях.

При организации системы ПВО АК СВ ВС США предусматривается как прикрытие от воздушного нападения всего района оперативного построения, так и отдельных объектов корпуса. Система ПВО АК ВС СВ США характеризуется как зонально-объектовая, в которой район оперативного построения прикрывается от нападения с воздуха зенитно-ракетными комплексами «Patriot», а защита пунктов управления и других важных объектов осуществляется ЗРК «Avendger».

При построении боевых порядков батареям и отдельным зенитно-ракетным комплексам оборудуются основные, запасные и вспомогательные позиции. Основные позиции выбираются таким образом, чтобы обеспечить оптимальное прикрытие объектов, создание зон сплошного огня, рациональное сочетание различных систем вооружия ПВО, взаимную поддержку и взаимодействие зенитно-ракетных средств на наиболее опасных направлениях.

Запасные позиции огневых батарей оборудуются на удалении 4-5 км от основных. Вспомогательные позиции выбираются на случай изменение боевой обстановки, включая изменения в системе ПВО применительно к перегруппировке прикрываемых войск. КП бригады ПВО развёртывается на удалении 25-40 км от линии фронта. КП дивизионов ЗУР «Patriot» развёртываются на удалении 40-50 км от линии фронта, а КП огневых батарей «Patriot» - на удалении 20-25 км от них. Объектами оперативной РЭР в бригаде ПВО являются: КП бригады ПВО, КП дивизионов и огневых батарей «Patriot» и «Avendger».

АСУ бригады ПВО АК ВС США

АСУ бригады ПВО «FAADC2S» (Forward Area Air Defense Command and Control System) предназначено для управления силами и средствами противовоздушной обороны. АСУ ПВО обеспечивает:

-выдачу координат элементов боевых порядков частей и подразделений ПВО;

-сбор, обработку и распределение данных о воздушной обстановке;

-взаимодействие с системой дальнего радиолокационного обнаружения и управление авиацией «AWACS-NATO»;

-выдачу целеуказаний для комплексов ЗУР;

-взаимодействия с АСУ тактической авиации и ПВО

Система связи бригады ПВО АК СВ ВС США

Управление дивизионами и батареями бригады ПВО АК СВ ВС США в бою осуществляется с командного пункта КП бригады, а так же при необходимости с ЗКП бригады. Развертывание, эксплуатацию и ремонт средств связи командного пункта и службы тыла бригады обеспечивает штабная секция и взвод связи штабной роты. Личный состав взвода связи обслуживает линии связи штаба бригады с вышестоящим командованием, с подчиненными и работающими в автономном режиме батареи, а также обеспечивает взаимодействие средств связи с различными подразделениями штаба и штабной роты бригады между собой при создании обходных каналов связи для повышения живучести системы управления.

Связь между автоматизированными пунктами управления (АПУ), установленными на транспортных средствах, поддерживается двумя коммуникационными системами: информационной сетью Тактический Интернет (ТИ), с использованием систем радиосвязи «EPLRS» (ЕПЛРС) и «SINGARS» (Сингарс), и системой подвижной спутниковой связи "Инмарсат" (станции PSC-5 Spitfire диапазона 225-400 МГц). При этом, для обеспечения спутниковой связи в движении пункты управления батарей и дивизионов а так же машины командного пункта бригады оснащаются специальными стабилизированными спутниковыми антеннами. Связь КП бригады ПВО СВ ВС США с вышестоящими органами управления КП АК СВ ВС США и КП соседних бригад осуществляется либо через малый районный узел связи (УС) по районной системы связи общего пользования «Enhanced MSE» (Усовершенствованная MSE), имеющей структуру «СЕТКА» и построенной на коммутаторах асинхронного режима доставки (см.схема 1 ниже), либо через систему связи JNN. Связь комплексов системы FBCB2, расположенных на КП бригады, с автоматизированными рабочими местами в подразделениях бригады осуществляется по каналам радиосвязи через ТРТ EPLRS и радиостанции SINCGARS SIP.

Схема 1. Упрощённая структура системы связи «MSE»

Планирование, конфигурация и реконфигурация сети в звене "бригада-дивизион" осуществляется под управлением программного обеспечения системы «ISYSCON» (ПО управления интегрированными системами, версия 4). Данные в сетях связи, соединяющих автоматизированные рабочие места (АРМ) системы FBCB2, передаются под управлением протоколов IP, адаптированных в соответствии с требованиями и условиями функционирования сетей радиосвязи в тактическом звене управления. В пределах КП бригады ПВО (при их размещении на месте) все средства связи и средства системы соединены между собой в ЛВС при помощи проводных средств. Машины КП бригады соединяются между собой и с районным узлом связи системы Enhanced MSE волоконно-оптической линией связи (ВОЛС) с пропускной способностью 100 Мбит/с. Районная вычислительная сеть, охватывающая КП бригады и батарей, строится на основе радиостанций NTDR и терминалов связи JNN. Кроме того, радиостанции NTDR обеспечивают резервные каналы связи для звена управления "бригада и выше".

Программное обеспечение (ПО) системы FBCB2 является ее ключевым элементом. В состав прикладного ПО FBCB2 входит программный пакет «Enhanced Battle Command» (ЕВС), который является ОЗУ резидентной программой и вместе с другим прикладным ПО обеспечивает взаимодействие процессорного блока и блока отображения, а также общие процессы функционирования ЭВМ. Программный пакет ЕВС осуществляет функции управления базой данных, связью, обработки и вывода на экран карты боевой обстановки, обработки сообщений для обеспечения работы интерфейсов прикладного ПО, а также интерфейсов транспортного и сетевого уровня сети «Тактической Интернет». Программный пакет ЕВС в каждой КШМ командного пункта взаимодействует через локальную сеть с коммутатором КП, а через коммутатор с интернет-контроллером машины КП. На всех компьютерных платформах системы используется одинаковый комплект прикладного ПО. Процессорный блок ЭВМ AN/UYK-128, сопрягаемый с интернет-контроллером, взаимодействует с ним под управлением протоколов управления передачей TCP и пользовательского протокола данных UDP.

Радиосвязь бригады ПВО АК СВ ВС США

В КВ радиостанциях AN/GRC-122 и AN/GRC-142, предназначенных для связи буквопечатанием, устанавливаются передатчики мощностью 1 кВт (вместо 0,4 кВт), обеспечивающие передачу текстовых сообщений на расстояние до 160 км.

В УКВ радиостанциях AN/PRC-77 (AN/PRC-25) используются дополнительные усилители мощности RB-1, RB-2, RB-25, RB-30, позволяющие увеличить излучаемую мощность до 30 Вт. Эти станции обычно размещаются на возвышенностях и в других местах, где невозможно расположить автомобильные средства радиосвязи.

В качестве активных ретрансляторов для УКВ радиосвязи в бригаде используется автомобильная радиостанция AN/VRC-49, состоящая из двух комплектов приемопередатчиков RT-524, обеспечивающих связь между двумя абонентами на расстоянии до 64 км.

Для связи с командованием АК СВ ВС США в штабе бригады используются также радиорелейные станции, которые развертываются и обслуживаются силами штабной батареи. Бригаде выделяются обычно три станции AIV/GRC-103 (AN/TRC-145), работающие по 6--12 телефонным каналам и смонтированные на 0,25 т. автомобилях с прицепом. Две из них развертываются на узле связи бригады, а третья служит в качестве резервной или направляется на КП бригады ПВО АК СВ ВС США, действующего на главном направлении. Как правило, линии радиорелейной связи дополняют и расширяют систему радиосвязи.

Проводная связь бригады ПВО АК СВ ВС США

В бригаде ПВО проводная связь дублирует радиосвязь и используются главным образом в целях обеспечения скрытности управления войсками и разгрузки эфира. В качестве средств проводной связи в бригаде ПВО применяются телефонные аппараты, буквопечатающие устройства, коммутирующее и линейно-кабельное оборудование. В полном объеме система проводной связи развертывается только в том случае, если бригада находится в месте постоянной дислокации или занимает заранее подготовленные позиции (в обороне).

Центральная телефонная станция AN/MTC-7 (АN/ТТС-29) предназначена для соединения абонентов со стандартными телефонными аппаратами ТА-312, обеспечивающими дальность связи по полевому кабелю на расстоянии 22--35 км. Для связи на большие дистанции в бригаде имеются специальные телефонные аппараты ТА-264/РТ со встроенными линейными усилителями, которые работают от батарей местного питания. При включении усилителя дальность телефонных переговоров по половому телефонному кабелю WD-1/TT составляет 53 км в дождливую погоду и до 96 км в сухую. Без усилителя дальность связи уменьшается соответственно до 19 и 29 км.

В качестве буквопечатающих устройств в бригаде используется аппаратура AN/PGC-1 и AN/GGC-3. Первая предназначена для передачи н документированного приема сообщений на узле связи бригады. Ее главный элемент -- буквопечатающий аппарат TT-4A/TG, обеспечивающий призм текстовых сообщений на стандартный лист бумаги со скоростью 60, 66, 75 или 100 слов в минуту.

Аппаратура AN/GGC-3 обеспечивает передачу сообщений непосредственно с клавиатуры (вручную) и с подготовленной заранее перфоленты. Основными ее частями являются буквопечатающий аппарат и реперфоратор-трансмиттер, совмещенные в одном устройстве TT-4A/TG. Они обеспечивают прием сообщений на бумажную лепту со скоростью 60, 66, 75 или 100 слов в минуту.

Американские специалисты считают, что в условиях напряженной боевой обстановки средства радиосвязи бригады ПВО АК СВ ВС США будут использоваться очень активно. По мнению американского командования, бригады ПВО ВС США оснащены достаточным количеством средств радио- и проводной связи, которые должны обеспечивать надежное управление в различных видах боя.

Глава 2. Основные требования и понятия по разработке комплексных моделей

Моделирование - это замещение исследуемого объекта (оригинала) его условным образом или другим объектом (моделью) и изучение свойств оригинала путем исследования свойств модели.

Компьютерное моделирование (КМ) - это математическое (имитационное) моделирование с использованием средств вычислительной техники.

Эффективность применения моделирования может быть достигнута при соблюдении двух условий:

-модель обеспечивает корректное (адекватное) отображение свойств оригинала, существенных с точки зрения исследуемой операции;

-модель позволяет устранить проблемы, присущие проведению измерений на реальных объектах.

Все модели можно разделить на два больших класса: физические и математические (имитационные).

1.Физические модели предлагают, как правило, реальное воплощение тех физических свойств оригинала, которые интересуют лицо, принимающее решение (ЛПР).

2.Математическая модель представляет собой формализованное описание системы (или операции) с помощью некоторого абстрактного языка в виде совокупности математических соотношений или схемы алгоритма.

Необходимо отметить два важных обстоятельства при разработки комплексных моделей:

взаимосвязь между элементами системы и параметрами может быть представлена в виде аналитических зависимостей;

модель можно считать реализуемой и имеющей практическую ценность в том случае, если в ней отражены наиболее влияющие на эффективность свойства реальной системы.

Методология, технологии и инструментальные средства проектирования составляют основу проекта любой комплексной модели. Методология реализуемая конкретные технологии и поддерживающие их стандарты, методики и инструментальные средства, которые обеспечивают процессы разработки комплексных моделей. В настоящее время для построения для разработки любой комплексной модели можно выделить две методологии:

-структурная;

-объектно-ориентированная.

Сущность объектно-ориентированного подхода к разработке модели заключается в ее декомпозиции на взаимодействующие объекты некоторой системы, имитирующие процессы, происходящие в предметной области в рамках поставленной задачи. В такой системе каждый объект, получив в процессе решения задачи некоторое входное воздействие (сообщение) выполняет заранее определенные действия. Передавая сообщение от элемента к элементу, система выполняет необходимые действия.

Объектно-ориентированный подход базируется на трех основных понятиях: объединение данных и методов в объекте; наследование; полиморфизм. При объектно-ориентрованном проектировании моделей определяются абстракции и механизмы, обеспечивающие правильное поведение разрабатываемой модели. Объектная декомпозиция требует большой интеллектуальной работы и лучший способ ее ведения - последовательный интерактивный процесс.

Моделирование всегда предполагает принятие допущений той или иной степени важности. При этом должны удовлетворяться следующие требования к моделям:

-полнота представления данных;

-максимальный состав данных;

-динамичность структуры модели;

-полнота информации, на основе которой принимаются решения, должна быть достоверной и точной, защищенной от возможных непреднамеренных и злоумышленных искажений;

-модель должна быть реализована в едином стиле, интерфейс должен быть стандартным и интуитивно-понятным для лица принимающего решение.

-каждый объект модели должен иметь название и подпись;

-адекватность, то есть соответствие модели исходной реальной системе и учет, прежде всего, наиболее важных качеств, связей и характеристик. Оценить адекватность выбранной модели, особенно, например, на начальной стадии проектирования, когда вид создаваемой системы ещё неизвестен, очень сложно. В такой ситуации часто полагаются на опыт предшествующих разработок или применяют определённые методы, например, метод последовательных приближений;

-точность, то есть степень совпадения полученных в процессе моделирования результатов с заранее установленными, желаемыми. Здесь важной задачей является оценка потребной точности результатов и имеющейся точности исходных данных, согласование их как между собой, так и с точностью используемой модели;

-универсальность, то есть применимость модели к анализу ряда однотипных систем в одном или нескольких режимах функционирования. Это позволяет расширить область применимости модели для решения большего круга задач;

-целесообразная экономичность, то есть точность получаемых результатов и общность решения задачи должны увязываться с затратами на моделирование. И удачный выбор модели, как показывает практика, -- результат компромисса между отпущенными ресурсами и особенностями используемой модели.

Анализ моделей применяемых для создания комплексной модели

По способу отображения различают три основных вида моделей -- эвристические, натурные и математические.

Эвристические модели

Эвристические модели, как правило, представляют собой образы, рисуемые в воображении человека. Их описание ведется словами естественного языка (например, вербальная информационная модель) и, обычно, неоднозначно и субъективно. Эти модели неформализуемы, то есть не описываются формально-логическими и математическими выражениями, хотя и рождаются на основе представления реальных процессов и явлений.

Эвристическое моделирование -- основное средство вырваться за рамки обыденного и устоявшегося. Но способность к такому моделированию зависит, прежде всего, от богатства фантазии человека, его опыта и эрудиции. Эвристические модели используют на начальных этапах проектирования или других видов деятельности, когда сведения о разрабатываемой системе ещё скудны. На последующих этапах проектирования эти модели заменяют на более конкретные и точные.

Натуральные модели

Отличительной чертой этих моделей является их подобие реальным системам (они материальны), а отличие состоит в размерах, числе и материале элементов и т. п. По принадлежности к предметной области модели подразделяют на следующие:

Физические модели. Ими являются реальные изделия, образцы, экспериментальные и натурные модели, когда между параметрами системы и модели одинаковой физической природы существует однозначное соответствие. Выбор размеров таких моделей ведётся с соблюдением теории подобия. Физические модели подразделяются на объёмные (модели и макеты) и плоские (тремплеты):

в данном случае под (физической) моделью понимают изделие или устройство, являющееся упрощённым подобием исследуемого объекта или позволяющее воссоздать исследуемый процесс или явление. Например, предметные модели, как уменьшенные копии оригинала (глобус как модель Земли, игрушечный самолёт с учётом его аэродинамики);

под тремплетом[2] понимают изделие, являющееся плоским масштабным отображением объекта в виде упрощённой ортогональной проекции или его контурным очертанием. Тремплетеотанарные вырезают из плёнки, картона и т. п., и применяют при исследовании и проектировании зданий, установок, сооружений;

под макетом понимают изделие, собранное из моделей и/или тремплетов.

Физическое моделирование -- основа наших знаний и средство проверки наших гипотез и результатов расчётов. Физическая модель позволяет охватить явление или процесс во всём их многообразии, наиболее адекватна и точна, но достаточно дорога, трудоёмка и менее универсальна. В том или ином виде с физическими моделями работают на всех этапах проектирования;

Технические модели;

Социальные модели;

Экономические модели, например, Бизнес-модель;

и т. д.

Математические модели

Математические модели -- формализуемые, то есть представляют собой совокупность взаимосвязанных математических и формально-логических выражений, как правило, отображающих реальные процессы и явления (физические, психические, социальные и т. д.). По форме представления бывают:

аналитические модели. Их решения ищутся в замкнутом виде, в виде функциональных зависимостей. Удобны при анализе сущности описываемого явления или процесса и использовании в других математических моделях, но отыскание их решений бывает весьма затруднено;

численные модели. Их решения -- дискретный ряд чисел (таблицы). Модели универсальны, удобны для решения сложных задач, но не наглядны и трудоемки при анализе и установлении взаимосвязей между параметрами. В настоящее время такие модели реализуют в виде программных комплексов -- пакетов программ для расчета на компьютере. Программные комплексы бывают прикладные, привязанные к предметной области и конкретному объекту, явлению, процессу, и общие, реализующие универсальные математические соотношения (например, расчет системы алгебраических уравнений);

формально-логические информационные модели -- это модели, созданные на формальном языке.

Например:

модель формальной системы в математике и логике как любая совокупность объектов, свойства которых и отношения между которыми удовлетворяют аксиомам и правилам вывода формальной системы, служащей тем самым совместным (неявным) определением такой совокупности;

модель в теории алгебраических систем как совокупность некоторого множества и заданных на его элементах свойств и отношений;

эталонная модель.

Построение математических моделей возможно следующими способами:

аналитическим путём, то есть выводом из физических законов, математических аксиом или теорем;

экспериментальным путём, то есть посредством обработки результатов эксперимента и подборааппроксимирующих (приближённо совпадающих) зависимостей.

Математические модели более универсальны и дешевы, позволяют поставить «чистый» эксперимент (то есть в пределах точности модели исследовать влияние какого-то отдельного параметра при постоянстве других), прогнозировать развитие явления или процесса, отыскать способы управления ими. Математические модели -- основа построения компьютерных моделей и применения вычислительной техники.

Результаты математического моделирования нуждаются в обязательном сопоставлении с данными физического моделирования -- с целью проверки получаемых данных и для уточнения самой модели. С другой стороны, любая формула -- это разновидность модели и, следовательно, не является абсолютной истиной, а всего лишь этап на пути её познания.

Функциональная модель

Функциональная модель предназначена для изучения особенностей работы (функционирования) системы и её назначения во взаимосвязи с внутренними и внешними элементами.

Функция -- самая существенная характеристика любой системы, отражает её предназначение, то, ради чего она была создана. Подобные модели оперируют, прежде всего, с функциональными параметрами. Графическим представлением этих моделей служат блок-схемы. Они отображают порядок действий, направленных на достижение заданных целей (т. н. 'функциональная схема'). Функциональной моделью является абстрактная модель.

Структурная модель

Четкого определения структурной модели не существует. Так, под структурной моделью объекта могут подразумевать:

структурную схему, которая представляет собой упрощенное графическое изображение объекта, дающее общее представление о форме, расположении и числе наиболее важных его элементов и их взаимных связях;

топологическую модель, которая отражает взаимные связи между объектами, не зависящие от их геометрических свойств.

Под структурной моделью процесса обычно подразумевают характеризующую его последовательность и состав стадий и этапов работы, совокупность процедур и привлекаемых технических средств, взаимодействие участников процесса.

По целям исследований

В зависимости от целей исследования выделяют следующие модели:

функциональные. Предназначены для изучения особенностей работы (функционирования) системы, её назначения во взаимосвязи с внутренними и внешними элементами;

функционально-физические. Предназначены для изучения физических (реальных) явлений, используемых для реализации заложенных в систему функций;

модели процессов и явлений, такие как кинематические, прочностные, динамические и другие. Предназначены для исследования тех или иных свойств и характеристик системы, обеспечивающих её эффективное функционирование.

Обоснования применяемых моделей для разработки комплексной модели бригады ПВО АК СВ ВС США

В ходе разработки комплексной модели бригады ПВО АК СВ ВС США применено три вида моделей таких как эвристическая модель, функциональная модель и структурная модель.

В рамках анализа, применяемых в разработке комплексных моделей выявлено следующее, что выбранные модели позволят разработать наиболее информативную и интуитивно понятную комплексную модель, так как выбранные виды обладают следующими достоинствами:

проверяют соответствие результатов физическому (здравому) смыслу. Удобно это делать для частного случая модели, когда решение очевидно. Иногда даже говорят, что ещё перед решением задачи инженер уже должен представлять характер и порядок ожидаемого результата. Но точность такого представления зависит от развитости физического воображения и опыта работы с подобными системами;

проверяют выполнение частных очевидных условий задачи, что также позволяет отсечь неприемлемые решения;

проверяют соблюдение тенденции изменения величин и знаков результатов (монотонность, цикличность, плавность и т. п.);

проверяют правильность размерности полученного результата (если работа ведется с аналитическими зависимостями).

адекватность, то есть соответствие модели исходной реальной системе и учет, прежде всего, наиболее важных качеств, связей и характеристик. Оценить адекватность выбранной модели, особенно, например, на начальной стадии проектирования, когда вид создаваемой системы ещё неизвестен, очень сложно. В такой ситуации часто полагаются на опыт предшествующих разработок или применяют определённые методы, например, метод последовательных приближений;

точность, то есть степень совпадения полученных в процессе моделирования результатов с заранее установленными, желаемыми. Здесь важной задачей является оценка потребной точности результатов и имеющейся точности исходных данных, согласование их как между собой, так и с точностью используемой модели;

универсальность, то есть применимость модели к анализу ряда однотипных систем в одном или нескольких режимах функционирования. Это позволяет расширить область применимости модели для решения большего круга задач;

целесообразная экономичность, то есть точность получаемых результатов и общность решения задачи должны увязываться с затратами на моделирование. И удачный выбор модели, как показывает практика, -- результат компромисса между отпущенными ресурсами и особенностями используемой модели.

Глава 3. Анализ необходимого инструментария для разработки комплексной модели бригады ПВО АК СВ ВС США

Моделирование предметной области является одним из наиболее важных этапов работ при разработке комплексных моделей.

В настоящее время для целей моделирования предметной области на рынке программных продуктов представлен широкий спектр CASE-средств. Наиболее популярными в нашей стране CASE-средствами являются Rational Rose, CA ER/BPwin, Silverrun, Sybase PowerDesigner. Моделирование предметной области в этих средствах имеет больше сходств, чем различий. Однако немаловажным, с нашей точки зрения, является комплексность подхода и использование единой унифицированной нотации не только на этапе моделирования предметной области, но и на последующих этапах разработки комплексной модели, как это имеет место в Rational Rose.

В ходе анализа предметной области и разработке комплексной модели демонстрируется возможный подход к моделированию предметной области с использованием унифицированной нотации, основанный на применении унифицированного языка моделирования (Unified Modeling Language, UML) и гармонично сочетающий в себе достоинства структурных и объектных методов проектирования в Rational Rose.

ERwin

ERwin является одним из CASE средств, позволяющих моделировать бизнес процессы. Он относится к категории I - CASE. ERwin обеспечивает интеграцию моделей верхнего уровня с моделями нижнего уровня. Модели верхнего уровня разрабатываются на начальных стадиях проектирования информационных систем. Модели нижнего уровня разрабатываются на этапе создания программного кода и тестирования.

Основное предназначение ERwin data modeler это моделирование данных, поэтому с точки зрения моделирования бизнес процессов его применение ограничено. Он позволяет создавать модели данных высокого уровня, выполнять автоматическое преобразование этих моделей в модели низкого уровня, генерировать схемы базы данных и описание данных на уровне программного кода.

В качестве стандартов моделирования в ERwin data modeler применяются стандарты IDEF1X и IE (Information Engineering), основанные на диаграммах «сущность-связь». Основные виды моделей бизнес процессов, которые можно создать с помощью ERwin data modeler это - диаграмма потока данных, модель распределения, модель событие/состояние.

Модели данных, которые создаются помощью ERwin data modeler, разделяются на две категории:

Логические модели. Эти модели предназначены для представления элементов в терминах бизнес процессов. Для моделирования применяются диаграмма «сущность-связь», K - B модель (модель, основанная на ключах) и FA модель (полностью определенная модель).

Физические модели. Эти модели предназначены для создания базы данных информационной системы. Они обеспечивают перевод понятий бизнес процессов на уровень понятий ИТ. Для моделирования применяются два вида моделей - трансформационная модель и схематичная модель базы данных (DBMS модель).

ERwin process modeler дает возможность осуществлять функциональное моделирование. Этот модуль поддерживает работу со стандартами моделирования IDEF0, IDEF3 и DFD. С помощью ERwin process modeler можно создать диаграммы функций, диаграммы потока работ и диаграммы потока данных.

Модели, создаваемые с помощью ERwin process modeler, можно разделить на следующие категории:

Процессные модели. Включают в себя модели, построенные на основе IDEF0, IDEF3 и DFD;

Модели типа «плавательные дорожки». Они позволяют наглядно представить и оптимизировать комплексные процессы;

Организационные модели. С помощью этих диаграмм в ERwin process modeler можно определять роли и ответственность в бизнес процессах;

Модели устойчивости процесса. Эти модели включают в себя стоимостной анализ (ABC - модели) и динамические модели. Динамические модели показывают дискретное изменение состояний процесса в зависимости от моделируемых событий.

ВОЗМОЖНОСТИ ERWIN

Несмотря на то, что в последних версиях ERwin не поддерживаются средства функционального моделирования процессов, этот продукт обладает достаточно большими возможностями по моделированию. Он позволяет представить модели данных бизнес процессов в виде, доступном для понимания как бизнес аналитикам, так и разработчикам информационных систем.

CASE средство CA ERwin r9 обладает следующими возможностями, важными для моделирования бизнес процессов:

Графическое представление комплексных структур данных. За счет графических средств ERwin можно в автоматическом режиме создавать модели, которые обеспечивают наглядное представление всей структуры данных;

Применение стандартных элементов. В ERwin предусмотрен набор типовых моделей (референтные модели), которые позволяют повысить эффективность работы и исключить ошибки дублирования информации;

Сравнение моделей данных и баз данных. За счет этого инструмента есть возможность провести автоматическое сравнение и синхронизацию элементов бизнес процессов (из моделей данных) с элементами базы данных;

Интеграция с другими средствами моделирования. ERwin обладает широкими возможностями по экспорту/импорту моделей. За счет встроенных средств есть возможность обмениваться моделями с другими средствами моделирования, в том числе, поддерживающих UML нотации.

ПРЕИМУЩЕСТВА ERWIN

Преимущества, предоставляемые ERwin, можно рассматривать по отношению к CASE средствам, направленным на моделирование данных. С этой точки зрения у пакета CA ERwin r9 существуют следующие преимущества:

Возможность взаимодействия пользователей. ERwin предоставляет различные возможности по обмену информацией между ролями внутри организации. За счет web портала бизнес аналитики и технические специалисты могут получать доступ к моделям данных в понятных для них представлениях;

Стандартные представления элементов. Для обеспечения единства представления элементов моделей данных в ERwin используются стандартизованные представления имен объектов, стандартизованные типы данных и стандартные образцы моделей (референтные модели).

UML

UML (англ. Unified Modeling Language -- унифицированный язык моделирования) -- язык графического описания для объектного моделирования в области разработки программного обеспечения. UML является языком широкого профиля, это -- открытый стандарт, использующий графические обозначения для создания абстрактной модели-системы, называемой UML-моделью. UML был создан для определения, визуализации, проектирования и документирования, в основном, программных систем. UML не является языком программирования, но на основании UML-моделей возможна генерация кода. Использование UML не ограничивается моделированием программного обеспечения. Его также используют для моделирования процессов, системного проектирования и отображения организационных структур.

UML позволяет также разработчикам программного обеспечения достигнуть соглашения в графических обозначениях для представления общих понятий (таких как класс, компонент, обобщение (англ. generalization), агрегация (англ. aggregation) и поведение) и больше сконцентрироваться на проектировании и архитектуре.

Преимущество UML

UML объектно-ориентирован, в результате чего методы описания результатов анализа и проектирования семантически близки к методам программирования на современных объектно-ориентированных языках;

UML позволяет описать систему практически со всех возможных точек зрения и разные аспекты поведения системы;

Диаграммы UML сравнительно просты для чтения после достаточно быстрого ознакомления с его синтаксисом;

UML расширяет и позволяет вводить собственные текстовые и графические стереотипы, что способствует его применению не только в сфере программной инженерии;

UML получил широкое распространение и динамично развивается.

Критика UML

Несмотря на то, что UML -- достаточно широко распространённый и используемый стандарт, его часто критикуют из-за следующих недостатков:

Избыточность языка. UML часто критикуется, как неоправданно большой и сложный. Он включает много избыточных или практически неиспользуемых диаграмм и конструкций. Чаще это можно услышать в отношении UML 2.0, чем UML 1.0, так как более новые ревизии включают больше «разработанных-комитетом» компромиссов.

Неточная семантика. Так как UML определён комбинацией себя (абстрактный синтаксис), OCL (языком описания ограничений -- формальной проверки правильности) и Английского (подробная семантика), то он лишен скованности, присущей языкам, точно определённым техниками формального описания. В некоторых случаях абстрактный синтаксис UML, OCL и Английский противоречат друг другу, в других случаях они неполные. Неточность описания самого UML одинаково отражается на пользователях и поставщиках инструментов, приводя к несовместимости инструментов из-за уникального трактования спецификаций.

Проблемы при изучении и внедрении. Вышеописанные проблемы делают проблематичным изучение и внедрение UML, особенно когда руководство насильно заставляет использовать UML инженеров при отсутствии у них предварительных навыков[12].

Только код отражает код. Ещё одно мнение -- что важны рабочие системы, а не красивые модели. Как лаконично выразился Джек Ривс, «The code is the design» («Код и есть проект»)[13][14]. В соответствии с этим мнением, существует потребность в лучшем способе написания ПО; UML ценится при подходах, которыекомпилируют модели для генерирования исходного или выполнимого кода. Однако этого всё же может быть недостаточно, так как UML не имеет свойств полноты по Тьюрингу и любой сгенерированный код будет ограничен тем, что может разглядеть или предположить интерпретирующий UML инструмент.

Кумулятивная нагрузка/Рассогласование нагрузки (Cumulative Impedance/Impedance mismatch). Рассогласование нагрузки -- термин из теории системного анализа для обозначения неспособности входа одной системы воспринять выход другой. Как в любой системе обозначений UML может представить одни системы более кратко и эффективно, чем другие. Таким образом, разработчик склоняется к решениям, которые более комфортно подходят к переплетению сильных сторон UML и языков программирования. Проблема становится более очевидной, если язык разработки не придерживается принципов ортодоксальной объектно-ориентированной доктрины (не старается соответствовать традиционным принципам ООП).

Пытается быть всем для всех. UML -- это язык моделирования общего назначения, который пытается достигнуть совместимости со всеми возможными языками разработки. В контексте конкретного проекта, для достижения командой проектировщиков определённой цели, должны быть выбраны применимые возможности UML. Кроме того, пути ограничения области применения UML в конкретной области проходят через формализм, который не полностью сформулирован, и который сам является объектом критики.

Размещено на Allbest.ru

...