Способ моделирования целевых программ создания технических систем

Изобретение относится к области моделирования процессов создания сложных технических систем.

Создание технических систем военного назначения, в частности образцов вооружения и военной техники (ВВТ), в Российской Федерации осуществляется в соответствии с государственной программой вооружения, разрабатываемой на основе принципов программно-целевого планирования. Программно-целевое планирование создания ВВТ - система мероприятий и целенаправленных действий федеральных органов исполнительной власти по разработке программных документов и планов, направленных на скоординированное по целям, ресурсам, времени, средствам и техническим направлениям развития системы вооружения в целях технического оснащения ВС РФ.

Программно-целевой метод планирования создания технических систем позволяет определить совокупность мероприятий, выполняемых предприятиями-исполнителями программы создания технических систем, на определенном отрезке времени и установить последовательность их выполнения с учетом реального обеспечения программы людскими, материальными и финансовыми ресурсами. При этом задача планирования тесно взаимосвязана с задачей прогнозирования в части, касающейся оценки реализуемости программы создания технических систем, что обуславливает необходимость ее заблаговременного моделирования. Помимо оценки реализуемости моделирование предназначено для периодической корректировки программы создания технических систем при уточнении среднесрочных и долгосрочных прогнозов влияния политических, военно- и научно-технических, экономических и производственных факторов на условия создания технических систем, что является необходимым условием обеспечения адаптивного характера развития технических систем.

Известно научно-методическое обеспечение мероприятий технического оснащения ВС РФ, основанное на методологии программно-целевого планирования, включающее [Буренок В.М., Косенко Α.Α., Лавринов Г.А. Техническое оснащение Вооруженных Сил Российской Федерации: организационные, экономические и методологические аспекты. Монография. М.: Издательский дом «Граница», 2007. с. 344-362]:

1. Математическую постановку задачи обоснования основных направлений развития перспективных образцов вооружения и военной техники, предусматривающую:

моделирование прогнозирования значений тактико-технических характеристик (ТТХ) образца ВВТ на основе их обобщенных характеристик;

моделирование обоснования уровней технического развития образца (комплексов, систем) ВВТ;

моделирование восстановления значений ТТХ перспективных образцов ВВТ по заданной обобщенной характеристике;

моделирование формирования перспективной системы вооружения.

2. Методический подход к обоснованию долгосрочных планов развития вооружения и военной техники.

Недостатком существующего научно-методического обеспечения программно-целевого планирования являются:

отсутствие стандартизованного представления информации о предметной области при создании различных типов ВВТ;

отсутствие подходов к моделированию возможностей предприятий-исполнителей программ создания ВВТ, затрудняющее оценку реализуемости программ создания ВВТ.

Известен подход к математическому описанию сложных систем, таких как целевая программа создания технических систем, на основе теоретико-множественного представления значимых факторов в виде объектов и отношений между ними [Месарович М., Такахара Я. Общая теория систем: математические основы. М.: Издательство «Мир», 1978. с. 21-36].

Описание предметной области процесса создания технических систем в виде соответствующих групп объектов позволяет организовать представление информации о процессе создания технических систем в виде таблиц базы данных с атрибутами, соответствующими свойствам объектов.

Однако применение данного подхода для моделирования целевых программ создания технических систем неизвестно из существующего уровня техники.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ моделирования процессов управления техническими средствами (Россия, патент №2331096, G05B 17/00, G06G 7/62, опубл. 10.08.2008 г.), заключающийся в моделировании канала связи, моделировании формирования базы данных своих технических средств (ТС), объектов воздействия и условий обстановки, моделировании анализа данных на полноту, моделировании при необходимости доопределения данных об объектах воздействия, моделировании идентификации объектов воздействия, моделировании классификации объектов воздействия, моделировании определения приоритетов объектов воздействия, моделировании формирования списка объектов воздействия в соответствии с полученными значениями их приоритетов, моделировании оценки эффективности осуществления воздействия на внесенные в список приоритетных объекты воздействия штатными ТС, моделировании формирования случайным образом списка ТС, значения эффективности которых оказались достаточными для осуществления воздействия на объекты из сформированного списка, моделировании распределения объектов для осуществления воздействия между ТС путем последовательного попарного соотнесения объектов воздействия и ТС из соответствующих сформированных списков, моделировании формирования целеуказания штатным ТС для осуществления воздействия на выбранные объекты, моделировании формирования команд управления в виде управляющих сигналов и передачи их техническим средствам.

Моделирование формирования базы данных, анализа данных на полноту и доопределения их при необходимости позволяет прогнозировать результаты исследуемого процесса (например, реализуемость программы создания технических систем) в различных условиях либо при изменении условий.

Недостатком данного способа является его ориентированность на процессы управления воздействия техническими средствами на различные объекты (конфликтные процессы), что не дает возможности использовать его для моделирования процессов управления созданием технических средств, в которых организуется взаимодействие различных исполнителей для достижения общей цели (процессы синтеза), и оценивания реализуемости программ создания образца технических систем.

Требуемым техническим результатом является расширение функциональных возможностей моделирования целевых программ создания технических систем за счет моделирования результата реализации программы создания технических систем при изменении целевых ТТХ образца технических систем, характеристик предприятий-исполнителей и ресурсного обеспечения при различных сценариях изменения экономических, производственно-технологических и военно-политических условий выполнения программы.

Требуемый результат достигается за счет применения заявляемого способа, предусматривающего моделирование формирования базы данных объектов групп «Цели», «Исполнители», «Задачи», «Техническая система», «Ресурсы», моделирование анализа данных на полноту, моделирование доопределения данных об объектах, отличающегося от уже известных тем, что осуществляется моделирование отношений, характеризующих взаимосвязь объектов «Цели» и «Исполнители», моделирование отношений, характеризующих взаимосвязь объектов «Цели» и «Задачи», моделирование отношений, характеризующих взаимосвязь объектов «Цели» и «Задачи», моделирование отношений, характеризующих взаимосвязь объектов «Цели» и «Техническая система», моделирование отношений, характеризующих взаимосвязь объектов «Исполнители» и «Задачи», моделирование отношений, характеризующих взаимосвязь объектов «Задачи» и «Техническая система», моделирование отношений, характеризующих взаимосвязь объектов «Задачи» и «Техническая система», моделирование отношений, характеризующих взаимосвязь объектов «Ресурсы» и «Исполнители», моделирование отношений, характеризующих взаимосвязь объектов «Ресурсы» и «Задачи», моделирование отношений, характеризующих взаимосвязь объектов «Ресурсы» и «Техническая система», моделирование прогнозируемого изменения параметров объектов групп «Цели», «Исполнители», «Задачи», «Техническая система», «Ресурсы», моделирование результата реализации программы создания образца ВВТ.

Сущность заявляемого способа заключается в следующем.

В соответствии с теоретико-множественным подходом предлагаемый способ моделирования целевых программ создания образца ВВТ основан на формализации процессов создания ВВТ посредством моделирования следующих групп объектов:

- «Цели» S^цел - множество объектов, отражающих требуемое состояние технической системы, которое должно быть достигнуто в результате процессов их создания;

- «Исполнители» S^исп - множество объектов, описывающих участников процесса создания технической системы, непосредственно выполняющих функции разработки и производства;

- «Задачи» S^зад - множество объектов, отражающих мероприятия, которые должны быть выполнены исполнителями в процессе создания технической системы;

«Техническая система» S^ТС – множество объектов, характеризующих прогнозируемый результат создания технической системы;

- «Ресурсы» S^рес - множество объектов, описывающих ресурсы, выделяемые для обеспечения процессов создания технической системы.

Для достижения требуемого технического результата производится моделирование формирования базы данных объектов группы «Цели» посредством анализа сопроводительной документации к программе создания технической системы, создания в базе данных ЭВМ таблицы с атрибутами, соответствующими целевым ТТХ создаваемой технической системы, ввода предельно допустимых (минимальных/максимальных) значений данных атрибутов, а также указания в соответствующем атрибуте требуемого срока создания технической системы.

Далее производится моделирование формирования базы данных объектов группы «Исполнители» посредством создания в базе данных ЭВМ таблицы с атрибутами «Индекс исполнителя», «Наименование», «Возможности исполнителя», «Обязательства исполнителя», «Выделяемый ресурс». Для каждого из предприятий-исполнителей программы создания технической системы производится заполнение таблицы базы данных посредством указания в соответствующих атрибутах индекса исполнителя (его порядкового номера при заполнении базы данных), его наименования, индексов мероприятий, которые могут быть выполнены данным предприятием, индексов мероприятий, которые должны быть выполнены предприятием в соответствии с текущим вариантом программы создания технической системы, и объема ресурсного (финансового) обеспечения, выделяемого данному предприятию для выполнения мероприятий программы.

Затем производится моделирование формирования базы данных объектов группы «Задачи» посредством создания в базе данных ЭВМ таблицы с атрибутами «Наименование», «Индекс задачи», «Исполнитель», «Стоимость», «Срок выполнения» и атрибутами, соответствующими ТТХ технической системы. Для каждого из мероприятий, спланированных в программе создания технической системы, в таблицу соответственно заносятся: условное наименование мероприятия, индекс мероприятия, индекс предприятия-исполнителя данного мероприятия, стоимость выполнения мероприятия, планируемый срок его выполнения, значения ТТХ технической системы, которые должны быть достигнуты в результате выполнения мероприятия.

После чего производится моделирование формирования базы данных объекта «Техническая система» посредством создания в базе данных ЭВМ таблицы с атрибутами, соответствующими ТТХ создаваемой технической системы, а также атрибутами «Срок создания», «Стоимость». Далее в таблицу заносятся значения ТТХ, отражающие планируемые результаты создания технической системы в результате выполнения соответствующих мероприятий программы.

Далее производится моделирование формирования базы данных объекта «Ресурсы» посредством создания в базе данных ЭВМ таблицы с атрибутами «Объем ресурсов», «Индекс исполнителя», «Индекс задачи», после чего производится заполнение таблицы исходя из имеющихся данных о распределении ресурсов внутри программы.

После создания и заполнения таблиц производится моделирование анализа данных на полноту, заключающееся в анализе средне- и долгосрочных прогнозных документов, определяющих условия реализации программы создания технической системы, и формировании нескольких сценариев возможного изменения целевых ТТХ технической системы, характеристик предприятий-исполнителей и ресурсного обеспечения программы создания технической системы.

После моделирования анализа данных на полноту производится моделирование доопределения данных об объектах посредством создания в таблицах базы данных, хранящих информацию об объектах групп «Цели», «Исполнители» и «Ресурсы», дополнительных записей, соответствующих сформированным сценариям изменения условий реализации программы создания технической системы.

После моделирования доопределения данных производится моделирование отношений, характеризующих взаимосвязь объектов «Исполнители» и «Задачи», в целях отражения информации о том, какие из возможных мероприятий могут быть выполнены возможными исполнителями. Моделирование осуществляется посредством выполнения SQL запроса к таблицам, содержащим данные объектов «Исполнители» и «Задачи», формирования на основе этого запроса новой таблицы базы данных, создания в полученной таблице атрибута «Взаимосвязь» и заполнения его в зависимости от значений характеристик объектов. Например, результатом моделирования отношений, характеризующих взаимосвязь двух объектов группы «Исполнители» и трех объектов группы «Задачи», может являться следующая таблица.

Далее посредством аналогичного выполнения SQL запросов и форматирования получаемых таблиц производится моделирование отношений, характеризующих взаимосвязь объектов «Цели» и «Исполнители», моделирование отношений, характеризующих взаимосвязь объектов «Цели» и «Задачи», моделирование отношений, характеризующих взаимосвязь объектов «Цели» и «Задачи», моделирование отношений, характеризующих взаимосвязь объектов «Цели» и «Техническая система», моделирование отношений, характеризующих взаимосвязь объектов «Задачи» и «Техническая система», моделирование отношений, характеризующих взаимосвязь объектов «Задачи» и «Техническая система», моделирование отношений, характеризующих взаимосвязь объектов «Ресурсы» и «Исполнители», моделирование отношений, характеризующих взаимосвязь объектов «Ресурсы» и «Задачи», моделирование отношений, характеризующих взаимосвязь объектов «Ресурсы» и «Техническая система».

После моделирования отношений производится моделирование прогнозируемого изменения параметров объектов групп «Цели», «Исполнители», «Задачи», «Техническая система», «Ресурсы» посредством последовательного выбора и закрепления объектов каждой группы в соответствии с каждым из сценариев. Для этого в таблице к соответствующим группам объектов добавляется поле «Оцениваемый вариант программы», затем записи таблиц, соответствующие текущему сценарию, отмечаются в поле «Оцениваемый вариант программы» значением 1, остальные записи - значением 0.

После моделирования прогнозируемого изменения параметров объектов групп «Цели», «Исполнители», «Задачи», «Техническая система», «Ресурсы» для каждого из сценариев изменения условий реализации программы производится моделирование результата реализации программы создания технической системы посредством проверки выполнения всех отношений между группами объектов. В случае нарушения выполнения какого-либо из отношений (отсутствия отметки о взаимосвязи объектов в таблице, моделирующей отношение) делается вывод о нереализуемости программы создания образца ВВТ в данных условиях.

Таким образом требуемый технический результат достигается посредством моделирования различных условий реализации программы создания технической системы и проверки на реализуемость программы при различных комбинациях исходных данных.

Также предлагаемый способ моделирования целевых программ создания образца вооружения и военной техники может быть использован для создания объектно-ориентированной модели в различного рода программных комплексах информационной поддержки принятия решений при создании сложных технических систем и формировании проекта государственной программы вооружения и государственного оборонного заказа.

Предлагаемое техническое решение промышленно применимо, так как основано на компьютерной технике и средствах моделирования, широко использующихся в системах моделирования процессов.