- •Оглавление
- •Глава 1. Основы системного анализа 4
- •Глава 2. Основы оценки сложных систем 34
- •Глава 3. Примеры концептуальных моделей и методик оценивания систем 75
- •Глава 4. Основы управления 89
- •Глава 5. Математический инструментарий в управлении проектами с учётом рисков 127
- •Основы системного анализа
- •1.1. Сущность автоматизации управления в сложных системах
- •1.1.1. Структура системы с управлением
- •1.1.2. Пути совершенствования систем с управлением
- •1.1.3. Цель автоматизации управления
- •1.2. Основные понятия системного анализа
- •1.2.1. Задачи системного анализа
- •1.2.2. Понятие системы как семантической модели
- •1.2.3. Классификация систем
- •1.2.4. Основные определения системного анализа
- •1.3. Модели сложных систем
- •1.3.1. Классификация видов моделирования систем
- •1.3.2.Принципы и подходы к построению математических моделей
- •1.3.3. Этапы построения математической модели
- •1.4. Принципы и структура системного анализа
- •1.4.1. Принципы системного анализа
- •1.4.2. Структура системного анализа
- •Формирование общего представления системы
- •Основы оценки сложных систем
- •2.1. Основыные типы шкал измерения
- •2.1.1. Понятие шкалы
- •2.1.2. Шкалы номинального Типа
- •2.1.3. Шкалы порядка
- •2.1.4. Шкалы интервалов
- •2.1.6. Шкалы отношений
- •2.1.6 Шкалы разностей
- •2.1.7. Абсолютные шкалы
- •2.2. Обработка характеристик, измеренных в разных шкалах
- •2.3. Показатели и критерии оценки систем
- •2.3.1. Виды критериев качества
- •Соотношение понятий качества и эффективности систем
- •2.3.2. Шкала уровней качества систем с управлением
- •2.3.3. Показатели и критерии эффективности функционирования систем
- •2.4. Методы оценивания систем разделяются на качественные и количественные.
- •2.4.1 Методы типа «мозговая атака» или «коллективная генерация идей»
- •2.4.2. Методы типа сценариев
- •2.4.3. Методы экспертных оценок
- •2.4.4. Методы типа дельфи
- •2.4.5. Методы типа дерева целей
- •2.4.6. Морфологические методы
- •2.5. Методы количественного 0ценивания систем
- •2.5.1. Оценка сложных систем на основе теории полезности
- •2.5.2. Оценка сложных систем в условиях определенности
- •2.5.3. Оценка сложных систем в условиях риска на основе функции полезности
- •Данные для оценки вычислительной сети
- •2.5.4. Оценка сложных систем в условиях неопределенности
- •Оценка эффективности для неопределенных операций
- •Матрица эффективности программных продуктов
- •Матрица потерь
- •Сравнительные результаты оценки систем
- •2.5.5. Оценка систем на основе модели ситуационного управления
- •Примеры концептуальных моделей и методик оценивания систем
- •3.1. Способы измерения компьютерных систем
- •3.2. Тесты dhrystone, linpack и «ливерморские циклы»
- •3.3. Методика spec
- •3.4. Тест icomp 2.0 для оценки эффективности микропроцессоров intel
- •3.5. Методика aim
- •3.6. Методика оценки скорости обработки транзакций
- •3.7. Методика оценки графических возможностей
- •3.8. Методика оценки производительности суперкомпьютеров
- •3.9 Методика оценки конфигураций web
- •Основы управления
- •4.1. Общие положения
- •4.1.1. Аксиомы теории управления
- •4.1.2. Принцип необходимого разнообразия эшби
- •4.2. Модели основных функций организационно-технического управления
- •4.2.1. Содержательное описание функций управления
- •4.2.2. Модель общей задачи принятия решении
- •4.2.3. Модель функции контроля
- •4.2.4. Методы прогнозирования
- •4.2.5. Модель функции планирования
- •4.2.6. Модели функции оперативного управления
- •4.3. Организационная структура систем с управлением
- •4.3.1. Понятие структуры системы
- •4.3.2. Понятие организационной структуры и ее основные характеристики
- •4.3.3. Виды организационных структур
- •4.4. Качество управления
- •4.4.1. Степень соответствия решений состояниям объекта управления
- •4.4.2. Критерии ценности информации и минимума эвристик
- •4.4.3. Требования к управлению в системах специального назначения
- •Математический инструментарий в управлении проектами с учётом рисков
- •5.1. Предварительный выбор объекта инвестирования с помощью дерева решений
- •5.1.1. Понятие экономического риска
- •5.1.2. Понятие инвестиционного проекта
- •5.1.3. Примеры задач по привлечению инвесторов
- •5.1.4. Анализ и решение задач с помощью дерева решений
- •5.1.5. Пример процедуры принятия решения
- •5.2. Прогнозирование реализации инвестиционного проекта с помощью логистических кривых
- •5.2.1. Логистичекий подход при решении задач управления материальными и денежными потоками
- •5.2.2. Система управления процессом реализации инвестиционного проекта
- •5.2.3. Основные тренды переходного процесса
- •5.2.4. Выбор варианта освоения инвестиций
- •5.3. Теория дискретного управления для анализа экономических систем
- •5.3.1. Дискретная система и ее передаточная функция
- •5.3.2. Передаточная функция экономической системы
- •5.3.3. Модель в контуре управления экономической системы
- •5.3.4. Двушкальные системы
- •5.4. Модель анализа устойчивости инвестиционного процесса
- •5.4.1. Базовый инструментарий оценки устойчивости процесса освоения инвестиций
- •5.4.2. Перечисление инвестиционных сумм частями
- •5.4.3. Критерий устойчивости инвестиционного процесса
- •5.5. Методика определения объема финансирования с учетом устойчивости инвестиционного процесса
4.4.3. Требования к управлению в системах специального назначения
В современном мире иногда возникают ситуации, препятствующие нормальному развитию объектов экономики, граждан страны или целого государства, которые осуществляют свою деятельность в соответствии с действующим законодательством и международными правилами. Обычно говорят, что возникают угрозы их нормальной деятельности. Угрозу может создавать какой-то процесс, заранее неизвестный и развивающийся поначалу незаметно (скрытно). Развитие такого процесса не всегда укладывается в рамки законов страны.
Поэтому в развитых странах принимаются специальные законы, кодексы или законодательные концепции о безопасности. Процессы, создающие угрозу, обычно являются: в бизнесе — недобросовестным конкурентом, в военном деле — вероятным противником, при обеспечении безопасности от стихийных бедствий и промышленных катастроф — чрезвычайными ситуациями и др. Далее, только для определенности, мы будем использовать слово «противник», не раскрывая его сущность.
Государства, крупные банки и мощные корпорации создают системы специального назначения для обеспечения безопасности своих подразделений (органов управления), клиентов и граждан. Основными требованиями, предъявляемыми к управлению в таких системах, являются устойчивость, непрерывность, оперативность и скрытность.
Устойчивость. Это способность системы к сохранению значений характеристик при воздействии возмущений. Понятие относится к конкретным функциям систем управления. Так, управление может быть устойчиво по отношению к одним возмущениям и неустойчиво по отношению к другим, например по отношению к иностранным техническим разведкам обеспечивать скрытность передачи информации, но не обеспечивать скрытность ее обработки.
Устойчивость наиболее глубоко изучена для детерминированных и стохастических систем, рассматриваемых в теории автоматического управления. В ней применяются различные показатели устойчивости: устойчивость по Ляпунову, устойчивость по вероятности, практическая устойчивость, орбитальная устойчивость и т.д. При этом предполагается, что случайными факторами можно пренебречь или они носят характер малой помехи, как это имеет место, например, во многих системах автоматического регулирования. Однако такое допущение неправомерно в сложных системах, которым противостоит активный противник, имеющий первоочередной целью уничтожение (подавление) системы управления.
В общей теории систем понятие устойчивости формализуется на основе понятия окрестности.
Пусть F:DЕ — заданное отображение, где D — множество причин для каких-либо явлений, Е — множество следствий, вытекающих из этих причин; D и E — заданные семейства подмножеств D и Е соответственно. Кроме того, имеется причинно-следственная пара элементов — декартово произведение и .
Тогда пара называется устойчивой относительно D и E в том и только в том случае, если
,
причем — системы окрестностей точек относительно D и E соответственно.
Представленное выражение означает, что для каждой совокупности состояний а системы, принадлежащей окрестности состояний , существует по крайней мере одна совокупность воздействий , принадлежащая окрестности воздействий , такая, что при любом воздействии d из заданной совокупности состояние е не выйдет за пределы окрестности . Иначе говоря, небольшие отклонения d не могут привести к большим отклонениям е относительно определенного типа возмущений.
В таких системах управления выделяют три группы подмножеств D и E, определяющие устойчивость управления относительно реакции на воздействия противника и внешней среды:
• воздействия всех средств противника, предназначенных для нанесения ущерба (значительного или невосполнимого убытка, поражения, приведения в состояние недееспособности или банкротства);
• воздействия всех видов помех, например атмосферных и промышленных помех, целенаправленных или провокационных (ложных) действий противника на рынке;
• климатические, атмосферные и другие воздействия, влияющие на техническое состояние (эксплуатационные характеристики) средств управления.
Таким образом, для систем специального назначения под устойчивостью понимается комплексное свойство управления, характеризуемое живучестью, помехоустойчивостью и надежностью.
Живучесть — способность системы выполнять поставленные задачи в условиях воздействия всех средств поражения противника.
Помехоустойчивость — способность системы выполнять поставленные задачи в условиях воздействий всех видов помех.
Надежность — способность системы выполнять поставленные задачи, сохраняя эксплуатационные характеристики в норме на протяжении заданного периода времени.
Обобщенным показателем устойчивости может служить коэффициент исправной работы КИ — вероятность того, что система будет работоспособна в любой произвольно выбранный момент времени. Коэффициент КИ вычисляется как отношение суммы периодов исправной работы tИ к общей продолжительности эксплуатации системы Т:
KИ=tИ/Т.
Кроме коэффициента исправной работы используют коэффициент простоя
KП = 1 - KИ.
Устойчивость обеспечивается комплексом организационно-технических мероприятий, в том числе созданием разветвленной системы и взаимозаменяемостью пунктов управления (ПУ).
Непрерывность. Это способность органов управления доводить решения по выполнению задач до объектов управления в любой произвольно выбранный момент времени. Обеспечивается постоянным знанием органами управления оперативной обстановки, организацией круглосуточных дежурств персонала ПУ, выполнением требований постоянной готовности, мобильности, устойчивости, пропускной способности и скрытности систем обмена информацией.
Оперативность. Это способность системы управления преобразовывать информацию в соответствии с темпом изменения ситуации.
Критерии оценки оперативности задаются ограничениями на длительность цикла управления.
Если ввести допущения, что все процессы, составляющие цикл управления, выполняются последовательно, а их длительности являются детерминированными величинами, то длительность цикла управления в системе найдется как
tц=tфу
где tфу — время на выполнение функций управления.
После получения решения управляемому объекту потребуется время на его исполнение (tИ). Тогда общая длительность функционирования системы Т, соответствующая одному циклу управления, будет равна
Т= tц + tИ
На практике требования к tц задаются в виде одного из двух критериев.
Первый из них определяется как
tц ≤ Tдоп,
где Тдоп— допустимая длительность одного цикла управления, определяемая на основе нормативов управленческого труда.
Такие нормативы определяют временные рамки выполнения основных функций управления.
Второй критерий формулируется как
tц = min(tц).
Он требует сокращения времени до минимума исходя из конкретных условий ситуации, например, при организации принятия решений и информационного обмена в условиях чрезвычайных ситуаций.
В реальных системах составляющие цикла управления являются случайными величинами. Поэтому выполнение неравенства tц ≤ Tдоп приобретает вероятностный смысл:
р(tц ≤ Тдоп ) ≥рзадан.
где рзадан — заданное значение вероятности своевременной реализации цикла управления.
Точное аналитическое решение задачи определения р(tц ≤ Тдоп ) может быть получено только в относительно простых случаях. На практике обычно вероятность р(tц ≤ Тдоп) определяется одним из приближенных способов.
Оперативность управления обеспечивается распределением задач и зон ответственности между ОУ, распараллеливанием функций, сокращением времени передачи, обработки, принятия решений. Считается, что основной путь повышения оперативности состоит в автоматизации функций управления.
Скрытность (или конфиденциальность). Это свойство системы управления сохранять в тайне факт, время, место преобразования информации, ее содержание и принадлежность к конкретному органу управления.
Это свойство пересекается с безопасностью информации — способностью противостоять попыткам несанкционированного доступа, модификации и уничтожения информации. Критерии оценки этого показателя рассматриваются в специальных дисциплинах.
Скрытность достигается криптографическими (шифрование) и некриптографическими мерами, такими, как ограничение доступа к информации, маскировка и др.
С внедрением автоматизированных систем управления специального назначения в состав основных требований включается качество принимаемых решений. Требования по качеству принимаемых решений рассматриваются в рамках теории семантической и прагматической информации.
Кроме того, в таких системах к группам воздействий, учитываемых при определении устойчивости управления, добавляют еще одну группу — информационные воздействия — специальные программные воздействия на компьютерные средства, в том числе программные вирусы, дезинформация и др.
Поэтому для ИС специального назначения в понятие устойчивости включается понятие информационной живучести, означающее способность выполнять поставленные задачи в условиях информационных воздействий противника.