Рис. 3.1. Схема восхождения от абстрактной к конкретной модели операции (боевых действий)

Термин «конкретный» не является синонимом чувственной нагляд­ности знаний о предмете.

Конкретность знаний о предмете неразрывно связана с объемом зна­ний человека, которые определяют его способность уяснить многооб­разное в данном предмете. Процесс уяснения конкретного состоит в уяснении связей с окружающими явлениями и процессами.

Если «конкретное» - многообразное знание о единичном, то «абст­рактное» - это одностороннее знание о множестве.

«Абстрактное» отражает одно свойство реального мира, которое воспринимается как целостное и неделимое.

Конкретное выступает как объединение множества абстракций. «Аб­страктное» и «конкретное» - парная категория.

Если пара «абстрактное - конкретное» отвечает на вопрос, как фор­мируется знание, то другая пара «индукция - дедукция» - как идет раз­витие этих знаний, каков способ получения новых знаний.

Индукция - метод получения новых знаний путем анализа эмпириче­ских фактов, способ логического вывода от частного к общему.

Дедукция - то же, но от общего к частному.

При дедуктивном подходе категориальная пара делит целостность на части в соответствии с содержанием каждой из них, что делает процесс

анализа целенаправленным и позволяет исследовать процесс (объект) со многих точек зрения.

Существенность (важность) найденных между частями целого гра­ниц зависит от объема ранее накопленных знаний об объекте, его частях и свойствах. Чем больше объем этих знаний, тем глубже и полнее ана­лиз процессов, протекающих на границах.

Членение исследуемого объекта заканчивается в двух случаях:

- цель исследований выполнена;

- исчерпан запас знаний коллективного разума, исследователь дос­тиг предела научных знаний.

На этом исчерпываются возможности дедуктивного анализа и за­вершается первый отрезок восхождения от абстрактного к конкретному, а основой дальнейшего исследования становится индукция. Исследова­тель приступает к изучению процесса (объекта) с помощью "всех дос­тупных ему средств: наблюдения, сбора и обработки информации, набора статистики, натурного и математического моделирования.

Анализируя уже выделенные части целого и их взаимосвязи, иссле­дователь переходит к синтезу.

В процессе перехода от частного к целому выявляются внутренние закономерности, определяющие свойства и судьбу целого. Результатом этих работ в случае успеха являются новые абстракции, позволяющие расширить зону познанного.

Метод восхождения от абстрактного к конкретному, объединенный с математическим аппаратом, является основой для исследования и прак­тического использования результатов при управлении силами.

Итак, обобщим вышесказанное.

Командующий (командир) после получения приказания от выше­стоящего органа управления на выполнение боевой задачи вырабатыва­ет замысел, который является абстрактной моделью будущей операции (БД). Для перехода от замысла к решению он разделяется на элементы (составные части), к каждому из которых применяются теоретические или физические модели. Таким образом осуществляется дедукция в ин­тересах анализа процесса или объекта со многих точек зрения, выявле­ния основных свойств и существенных связей между элементами замысла. После этого осуществляется синтез решения на операцию (БД) путем индуктивного подхода к исследуемому процессу.

Говоря о работе командующего (командира) и штаба при принятии решения, следует иметь в виду две главные составляющие этого слож­ного процесса: подготовку исходных данных и формулирование (приня­тие) решения командующим (командиром).

В подготовке данных для принятия решения участвуют практически все органы управления в соответствии с их функциональным предна­значением. Логика принятия решения при управлении силами основы­вается на строгой последовательности анализа данных обстановки с последующим синтезом отдельных элементов, а затем и решения в це­лом.

Длительной практикой боевой подготовки флотов установлена опре­деленная логическая последовательность в работе командующего (ко­мандира) и штаба по выработке и принятию решения (рис. 3.2).

При планировании операций и боевых действий с помощью абст­рактных и теоретических моделей стараются выработать и реализовать наилучшее построение и организацию действия сил для достижения победы в конкретных условиях обстановки. Таким образом, необходимо конструктивное объединение методов, технологий, средств и общей организации абстрактного и теоретического моделирования сложных систем военного назначения. Абстрактное моделирование несет опре­деляющую творческую и волевую составляющую процессов исследова­ния и управления, а теоретическое - формальную научную и технологическую обеспечивающие функции. Необходимость такого объединения объективйо обусловлена и его можно рассматривать как своеобразный методологический принцип абстрактно-теоретического моделирования в исследованиях и управлении сложными военными организационно-техническими системами.

В общем случае под моделированием будем понимать процессы создания модели и ее применения. Исходя из того, что под моделирова­нием понимается как процесс создания моделей, так и их применения, существуют и соответствующие этим процессам методы.

В настоящее время в подавляющем большинстве случаев это руч­ные методы. Математическую, информационную, алгоритмическую или программную модель системы разрабатывает человек, после чего она вручную или с помощью ЭВМ применяется по назначению.

Наряду с ручными технологиями построения моделей в настоящее время начинают развиваться новые технологии так называемого атома- тизированного моделирования.

Особенность этой технологии создания моделей заключается в том, что в некоторых специальных областях моделирования наиболее слож­ные, громоздкие и трудоемкие процессы построения модели системы автоматизируются и передаются ЭВМ.В этом случае, при использовании таких систем, человек лишь осуществляет общую формализованную постановку задачи, а форми­рование требуемой для ее решения математической модели выполняет ЭВМ, В знании и умении применять новые информационные техноло­гии при создании и использовании компьютерных моделей для автома­тизации различных процессов управления в целях всестороннего обеспечения эффективной работы органов управления и заключается одно из главных профессиональных назначений специалистов по авто­матизации управления. Сложность задач моделирования делает акту­альным внедрение форм коллективного труда различных профессиональных разработчиков (поставщиков задач, исследователей операций, математиков, программистов).

Методы применения моделей - второй важный аспект методологии компьютерного моделирования. Он связан с решением той проблемы, которая возникает после создания и внедрения модели в систему управления силами флота. Кто, когда и как должен и будет применять ее в своей работе? Какова эффективность ее применения? Успешное решение этой проблемы зависит от многих факторов: качества моде­ли, ее полезности, профессиональной подготовки пользователей и организации использования модели в системе управления. Имеющийся опыт показывает, что рчень часто созданные модели эффективно ис­пользуются в основном/лишь их разработчиками. Во многом это связа­но с быстрым устареванием задач, низким качеством разработки моделей, плохим сервисом, недостаточным учетом потребностей поль­зователей (заказчиков) разработчиками, плохой документацией.

С другой стороны, становление эффективных методов применения моделей автоматизации процессов управления связано с возможными (неизбежными) существенными изменениями в организации самого процесса управления, а это самая консервативная, болезненная область для прогрессивных преобразований.

И еще один аспект - становление, внедрение и широкое применение эффективных методов использования моделей при автоматизации про­цессов управления требует специальной подготовки тех, кто разрабаты­вает и использует такие модели.

В свое время Р. Шеннон справедливо отмечал: «Искусством модели­рования могут овладеть те, кто обладает оригинальным мышлением, изобретательностью и находчивостью, равно как и глубокими знаниями систем и физических явлений, которые необходимо моделировать. Не существует твердых и эффективных правил относительно того, как на­до формировать задачу в самом начале процесса моделирования, т. е. сразу после первого знакомства с ней. Не существует и магических формул для решения при построении модели таких вопросов, как выбор переменных и параметров, соотношений, описывающих поведение сис­темы, и ограничений, а также критериев оценки эффективности моде­ли. Помните, что никто не решает задачу в чистом виде, каждый оперирует с моделью, которую он построил, исходя из поставленной задачи».

Моделирование - один из наиболее распространенных способов изу­чения различных явлений, в том числе процессов и систем управления. Суть моделирования заключается в замещении одного объекта (ориги­нала) другим (моделью) с целью выявления свойств оригинала путем исследования свойств модели.

Молено утверждать, что теория автоматизации управления, -как и ка­ждая наука, является некоторой моделью тех сторон деятельности, ко­торые она изучает.

Таким образом, модель есть мысленно представляемая или материа­лизованная система, которая замещает некоторый объект (оригинал) в смысле определенного сходства, служит средством фиксации известной и получения новой информации об оригинале.

Модели выступают средством познания окружающего нас мира. В самом общем виде процесс познавательной деятельности людей может реализовываться различными способами:

- путем непосредственного взаимодействия объекта и субъекта по­знания;

- использованием субъектом познания дополнительных средств (приборов) для усиления своих естественных возможностей;

- замещением объекта познания другим, сходным объектом (моде­лью), дающим определенные преимущества в решении задачи познания;

- путем различного сочетания этих способов.

Между копией и оригиналом должна быть определенная степень по­добия. Подобие означает, что данные, полученные по одному из объек­тов, допустимо распространять на все подобные ему объекты. Возможны различные виды подобия: физическое, структурное, функ­циональное, геометрическое и другие. Степень подобия может быть различной - от тождества в отдельных аспектах до сходства только в главном. Достижение абсолютного подобия будет означать тождество. В этом случае теряется весь смысл моделирования.Наиболее существенными аспектами исследуемого объекта обычно являются его структура и процесс функционирования.

Для построения моделей сложных систем управления и процессов управления используются положения теории иерархических систем. В соответствии с данной теорией существуют три класса иерархических структур, различающихся различными принципами взаимоотношений элементов, различным правом вмешательства элементов друг в друга. В этих классах используются понятия страт, эшелонов и слоев.

Страт определяет уровень абстрагирования системы или процесса, уровень их рассмотрения, уровень исследования. Такое рассмотрение системы, ее деление на подсистемы называется стратифицированным. Каждый страт рассматривает некоторый аспект, под которым рассмат­ривается система или процесс. Система или процесс управления, таким образом, задается семейством отдельных уровней ее описания - семей­ством отдельных страт. На рис. 3.3 приведен пример стратифицирован­ного представления системы управления.

На каждом уровне рассматривается один из аспектов: функциониро­вание системы, ее структура, протекающие информационные процессы, цели и задачи системы. Это позволяет найти компромисс между слож­ностью систем и процессов управления и допустимой простотой их описания. При этом может быть создана иерархическая система страт. Чем ниже в данной иерархии находится страт, тем более детальным становится описание. Чем выше страт, тем более четким становится представление как о едином целом.

Понятие эшелона связано с понятием иерархической структуры сис­темы (процесса) управления, в которой имеется несколько относительно самостоятельных систем (процессов), взаимодействующих между со­бой. Системы и процессы объединяются в отдельные эшелоны, начиная с нижнего, имеющего первый номер, и заканчивая верхним, имеющим старший номер. Вышестоящие эшелоны имеют право вмешиваться в деятельность нижестоящих эшелонов. При этом нижестоящим эшело­нам предоставляется некоторая свобода в реализации своих целей.

Так как сложные системы управления ВМФ, как правило, являются многоцелевыми, то такая иерархия систем в этом случае согласуется с иерархией целей, с существующим деревом целей и задач, а также с организационной структурой системы управления. В самом простом случае иерархия структуры системы управления, иерархия целей и за­дач, а также иерархия организационной структуры совпадают. Однако это скорее исключение, чем правило. Это приводит к возникновению информационной перегрузки на отдельных эшелонах и в отдельных подсистемах, усложнению организации управления.

Структуризация системы с помощью слоев используется при иссле­довании сложных задач принятия решений, которые складываются из решения нескольких иерархически упорядоченных задач (проблем). Каждый слой иерархии определяется уровнем сложности решаемой за­дачи (проблемы) и предназначен для решения отдельной задачи (про­блемы). Такая структуризация позволяет уменьшить степень неопределенности при принятии решения путем последовательного уточнения задачи или проблемы и поиска путей решения. Решение вы­шестоящей задачи или проблемы уменьшает неопределенность для ни­жестоящей задачи. В частности, при решении задач управления предполагается три уровня (слоя) иерархии: самоорганизация, адапта­ция, выбор (рис. 3.4).

На уровне самоорганизации производится выбор стратегии управле­ния, формирование замысла решения, закона управления Р, показателей и (или) критерия эффективности управления W . На уровне адаптации производится сужение множества неопределенности управляющих ре­шений U, снижение мощности множества возможных альтернативных решений. На уровне выбора происходит выбор варианта решения т из этого множества в соответствии с показателями или критерием эффек­тивности управления.

Такое послойное построение также согласуется с организационной структурой системы управления. На каждом эшелоне (уровне) иерархии определены полномочия лиц, участвующих в подготовке и принятии решения.

Моделирование целесообразно проводить, когда либо отсутствует возможность прямого исследования оригинала (большие материальные затраты, нежелательные последствия и т. п.), либо имеется возможность исследовать такие характеристики оригинала, которые выявить в ре­альной системе не удается и которые способствуют изучению сущест­венных свойств исследуемого объекта.

Моделирование является одной из важнейших составных частей системных исследований, где в качестве главного постулируется сле­дующий принцип: система с учетом наперед заданной точности пред­ставляется конечным множеством моделей, каждая из которых отражает определенную грань ее сущности.

ПРИМЕНИЕ CALS И CASE ТЕХНОЛОГИЙ В ПРОЕКТИРОВАНИИ АСУ ВМФ.

термин CALS (Continuous Acquisition and Life Cycle Support) определяется как "….совместная стратегия промышленности и правительства (государства) направленная на "реинжиниринг" ( изменение,

преобразование) существующих бизнес-процессов - в единый высокоавтоматизированный и интегрированный процесс управления жизненным циклом систем военного назначения." В данном контексте жизненный цикл (ЖЦ) включает в себя разработку, производство, применение и утилизацию военной системы.

Целью применения CALS-технологий, как инструмента организации и информационной поддержки всех участников создания, производства и пользования продуктом, является повышение эффективности их деятельности за счет ускорения процессов исследования и разработки продукции, придания изделию новых свойств, сокращения издержек в процессах производства и эксплуатации продукции, повышения уровня сервиса в процессах ее эксплуатации и технического обслуживания.

Стратегия CALS объединяет в себя:

В дословном переводе аббревиатура CALS означает "непрерывность поставок продукции и поддержки ее жизненного цикла". "Непрерывность поставок" требует и подразумевает оптимизацию процессов взаимодействия "заказчика и поставщика" в ходе разработки, проектирования и производства сложной продукции, срок жизни которой, с учетом различных модернизаций, составляет десятки лет. Для обеспечения эффективности, а также сокращения затрат средств и времени, процесс взаимодействия заказчика и поставщика должен быть действительно непрерывным.

Вторая часть определения CALS - "поддержка жизненного цикла" - заключается в оптимизации процессов обслуживания, ремонта, снабжения запасными частями и модернизации. Поскольку затраты на поддержку сложного наукоемкого изделия в работоспособном состоянии часто равны или превышают затраты на его приобретение, принципиальное сокращение "стоимости владения" обеспечивается инвестициями в создание системы поддержки жизненного цикла.

В развитых странах CALS рассматривается как комплексная системная стратегия повышения эффективности процессов, связанных с промышленной продукцией, непосредственно влияющая на ее конкурентоспособность. Повышение конкурентоспособности достигается за счет сокращения затрат (цены изделия), сокращения сроков вывода новых образцов на рынок, повышением качества продукции за счет сквозной поддержки ее жизненного цикла. Применение стратегии CALS является условием выживания предприятий в условиях растущей конкуренции, в том числе на международных рынках, в ближайшие несколько лет.

В современных условиях CALS-технологии являются важнейшим инструментом повышения эффективности бизнеса, конкурентоспособности и привлекательности продукции. CALS-технологии активно применяются, прежде всего, при разработке и производстве сложной наукоемкой продукции, создаваемой интегрированными промышленными структурами, включающими в себя НИИ, КБ, основных подрядчиков, субподрядчиков, поставщиков готовой продукции, потребителей, предприятия технического обслуживания, ремонта и утилизации продукции.
Вместе с тем, применение CALS-технологий позволяет эффективно, в едином ключе решать проблемы обеспечения качества выпускаемой продукции, поскольку электронное описание процессов разработки, производства, монтажа и т.д. полностью соответствует требованиям международных стандартов ИСО серии 9000, реализация которых гарантирует выпуск высококачественной продукции.

CASE-технология представляет собой сово­купность методологий анализа, проектирования, разработки и сопровождения сложных систем программного обеспечения (ПО), поддерживаемую комплексом взаимосвязанных средств автомати­зации. CASE — это инструментарий для системных аналитиков, разработчиков и программистов, позволяющий автоматизировать процесс проектирования и разработки ПО.

CASE-технологии предлагают новый, основанный на автомати­зации подход к концепции ЖЦ ПО. При использовании CASE изме­няются все фазы ЖЦ, при этом наибольшие изменения касаются фаз анализа и проектирования.

CASE-средства служат инструментарием для поддержки и усиления методов структурного анализа и проектирования. Фактически CASE-средства представляют собой новый тип графически-ориентированных инструментов, восходящих к системе поддержки ЖЦ ПО. Обычно к ним относят любое программное средство, обеспечи­вающее автоматическую помощь при разработке ПО, его сопровож­дении или деятельности по управлению проектом. Подобное программное средство обычно обладает дополнительными чертами, в число которых входят:

—       мощная графика для описания и документирования систем ПО а также для улучшения интерфейса для пользователя, развивающая творческие возможности специалистов и не отвлекающая их от про­цесса проектирования на поиск решения второстепенных вопросов;

—       интеграция, обеспечивающая легкость передачи данных между средствами и позволяющая управлять всем процессом проек­тирования и разработки ПО непосредственно через процесс плани­рования проекта;

—       использование компьютерного хранилища (репозитария) для всей информации о проекте; эта информация может разделяться
между разработчиками и исполнителями, составляя основу для автоматического продуцирования ПО и повторного его использова­ния в будущих системах.