Артиллерийский комплекс — сложная иерархическая структура

В литературе по артиллерии используется понятие артиллерийский комплекс [2]. Под боевым артиллерийским комплексом понимается совокупность орудия, боеприпасов к нему, приборного оборудования и средств транспортировки (может рассматриваться также соединение артиллерийских орудий). Артиллерийский комплекс имеет, как правило, сложный состав. Например, зенитный ствольный комплекс - это артиллерийская батарея четырех - и восьмиорудийного состава, расположенная на огневой позиции (рис. 1.1).

Обнаружение и опознавание воздушной цели производится с помощью РЛС кругового или секторного обзора 2. Данные с РЛС поступают в командный пункт 3, где координаты пели снимаются и передаются на ЦВМ 4 для решения задачи о целераспределении. Координаты цели, которая является наиболее опасной, передаются на тот огневой комплекс, который с наибольшей вероятностью может обеспечить поражение цели., Задача о точке встречи снаряда с целью решается ПУАЗО 5. В комплект ПУАЗ О входят радиолокационный пли оптический визир 6, дальномер 7 и СРП 9. Для измерения скорости цели служит радиолокатор 8. ПУАЗО может работать как по данным РЛС, так и по данным, определяемым оператором с помощью оптического визира. Переключение I- одного режима на другой производится нажатием специальной кнопки, установленной на командном пункте батареи 10. Здесь же находится аппаратура контроля неисправностей РЛС, ПУАЗО и систем управления ствольными установками 11. Через контрольный прибор передаются команды установки взрывателей и открытия огня, а также команды на перевод ствольного комплекса в состояние боевой готов­ности, переключение слежения за целью с РЛС на оптичес­кий визир и обратно. Орудия на цель могут наводиться автоматически с помощью следящих систем горизонтального

 

 

12 и вертикального 13 наведения, а также вручную (что обеспечивает увеличение надежности комплекса в сложных условиях боевой обстановки). Питание РЛС, следящих систем и командного пункта осуществляется от специальных генера­торных установок. Так как комплекс входит в соединение ПВО, из командного пункта 3 по линиям связи поступает информация о целеуказании на КП ПВО. Все оборудование распределено по двухорудийным батареям 1.

Арткомплексы решают следующие задачи: разведка, захват цели, сопровождение цели, стрельба по цели, свертывание, развертывание, транспортировка и т. и. Состояния, в которых может находиться комплекс - это стрельба, выход из строя, перезаряжание и т.д. Аналогично можно было бы рассмотреть и.другие типы арторудий.

Таким образом, сложность состава, разнообразие задач, целей функционирования и состояний приводит к необходи­мости рассматривать артиллерийский комплекс как сложную систем)' с позиций теории систем.

 

Элементы теории систем

Для определения артиллерийских систем (AG) как системных объектов и изложения вопросов теории их исследования используются некоторые положения системного подхода.

Системный подход отказывается от односторонне аналитических, линейно-причинных методов исследования и основной акцент делает на анализе целостных интегративных свойств объекта, выявлении его различных связей и структуры.

Существуют различные виды определений системы:

- как некоторого класса математических моделей (система - математическая абстракция, которая служит моделью динамического явления);

- через понятия: элементы, отношения, связи, целое и злостность;

- с помощью понятий: вход, выход, переработка информации, управление.

По мере изложения материала курса будет использовано каждое из приведенных определений.

Здесь определение понятия системы нужно связать прежде всего с определением класса системных объектов. АС относятся к инженерным (техническим) объектам типа «человек- машина». Затем нужно иметь представление об объекте как о целостном множестве взаимосвязанных элементов. При этом нужно иметь в виду, что в прикладных задачах системного анализа рассмотрение целостности подчиняется цели исследования. Поэтому элемент рассматривается как далее неделимый компонент системы при данном способе ее расчленения. Потенциальная делимость элементов определяет иерархическое строение систем. С точки зрения системы ажио не то, каков субстрат элемента, а то, что делает, чему служит элемент в рамках целого. Поэтому он определяется как минимальная единица, способная к относительно само стоятельному осуществлению определенных функций. Между элементами множества, образующих систему, устанавливаются определенные отношения и связи (способы воздействия одного элемента на другой). Свойства элемента не могут быть поняты без учета связей. В свою очередь, свойства системы оказываются не просто суммой свойств ее отдельных элементов, а определяются наличием и спецификой связей между элементами, т.е. конструируются как интегральные свойства системы как целого. Для каждой системы характерна устойчивая совокупность или сеть связей, именуемая структурой системы. Различают первичную структуру системы и гиперструктуру. Для определения этих понятий необходимо рассмотреть виды декомпозиции системы, т. е. возможные способы ее членения. Декомпозиция называется

номинальной, если система в конечном итоге превращается сама в себя, т. е. исходная система расчленяется до тех пор, пока все декомпозиции получающихся подсистем не станут номи­нальными и пока не получится номинальное дерево декомпозиции исходной системы. Подсистемы, соответствующие номинальному дереву, - это элементы исходной системы. Первичная структура (первичное дерево декомпозиции) - членение, предшествующее непосредственно номинальному дереву. Структура системы, характерная для такого дерева, которое не является ни номинальным, ни первичным - называется гиперструктурой (рис. 1.2).

В прикладных исследованиях структура системы идентифицируется либо с помощью сети связей, либо с помощью матрицы структуры.

Подытоживая, отметим, что первой особенностью системы является наличие целей функционирования системы, которые определяют ее основное назначение и характер ее функционирования. Цели функционирования системы обычно достигаются одновременным и последовательным выполнением ряда задач. Таких задач может быть несколько, а решение их составляет содержание процесса функционирования системы и ее подсистем. В результате выполнения задач достигаются промежуточные или конечные цели функционирования системы.

Второй особенностью системы является наличие управления. Под управлением в самом общем значении этого слова следует понимать процесс целенаправленного воздействия на систему, т.е. получение исходной информации, принятие в соответствии с ней решения и постановку системе конкретных задач. Исходя из содержания управления любая система должна состоять из совокупности взаимосвязанных, совместно Функционирующих элементов. Элемент системы - это совокупность различных технических средств и людей, которые при данном исследовании рассматриваются как одно неделимое целое. Элемент может взаимодействовать с другими элементами или системами.

Третья особенность системы как совокупности взаимосвязанных элементов состоит в том, что она имеет определенную иерархическую структуру и распадается на ряд подсистем. При этом основным признаком выделения подсистемы является ее целевое назначение. У подсистемы должны быть цели функционирования, которые вытекают из общих целей функционирования системы. При этом цели функционирования подсистем являются частью цели функционирования системы. Сами подсистемы могут, в свою очередь, рассматриваться как системы, состоящие из подсистем.

Система, ее подсистемы и элементы могут быть представлены в виде иерархической структуры - структурного графа системы (рис. 1.3) [3]. Вершины графа - управляющие и исполнительные элементы системы. Ребра - те виды отношений, которые существуют между элементами. В общем случае отношения могут быть: отношениями подчинения, подчиненности, управления (на схеме обозначены: → отношения подчинения и − − →подчиненности), отношениями взаимодействия или обмена материалами или информацией, например об остановке (на схеме обозначены — |— | — →).Элементы, управляемые непосредственно высшим звеном, - это элементы первого уровня и т. п.

Четвертой особенностью системы является непрерывное изменение состояния элементов и подсистем, как количественное (изменение законов распределения времени и направлений перехода из одного состояния в другое), так и качественное (изменение, связанное с появлением новых элементов и исчезновением старых).

Цели функционирования одной системы могут быть сформулированы так, чтобы в определенной степени противостоять целям функционирования другой системы. В этом случае возникают конфликтные ситуации - конфликтующие системы.

Методологически удобно рассматривать среду, которая окружает АС, как отдельную систему, осуществляющую только взаимодействие (информационное и материалами) с

подсистемами и элементами данной АС. Такая постановка задачи анализа приводит к системам, близким по своей структуре конфликтующим, в которых «игра» ведется против природы (среды). При этом сама среда не имеет определенных целей функционирования, а задается вероятностным законом распределения характера взаимодействия с рассматриваемой артиллерийской системой.

Под целью функционирования системы понимается конкретная область ее состояний, в которую система должна перейти в процессе функционирования. Цели функционирования, в свою очередь, определяются кругом задач, выполняемых системой.

Цели и задачи системы могут быть представлены в виде иерархической структуры (из целей функционирования системы вытекают ее задачи и цели, которые должны быть достигнуты подсистемами первого уровня и т.п.). В этом случае вершинами графа целей и задач системы будут цели системы и подсистем, а ребрами - задачи, поставленные перед соответствующими подсистемами. В дополнение к сказанному можно добавить, что основными свойствами иерархической системы являются - вертикальная декомпозиция, приоритет действия (право вмешательства подсистем верхнего уровня), взаимосвязь характеристик качества функционирования системы (зависимость действий подсистем верхнего уровня от фактического исполнения нижними уровнями своих функций).

В крупном плане в составе любой системы можно выделить подсистемы основного процесса системы, обеспечения основного процесса и осуществляющие функции управления. подсистемы управления - это средства сбора, переработки и передачи информации, используемой в процессе управления. В качестве средств управления используются ЭВМ (для решения задачи оценки ситуации, задачи принятия решения). Основной процесс - процесс, для выполнения которого предназначена данная система (определяет основное назначение системы). Элементы системы, участвующие в основном процессе, называются основными средствами системы (для военных систем — боевыми средствами). Подсистемы обеспечения - транспортировка, снабжение и т. п.

Таким образом, для определения артиллерийского комплекса как системы, необходимо определить его класс и состав на номинальном уровне декомпозиции, который должен быть найден, исходя из целей исследования. Целевые установки задач, решаемых при военно-научных исследованиях артиллерийского вооружения, как правило, требуют оценки различных видов эффективности данного вооружения (боевой, экономической и т.п.). Оценка эффективности, в свою очередь, предполагает использование так называемой внешней модели действия образца вооружения, которая должна учитывать основные процессы, протекающие в бою: разведку, управление, перемещение, ведение огня, процессы метеорологического, топографического и баллистического обеспечения, снабжение боеприпасами и горючим, ремонта и т. д.

Таким образом, внешняя модель рассматривает образец вооружения как единое целое. В равной степени это относится и к каждому из технических устройств, обеспечивающих нормальное функционирование образца в бою. Этими соображениями и определяется состав и номинальный уровень декомпозиции системного объекта в рассматриваемом случае. Поэтому можно сформулировать следующее определение понятия артиллерийской системы: АС - инженерная система типа «человек - машина», состав которой на уровне, номинальной декомпозиции включает артиллерийский боеприпас; артиллерийские образцы материальной части; средства разведки; обеспечения и подготовки стрельбы; средства управления (в том числе огнем) и транспортировки; обслуживающий персонал.

Анализ, например организационно-штатной структуры, показывает, что в качестве типовой АС может быть принят артиллерийский дивизион. Для некоторых образцов АС в качестве АС может быть принята отдельная батарея, а в ряде случаев и более мелкие подразделения.

Конкретный вид графа АС определяется сформулированной задачей исследования комплекса. Можно построить графы состояний по боевому функционированию, надежности и т. д.

Приведенные общие сведения из теории систем нужны не только для описания арткомплекса как иерархической системы, но понадобятся также при рассмотрении с позиции теории систем внешних моделей функционирования арткомплексов, жизненного цикла арторудия, а также задач, составляющих модель проектирования арторудия.