МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  ИНСТИТУТ ЭЛЕКТРОНИКИ И МАТЕМАТИКИ (ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ) 

На правах рукописи 

Нибежев Хазретали Алиевич 

МЕТОД ПРОЕКТИРОВАНИЯ  БОРТОВЫХ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫХ  СИСТЕМ 

Специальность: 05.12.13 ­  Системы, сети и устройства телекоммуникаций 

I  7  ЬВ Г 2009 

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени 

кандидата технических наук 

Москва ­  2009 

Работа  выполнена  на  кафедре  «Радиоэлектронные  и теле­коммуникационные устройства и системы» Московского госу­дарственного  института  электроники  и  математики  (техниче­ского университета). 

Научный руководитель: д.т.н., проф. Кофанов Ю.Н. 

Научный консультант по вопросам моделирования процес­сов проектирования систем: к.т.н. Бекишев А.Т. 

Официальные оппоненты: д.т.н., проф. Жданов В,С, к.т.н. Болотников В.А. 

Ведущая организация: ОАО «Концерн «Моринформсистема ­ Агат» (г. Москва). 

Защита диссертации стоится «24» сентября 2009 г. в 16 ча­сов на заседании  диссертационного  совета Д 212.133.06 Мос­ковского государственного института электроники и математи­ки по адресу: 109028, Москва, Б. Трехсвятительский пер., д. 3. 

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МИЭМ. 

Автореферат разослан  «  /3  »  аегс/срд  2009 г. 

Ученый секретарь диссертационного совета к.т.н., профессор  Н.Н. Грачев 

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ 

Актуальность работы. Одной из существенных особенно­стей  современного  этапа научно­технического  прогресса  явля­ется  стремительное  развитие  телекоммуникационных  систем (ТКС).  ТКС представляет собой сложную, территориально рас­пределенную  техническую  систему,  представляющую  собой функционально  взаимно связанную  совокупность  программно­аппаратных  средств  обработки  и  обмена  информацией  и  со­стоящую из информационных  узлов  (подсистем обработки ин­формации)  и  физических  каналов  передачи  информации,  их соединяющих. 

Большинство  современных  ТКС  являются  мультисервис­ными  и гетерогенными  системами, разработка которых требует постоянного  осмысления  тенденций  их развития,  направлений совершенствования технологий их построения. 

Одной из основных проблем, стоящей перед  разработчика­ми ТКС, является  скорость их развития. С конца  80­х  ­ начала 90­х годов начался настоящий  бум на рынке услуг  телекомму­никаций  ­ рынок  требовал  все  новых и новых услуг,  причем  в крайне  сжатые  сроки. Это  отображено  нас  рис.  1. На  графике показаны ключевые моменты развития  телекоммуникационных систем, показывающих быстрое наращивание  функциональных и параметрических характеристик. 

1960  1970  1980  1930  2000 

Рис.  1. Ключевые моменты развития телекоммуникационных  систем 

ч 

3 

Также  научной  задачей  является задача выбора  из десятков новых сетей и информационных технологий, появляющихся на рынке.  Часто  предприятиям  приходится  разрабатывать  собст­венные  технологии,  использование  которых  с учётом  частных требований  обеспечит большее разнообразие и прирост качест­ва предоставляемых  телекоммуникационных  услуг,  при  мини­мальных  (приемлемых)  сроках  и затратах ресурсов  на их про­ектирование и реализацию. 

Соответственно  новые задачи  стоят и перед  специалистами, осуществляющими  непосредственно  проектирование  и  осуще­ствляющих  экспертизу  качества  технических  решений,  прини­маемых в ходе проектирования  ТКС. Процесс  экспертной  дея­тельности  должен  быть  направлен  на  формирование  эксперт­ных  оценок,  основанных  на  анализе  качества  проектируемой системы,  характеризующих  стратегические  технические  реше­ния, направленных,  в том  числе, на снижение  сроков  проекти­рования, ее стоимости, трудоемкости и т.д. 

В таких  жестких  временных  и ресурсных  ограничениях  су­щественно возрастает роль автоматизации планирования и кон­троля над процессом проектирования ТКС. 

Проектирование  бортовых  ТКС  (БТКС)  усложняется  еще тем,  что  в  них  протекают  сложные  взаимосвязанные  физиче­ские процессы  (электрические, тепловые, механические  и пр.), которые влияют на качество БТКС. 

Решением  задач  проектирования  ТКС  занимаются  различ­ные  российские и международные организации, например Pro­ject  Management  Institute  (PMI)  и Институт  Проблем  Управле­ния  им.  Трапезникова  РАН.  Был  проведен  обзор  и  сравнение функциональных  возможностей  профессиональных  систем управления  проектами,  таких  как  Project  компании  Microsoft, Primavera Project Planner компании Primavera, Open Plan компа­нии Welcom, Spider Project  компании  Спайдер (под эгидой Ин­ститута Проблем Управления им. Трапезникова)  и ряда других систем. Следует отметить, что эти универсальные  программные средства  планирования  и  управления  проектами  трудны  в ос­воении и не содержат материалов, которые помогли бы пользо­вателю  при  комплексном  моделировании  таких  сложных  объ­ектов, как  БТКС. Поэтому,  когда  перед  разработчиком  встают вопросы организации  и проведения комплексных работ по раз­работке  сложных БТКС, ему  приходится действовать  методом проб и ошибок. Влияние на качество БТКС таких факторов как 

4 

скорость  передачи  сигнала,  помехоустойчивость  сигнала,  теп­ловыделение, электромагнитные  наводки, механические и виб­рационные воздействия в ходе эксплуатации приводит к увели­чению  количества  исследований  и  дополнительным  циклам разработки. 

Сложность  взаимосвязей  работ  в  процессе  проектирования систем  приводит  к снижению  эффективности  управления  про­ектов традиционными календарными методами, а ограниченная функциональность  управления документами  в рамках  проекта, реализованная в перечисленных системах, не дает возможности глубокого  и  всестороннего  изучения  модели  проектируемого изделия. 

Стандартизация  и  автоматизация  процессов  на  всех  фазах разработки  БТКС, необходимых  ввиду  сложности  и комплекс­ности  проводимых работ, наличия  большого количества  явных и  неявных  обратных  связей  между  работами,  ограниченности ресурсов  и привлечение к работе специалистов  многопрофиль­ных организаций является важной научной задачей. 

Было  также  выявлено,  что  существующие  системы  автома­тизированного  планирования  и  контроля  имеют  недостаточно возможностей  для  обеспечения  качества  при  проектировании крупных научно­исследовательских  и  опытно­конструкторских разработок (НИОКР). 

Исходя  из  вышеуказанного,  в настоящей  диссертации  была поставлена  научная  задача  ­ создать  новый метод  проектиро­вания  БТКС  с  применением  синхронизированных  функцио­нальной и календарной  моделей. 

Цель  и задачи  работы. Цель  диссертационной  работы яв­ляется повышение качества процесса проектирования  сложных БТКС  (снижение  сроков достижения  требований  технического задания)  с  применением  разработанного  метода  проектирова­ния на основе предложенной синхронизации функциональной и календарной моделей. 

Под  проектированием  понимается  разработка  проектной, конструкторской  и другой технической документации, предна­значенной для создания новых видов и образцов аппаратуры. 

Метод  проектирования  ­  систематизированная  совокуп­ность  действий,  которые  необходимо  предпринять,  чтобы  ре­шить определенную задачу или достичь определенной цели. 

Важно отметить, что в данной диссертационной  работе рас­сматривается  метод  проектирования  БТКС  на  структурном 

5 

уровне,  когда  осуществляются  этапы  технического  предложе­ния и эскизного  проектирования,  т.е. на  самых ранних  этапах, на которых закладываются характеристики назначения,  качест­ва и надежности БТКС. 

Исходя из поставленной цели, сформулированы  задачи дис­сертационной  работы,  охватывающие  разработку  информаци­онных, математических,  алгоритмических  и методических во­просов, необходимых для проектирования БТКС. 

Данные задачи включают в себя: •  исследование  современных требований  к  автоматизации 

планирования и контроля над проектами и существующих сис­тем автоматизации управления проектами, 

•  исследование  возможностей  существующих  методов по­строения  сетевых  графиков,  функциональных  и  календарных моделей; 

•  разработка  новой  функциональной  модели,  позволяю­щей  рационально  планировать  работы  процесса  проектирова­ния БТКС  с учётом  необходимости  контролировать  не  только ограничения  существующих  стандартов  и  нормативной  доку­ментации, расходы ресурсов, но и выявлять, а также  устранять возможное  появление критических ситуаций  в процессе проек­тирования БКТС; 

•  разработка  типовой  функциональной  модели  процесса проектирования  БТКС, учитывающей  их особенности  и позво­ляющей  её применить для ускорения  процесса  создания  инно­вационных БКТС; 

•  апробация  функциональной  и  календарной  моделей  и синхронизация их построения. 

•  разработка  алгоритмов  автоматизации  метода  проекти­рования  БТКС  с  использованием  синхронизированных  функ­циональной  и  календарной  моделей,  позволяющих  повысить показатели качества процесса проектирования; 

•  тестирование  и внедрение разработанных  моделей и ме­тода проектирования на реальных устройствах БТКС. 

Методы  исследования. В  диссертационной  работе  исполь­зовались  принципы  системного  подхода,  принципы  структур­ного  анализа,  теория  множеств  и  методы  визуального  и объ­ектно­ориентированного  подхода  к  созданию  программного обеспечения. 

Научная новизна работы состоит в следующем: 

6 

1.  Разработана  принципиально  новая  функциональная  мо­дель  (ФМ)  процесса  проектирования  БКТС  в  виде  иерархиче­ской  совокупности  структурных  направленных  графов,  изо­бражаемых в виде блок­схем и обладающих следующими свой­ствами: 

•  распределение ответственности исполнителей отдельных работ,  принципов  контроля  материальных  и  экономических ресурсов  и  принятия  решений  с  учётом  организационно­производственной  структуры  системы  менеджмента  качества, построенного  на  предприятии  в  соответствии  со  стандартами ИСО 9000, применительно к проектированию БКТС; 

•  введение  специальных  работ по контролю над работами и  принятию  обоснованных  решений,  которые дают  возможно­сти: 

­  эффективно  расставить  контрольные  проверочные точки  в процессе проектирования  БТКС с точки зрения обеспечения и повышения его качества ­  с помощью  управляющих  решений  внести  изменения в схему, конструкцию, технологию, а также в структуру процесса  проектирования  и  рационально  распределить проектные ресурсы. 

2.  Создана  типовая  функциональная модель  (ТФМ)  проек­тирования,  учитывающая  стандарты  ЕСКД,  ЕСТП,  ЕСПД, СМК  и рекомендации  типовых  для  БКТС  программ обеспече­ния  надёжности  (ПОН разработки,  испытаний и  изготовле­ния). 

3.  Разработан  автоматизированный  метод  синхронизации функциональной  и  календарной  моделей  процесса  проектиро­вания БТКС, что обеспечивает целостность проекта и не допус­кает случайности ошибок несогласования этих двух моделей. 

4.  Разработан  алгоритм  и  программно  реализован  метод проектирования БТКС, позволяющий повысить основные пока­затели  его  качества  по  основным  требованиям  характеристик назначения и надёжности. 

Практическая  полезность и внедрение. Практическая  зна­чимость разработанного метода проектирования БТКС состоит в  повышении  показателей  её качества, таких как помехоустой­чивость  и  скорость  передачи  сигнала,  надежность  (среднее время наработки на отказ и вероятность безотказной работы), а также  качества  всего  процесса  проектирования  (понижение 

7 

сроков  проектирования,  трудоемкости,  стоимости,  затрат  ре­сурсов). 

Разработанная  ТФМ  проектирования  БТКС  позволяет  раз­работчикам  использовать  её  в  качестве  шаблона  при  проекти­ровании  новых  систем.  В ней,  как уже  указывалось  выше, уч­тены  существующие  требования  стандартов  по  проектирова­нию БТКС и требования системы менеджмента  качества, необ­ходимого  внедрять  в  соответствии  с  комплексом  стандартов ИСО 9000, и индивидуальных ПОНов проектируемых БТКС. В эту модель разработчик  может добавлять дополнительно необ­ходимые работы  или же удалять работы, ненужные  в конкрет­ном  случае. В  общем  случае,  использование  ТФМ  проектиро­вания  БТКС  значительно  сокращает  время  ее  разработки  и включает  в себя работы, направленные  на повышение  ее каче­ство. 

Разработанная  методика  проектирования  БТКС  и  разрабо­танное соответствующее программное обеспечение внедрены в ОАО  «НПП  «Волна»  и  ОАО  «Концерн  «Моринформсистема  ­Агат». 

Апробация  работы.  Научные  и  практические  результаты работы  докладывались  и  получили  положительную  оценку  на следующих научно­технических  мероприятиях. 

1.  VII  Всероссийская  выставка  научно­технического  твор­чества молодежи НТТМ­2007 (получен диплом). 

2.  Международные научно­технические конференции «Сис­темные  проблемы  надёжности,  качества,  информационно­телекоммуникационных  и  электронных  технологий  в управле­нии  инновационными  проектами»  (ИННОВАТИКА  ­  2007  и 2008) ­  Сочи, 2007,2008 г.г. 

4.  Научная  сессия,  посвященная  Дню  радио.  ­  Российское НТО РЭС им. А.С. Попова. ­ Москва, 2009. 

3.  Научно­технические конференции студентов, аспирантов и  молодых  специалистов  МИЭМ.  ­  Москва,  2007,  2008,  2009 г.г. 

Публикация  результатов  работы.  По  теме  диссертации опубликовано  9  работ,  в том  числе  4  статьи  в  изданиях, реко­мендованных ВАК, 5 материалов докладов и материалов Меж­дународных и Российских конференций, а также получено сви­детельство  №  2008613513  от  24.07.2008  г.  о  государственной регистрации  программы  «Планирование  и  управление  проек­тами АСОНИКА­У». 

8 

Объем и структура диссертационной работы. Диссертационная  работа  состоит  из  введения,  трех  глав  с 

выводами, заключения, 63 рисунков и 17 таблиц. Работа так же содержит  список  литературы  и  приложения,  включающие  в себя  свидетельство о государственной  регистрации  программы для  ЭВМ  (АСОНИКА­У),  акты  внедрения  и  фрагменты  типо­вой функциональной модели проектирования БТКС. 

9 

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ 

Во  введении  обосновывается  актуальность  темы  диссерта­ционной  работы; описывается  ее краткая  характеристика;  при­водятся  основные  терминологические  определения;  раскрыва­ются цель и задачи работы; представляются  основные  научные результаты, выносимые на защиту. 

Первая  глава  диссертационной  работы  посвящена,  глав­ным  образом,  анализу  современного  состояния  дел  в  области проектирования  ТКС. А  также  проблемам  и  задачам  управле­ния процессом проектирования  БТКС  с учетом  требований  ка­чества  (таких  его  показателей  как  рабочее  затухание  сигнала, скорость его передачи, средняя время наработки на отказ, веро­ятность безотказной работы, сроки проектирования,  стоимости и  трудоемкости).  Рассмотрены  проблемные  вопросы  создания современных БТКС, вытекающие из требований к ним. 

Рассмотрена  классификация  ТКС  по  видам  передаваемой информации и среде распространения  электрических  сигналов. Она приведена на рис. 2. 

ТКС  представляют  собой  совокупность  технических средств, осуществляющих  следующие  операции  передачи  дан­ных от источника к приемнику: преобразование данных, посту­пающего  от  источника  данных  (ИД)  в  сигнал  электросвязи; преобразование  сигналов  электросвязи  в  форму,  удобную  для передачи  и  приема  данных  (ПД);  сопряжение  сигналов  элек­тросвязи  с  канатами  передачи  и станциями  коммутации  (СК), установленных в оконечных пунктах или узлах связи. 

Обобщенная  структурная  схема  взаимодействия  ТКС  пред­ставлена на рис. 3, где приняты следующие обозначения: И/ПД ­  источник/приемник  данных;  ПР ­  преобразователь  данных в электрический  сигнал,  называемых  первичным  электрическим сигналом, и обратно; СК ­  аппаратура коммутации; СР ­  среда передачи  данных;  ОС  ­  оборудование  сопряжения,  осуществ­ляющее преобразование электрических сигналов. 

Одной  из основных  проблем  стоящей  перед  разработчиком БТКС является то, что не успевают  они выпустить в производ­ство одно составляющее  его оборудование,  как  на рынке теле­коммуникаций уже появляются новые требования к ним. 

Взять, к примеру, телекоммуникационные  системы на осно­ве 3G и 4G сетей. Не успел российский рынок адаптироваться к 

10 

сетям третьего  поколения  (в  России  они  появились  в 2008 г.), как в 2009 г. появились уже сети четвертого поколения. В таких жестких  условиях сжатых сроков  и конкуренции,  разработчи­ки  БТКС  должны  быстро  реагировать  на  вновь  появившиеся изменения,  и  проектировать  аппаратуру,  удовлетворяющую новым требованиям. 

Все  меньше  времени дается  разработчикам  именно  на  этап проектирования БТКС. Несмотря на сжатые сроки, они должны провести  системные  исследования  и  отработать  модели  экс­плуатации БТКС и ее составных частей в составе технического объекта. 

Виды передава 

информаци 

БТКС 

эмой 

и 

Телефонные сообщения 

Телеграфные  сообщения 

Передачи данных 

Факсимильные  сообщения 

Передача  газет 

Звукового вещания 

Телевизионного вещания 

Среда  распространения 

электрического сигнала, 

несѵ шего информацию 

і  іроводная 

Воздушные линии 

передачи 

Кабельные линии предачи 

Радио 

Наземная 

Космическая 

Спутниковая 

Оптическая 

По  волоконно­оптическим 

кабелям 

Свободное пространство 

Рис. 2. Классификация ТКС по видам передаваемой информации и среды распространения электрических сигналов 

11 

Оборудование приёма­передачи информации 

Оборудование приёма­передачи информации 

— 

L— 

со  J­J  СР  \*­± 

Система передачи 

ос  U—*­

»J 

ск 

•л—W 

ПР  *­*­ и/пд 

I  I 

Канал передачи 

Рис. 3. Структурная схема БТКС 

При  этом  разработчики  должны  достаточно  точно  учесть уровни  внешних  воздействий  на БТКС, провести  анализ  опти­мальных  методов  защиты  от них  и получить  проектные реше­ния,  позволяющие  обеспечить  требуемые  характеристики  на­дежности с минимальными затратами. 

В  рамках  диссертационной  работы  был  проведен  также анализ систем и критериев оценки качества БТКС. 

Под  качеством  процесса  функционирования  БТКС  пони­мается  способность  системы  выполнять  функции,  направлен­ные на передачу данных с целью обеспечения  информационно­го  обмена  между  пользователями  системы,  как людьми,  так  и техническими  объектами. В работе рассматриваются  показате­ли  качества  проектируемой  БТКС  физического,  канального  и сетевого уровней  эталонной  модели  взаимодействия  открытых систем (ЭМ ВОС) «OSI» (Open Systems Interconnection). 

К показателям качества, представленным на сетевом уровне ЭМ  ВОС  Скх.(к),  относятся:  производительность  Са(к),  досто­верность  передачи  Сдп{к),  устойчивость  Су(к),  управляе­мость/наблюдаемость  БТКС  Су/Н(к), масштабируемость  БТКС Сы(к),  совместимость  (интегрируемость,  способность  взаимо­действия  различных  технологий)  БТКС  Сс(к),  мультисервис­ность CM/c(fc), безопасность передачи информации С6м,(к) и C,(fc) затраты ресурсов на проектирование и реализацию БТКС. 

В  работе  представлены  компоненты  векторов  показателя качества,  составляющих  локальную  систему  показателей  каче­ства  проектирования  БТКС  и  описывающих  существенные свойства систем на сетевом уровне: 

С„.№) = (С„(*); Сд.п.(*); Су(*); Су/н(к); См(к); Сс(к); Ј*(*); Сбп.(к); С,(*)). 

12 

Здесь и далее в главе к ­  дискретное  время, или этап разви­тия проектируемой БТКС. 

В диссертационной  работе подробно рассмотрены все пере­численные  показатели  качества.  Здесь  же приведены  наиболее значимые из них. 

Производительность  проектируемой  БТКС  характеризует количество  информации  пользователей  мультисервисной  сети, содержащейся  во  всех  коммутируемых  информационных  еди­ницах:  пакетах,  ячейках  и  т.д.,  обслуженных  данной  сетью полностью  и  с  заданным  качеством  на  единицу  времени.  Это интегральное  свойство  современных  сетей,  характеризующее их  пропускную  способность,  время  реакции  сети  и  время  за­держки передачи сигнала (вариацию задержки). 

Вектор  производительности  системы  Сп(к)  включает  сле­дующие  вектора показателей  качества: вектор пропускной спо­собности  Спх.(Ј),  вектор  времени  реакции  сети  Свр,(к),  вектор задержки передачи и вариации задержки передачи  Сгп.(к). 

Пропускная  способность  БТКС  Спс.(к) в  общем  случае  от­ражает  объем  данных,  передаваемых  БТКС  или  ее  частью  в единицу времени, м характеризует  возможности  сети  создавать такое количество  стандартных  (для данной  телекоммуникаци­онной  технологии)  каналов  информационного  обмена либо та­кую скорость передачи, которые соответствуют  задачам систе­мы в конкретный момент времени. 

СаЛк)  = Cdk)  = №к);  Np(k); N„(k)), 

где  N^k)  ­  количество  стандартных  (для  данной  технологии) каналов информационного  обмена, образованных БТКС, харак­теризующее техническую пропускную способность сети; Np(k) ­количество  каналов  информационного  обмена,  образованных БТКС,  характеризующее  реальную  пропускную  способность сети; Nn(k)  ­ количество стандартных  каналов информационно­го обмена с учетом дополнительного  резерва,  спланированного в интересах оперативного управления системой, для восстанов­ления части утраченного ресурса  и характеризующих  потенци­альную пропускную способность сети. 

Время  реакции  системы  Свр,(к)  отображает  интегральное внутреннее  свойство,  влияющее  на  производительность  систе­мы. В общем случае время реакции БТКС определяется как ин­тервал времени /'(к) между появлением на входе сети запроса к 

13 

какой­либо сетевой службе (запрос /7­ой услуги) пользователя и получением на выходе сети ответа на этот запрос. 

Интервал времени  зависит от типа запрашиваемой л­ой ус­луги, от того, какой пользователь БТКС и к каком)' серверу ус­луг  обращается,  от  местонахождения  пользователя,  загружен­ности  сети  и  т.п.  Поэтому  имеет  смысл  использовать  средне­взвешенную оценку времени реакции  Т(к), усредняя этот пока­затель  по  показателям,  типам  услуг,  количеству  серверов  и учитывая время получения запроса. 

Таким образом,  время  времени  реакции  сети  может  содер­жать два элемента (параметра): 

Ср.(*) = (fOO; T(k)). 

Задержка  передачи  и  вариация  задержки  передачи  С3.„.(к) описывают внутренние свойства проектируемой БТКС, близкие по смыслу ко времени реакции сети, но отличающиеся тем, что характеризуют  передачу  информации  внутри  сети  без  учета задержек собственно обработки информации. Обычно качество сети характеризуется  максимальной задержкой  передачи tmax(k) и вариации задержки Atmax,(k) 

где  Atmax(k)  ­  максимальный  интервал  времени  между  момен­том  ?BX(fc)  поступления  пакета  на  вход  системы  и  моментом кы\(к) появления его на выходе 

"^іла ѵ .з. Ѵ Л/  =  Ч Й Ш Л /  "  *в>Лл)' 

Вектор  устойчивости  Су(к)  процесса  функционирования БТКС  отражает  свойства  системы  при ее функционировании  в условиях  возможного  радиоэлектронного  противодействия  и возникновения  технических  отказов.  Составляющими  данного вектора являются вектора помехоустойчивости  Сп.у.(к)  и техни­ческой надежности СТ.„.(Л) процесса функционирования БТКС. 

В  диссертационной  работе  рассматривались  три  уровня оценки устойчивости  БТКС: объектовый, структурный  и функ­циональный. 

Под  объектовой  помехоустойчивостью  элементов  БТКС  в работе  понимается  способность  элементов  нормально  функ­ционировать в условиях помех 

14 

Рп,;(к) = Р(Тщт  > ГпуТР(^)) = П  f l

 ­  L  Р—.(Ш  ­ РшА.(Ш, 

где Рщ(к)  ­  вероятность  сохранения  элемента  БТКС  необходи­мой  функциональной  устойчивости;  Тау.(к)  ­ среднее время по­мехоустойчивого  функционирования  элементов  БТКС;  Tny

w(k) 

­  среднее  требуемое  время  помехоустойчивого  функциониро­вания  элементов  БТКС;  N  ­  количество  элементов  в  составе БТКС; Nmn  ­ количество возможных  вариантов постановки  по­мех элементов; PmjV.(k) ­ вероятность помехозащищенности  у'­го элемента БТКС для  V ­го варианта постановки помех. 

Объективная  техническая  надежность  элементов  БТКС  ­способность  системы  поддерживать  свое  работоспособное  со­стояние в условиях технических отказов 

N4'W  "+1 

Ртм.(к) = P(Tm.(k)  > Т^.ОО)  =  1 ­  — —  . vll\ 

где РТЛ1.(к)  ­ вероятность сохранения  элемента БТКС необходи­мой  функциональной  устойчивости;  ТКС(к)  ­ среднее  время  на­хождения  элемента  БТКС  в  исправном  состоянии;  N= V +n  ­общее  число  резервных  (п)  и  рабочих  (V)  элементов; W  ­  X  /(IjU )  ­  коэффициент  восстановления  элементов,  вы­раженный  через  соотношение  интенсивности  отказов  Я  ,  ин­тенсивности  восстановления  ju  элементов  и  число  одновре­менно восстанавливаемых элементов  I,  1 < / > п. 

Структурная  устойчивость  БТКС  характеризует  способ­ность системы выполнять возложенные на нее задачи в услови­ях  противодействия  за  счет  ресурсов  устойчивости,  заложен­ных  в  структуру  БТКС.  Учитывая,  что  реальная  пропускная способность  сети, характеризующая  избыточность  ее  структу­ры,  зависит  от  использования  ресурсов  БТКС,  имеющихся  в радио­  и  транспортной  сетях,  выражение  для  вероятности  со­хранения  ее  функциональности  за  счет резерва  структуры  (ве­роятность структурной устойчивости) имеет вид: 

Р(к)=1­(1­РрЛк))(1­Р,с.Ш 

15 

где  Ррсік)  ­  вероятность  сохранения  радиоподсистемы  БТКС своей  функциональности;  Ртс.(к)  ­  вероятность  сохранения транспортной подсистемы БТКС своей функциональности. 

Функциональная устойчивость процесса функционирования БТКС  характеризует  поведенческие  свойства  системы  и пред­ставляет собой способность наращивать возможности устойчи­вого  за  счет  рационального  (оптимального)  поведения  в усло­виях противодействия. Вероятность сохранения системой своей функциональности  за  счет  рационального  (оптимального)  по­ведения  в  условиях  противодействия  определяется  выражени­ем: 

v=\  v=l 

где  Vp(lc)  ­ реальная  пропускная  способность БТКС;  Ѵ т(к)  ­ тре­буемая  пропускная  способность  БТКС;  іѴ вп ­  количество  воз­можных  вариантов  противодействия  со  стороны  агрессивной среды; РВПѵ (&) ­ вероятность возникновения  V ­го варианта про­тиводействия;  ІѴ вв ­  количество  возможных  вариантов  восста­новления  системы  из  неработоспособного  состояния; Кех. W(k  ­  1)  ­  техническая  пропускная  способность  системы, обеспечиваемая  при  к'­м  способе ее восстановления  после пе­рехода ее в неработоспособное  состояние  в результате  возник­новения  К­го варианта противодействия на (к­І)­м  этапе функ­ционирования;  Fm'(k  ­  1, к)  ­ функция  полезности  для  оценки вариантов  восстановления  системы, принимающая  значения от О до  1 и  отражающая  возможность  перевода  системы  из нера­ботоспособного  состояния  на  (к­І)­м  этапе  функционирования в  работоспособное  состояние  на  к­м этапе  за  счет  реализации V  ­го способа ее восстановления. 

Вектор  достоверности  передачи  информации  отражает внутреннее  свойство  сети  ­  качество  (точность)  информации передачи  информации  в  системе  и определяет  внешнее  (поль­зовательское)  свойство  ­  целостность  информации.  Достовер­ность  передачи  характеризует  ее точность  (безошибочность)  и неискажаемость  информации  в  процессе  ее  передачи  через элементы БТКС. 

Точность  (безошибочность)  передачи  информации  данных оценивается  коэффициентом  ошибок  передачи  информации.  В общем виде его можно представить так: 

16 

Nik) 

Kon(k)  = Yj  a

»N°­

где  ссп­  относительная  важность  (приоритет)  передаваемой информации  n­го вида; anN0  ­ количество ошибок при передаче информации. 

В  качестве  критерия  точности  (безошибочности)  передачи данных можно выбрать соотношение: 

^т .п . ѵ ѵ   —  '­'т.п.тр.ѵ О» 

где  Ст.п.тр.(&)  ­  требуемое  значение  показателя  точности  (без­ошибочности)  передачи  информации;  Ст,п.(к)  ­ реальное  значе­ние показателя точности  (безошибочности)  передачи  информа­ции. 

Показатель  неискаженное™  (отсутствия  искажений)  при передаче  информации в БТКС  численно характеризует  способ­ность  системы  противостоять  модификации  или  разрушению обрабатываемой  и  передаваемой  информации.  Физический смысл  данного  коэффициента  заключается  в отношении  коли­чества искаженных данных Nu(k) к общему числу обрабатывае­мых и передаваемых данных N0(k): 

KltAk)=Na(k)/N0(k)y 

коэффициент должен принимать минимальное значение (в пре­деле стремиться к нулю). 

Критерий  оценки  неискаженной  передачи  данных  может быть  задан  в  вероятностно­временном  виде  как  вероятность неискаженной  передачи: 

Рш(к)  = Р(СНІп(к) < Сн/1,д.(Ј)) = Р(К„Ак) < Кя.п.д.(к) 

Показатель  безопасности  передачи  информации  количе­ственно  характеризует  способность  БТКС  обеспечить  конфи­денциальность обрабатываемой и передаваемой информации. 

В  общем случае  показатель  безопасности  передачи  данных можно представить как: 

^ б . п Л ^  =  ѵ .*­к.иЛ'Ѵ '  ^а.п. Ѵ лЛ  ^м.и. Ѵ / ѵ Л 

где  СКм.(к) ­  показатель  конфиденциальности  информации  (с помощью  механизма  шифрования);  Са.п.(&) ­ показатель  аутен­

17 

тификации  информации; См.и.(Ј) ­ показатель маскирования ин­формации. 

Вероятностный  критерий  оценки  безопасности  передачи данных в БТКС записывается в виде неравенства: 

РвЛк)  =  Р(С6Ак)>С6.плрШ 

где Сб.п.тр.№) ­ требуемый уровень безопасности. 

Качество функционирования перспективных БТКС 

Производительность 

Пропускная 

способность 

Время реакции 

Задержки передачи 

Достоверность передачи 

Точность передачи 

Неисжаженность передачи 

Совместимость (интегрируемость) 

Масштабируемость 

Устойчивость 

Объектовая устойчивость 

Объектовая помехоустойчивость 

Объектовая техническая надежность 

Структурная устойчивость 

Функциональная 

устойчивость 

Безопасность передачи 

информации 

Наблюдаемость­

управляемость 

Наблюдаемость­

упраепяемость 

Мультисервисностъ 

Ресурсопотребление 

Рис. 3. Состав системы показателей качества сетевого уровня эталон­ной модели взаимодействия открытых систем проектируемой БТКС 

Обобщенный вероятностный критерий оценивания качества процесса  функционирования  БТКС  можно  представить  в  виде совместной  условной  вероятности  (рис.  4)  выполнения  требо­ваний  по  производительности,  устойчивости,  достоверности передачи,  управляемости­наблюдаемости,  масштабируемости сети,  совместимости  (интегрируемости)  сети,  ее  мульти­сервисности,  безопасности  передачи  информации  и  ресурсо­потреблению системы. 

18 

Так же, по всем вышеперечисленным  показателям  качества в диссертационной  работе были рассмотрены канальный  и фи­зический уровни БТКС. 

Основным  отличием  при  проектировании  БТКС  от  проек­тирования просто ТКС является то, что в первом случае на сис­тему  оказывается  одновременно  нескольких  видов  внешних факторов  (механические,  электрические,  тепловые,  аэродина­мические воздействия)  более из­за агрессивной среды ее функ­ционирования. 

При наличии  перечисленных  выше факторов, влияющих на функционирование  БТКС, с целью повышения  качества  проек­тирования необходимо на ранних этапах проектирования БТКС обеспечить  разработчика  и  конструктора  данными  по  опти­мальному  варианту проектирования  в части выбора электриче­ских  нагрузочных  и тепловых  режимов  ЭРИ, типов  ЭРИ,  па­раметров радиаторов, допусков на параметры ЭРИ, параметрам несущей конструкции и системы виброудароизоляции  . 

Обобщенный вероятностный критерий оценки качества функционирований перспективных БТКС 

Частный критерий оценки производительности 

Частный критерий оценки устойчивости 

Частный критерий оценки достоверности передачи 

Частный критерий оценки безопасности передачи информации 

Частный критерий оценки наблюдаемости­управляемости 

Частный критерий оценки масштабируемости 

Частный критерий оценки совместимости (интегрируемости) 

Частный критерий оценки мультисервисности 

Частный критерий оценки ресурсопотребления 

Рис. 4. Обобщенный вероятностный критерий оценивания качества моделируемого процесса функционирования перспективных БТКС 

19 

В  рамках  диссертационной  работы  был  проведен  анализ программных  средств,  применяемых  в  процессе  разработки БТКС,  таких  как:  Design  Center,  OrCAD­9.1,  Protel  99SE, MicroCAP,  VITUS,  MENTOR  GRAPHICS,  Inter  GRAPH, SPECCTRA, P­CAD 2000, DISP, Beta Soft, TAS, Thermal Designer 98,  Polaris,  Omega  PLUS,  Design  Space,  COSMOS,  ADAMS, ANSYS, АСОНИКА, Microware Office, PRAC, System View и др. 

Анализ  основных  характеристик  вышеперечисленных  сис­тем  показывает,  что  в наибольшей  степени  адаптированной  к задачам  комплексного  исследования  характеристик  БТКС  яв­ляется  система  «АСОНИКА».  Но  для  обеспечения  качества проектирования  БТКС,  кроме  правильного  применения  выше­перечисленных  программных  средств,  необходимо  корректно их  использовать,  т.е.  структурировать  и  управлять  процессом проектирования, оперативно управлять его сроками, ресурсами, информацией и персоналом, связанных с созданием БТКС. 

В  настоящее  время  существует  много  систем  управления процессом проектирования,  с помощью которых  можно  струк­турировать  процесс проектирования. В данной работе рассмат­ривались  наиболее  распространенные  из  них  (SureTrak  Project Manager,  Microsoft  Project,  Artemis  Views,  Primavera,  Project Scheduler Suite, Spider Project,  Welcom). При их изучении были выявлены  такие  недостатки  как  то,  что  большинство  систем структурирования  процесса проектирования  имеют только таб­личное  отображение  данных  и  ограничиваются  построением только календарных моделей. 

Там  же,  где  уже  используются  функциональные  модели, выявлено, что они имеют недостаточно возможностей для обес­печения  качества  при  проектировании  крупных  разработок, каким является проектировании БТКС, т.е.: 

1. Они не предусматривают  специальных  работ  по  анализу и  принятию  решений,  которые  позволяют  эффективно  расста­вить  контрольные  проверочные  точки  в  процессе  управления качеством при проектировании БТКС; 

2. Пути циркуляции  информации  в таких  моделях  недоста­точно обоснованы, например, вопросы  внесения  обратных свя­зей  на  устранение  несоответствий  заданным  требованиям БТКС; 

Разрабатывались  для  общего  отображения  информации  о процессе  проектирования,  а не для удобства  его  структуриро­

20 

вания  и управления  им. Как в то же время  важен  синтез  выше указанных  составляющих  при  проектировании  БТКС  с  точки зрения повышения его качества. 

Исследования,  проведенные  в  первой  главе,  позволили сформировать  достаточно  актуальную  научную  проблему,  яв­ляющуюся  целью  диссертационной  работы  и  заключающуюся в  разработке  метода  проектирования  БТКС,  позволяющей обеспечить  и  повысить  их качество,  с  применением  функцио­нальной и календарной моделей 

Для достижения поставленной  цели в диссертации решают­ся следующие задачи: 

1.  Исследование  современных требований к автоматизации управления проектами  и существующих  систем  автоматизации управления проектами, 

2.  Исследование  современных  требований  к  процессу управления  проектированием  БТКС  и  возможности  сетевых графиков, функциональных и календарных моделей. 

3.  Разработка новой функциональной модели. 4.  Разработка  типовой  функциональной  модели  процесса 

проектирования  БТКС,  позволяющей  ускорить  процесс  по­строения новых систем. 

5.  Разработка  принципов  (алгоритмов)  автоматизации  ме­тода управления  процессом проектирования  БТКС с использо­ванием  синхронизированных  функциональной  и  календарной моделей,  позволяющих  повысить  качество  процесса  проекти­рования. 

6.  Тестирование и апробация моделей и их синхронизация. 

Вторая  глава  диссертационной  работы  посвящена  разра­ботке  метода  проектирования  БТКС  с  использованием  функ­циональной  и  катендарной  моделей,  которая  позволит  устра­нить вышеперечисленные недостатки, и ее программной реали­зации. 

Под  функциональной  моделью  (ФМ)  в  работе  понимается методология  функционального  проектирования  и  графическая нотация,  предназначенные  для  формализации  и описания  про­цесса проектирования БТКС. В основу ФМ были положены три основных  элемента:  функциональные  блоки,  интерфейсные дуги и декомпозиция работ. 

Введены  в ФМ два типа блоков  (которые  представлены  на рис. 5): 

21 

•  MW (make work) ­ основные работы проекта; •  MD (make decision) ­  работы по принятию решений. Первый блок олицетворяет работу при проектировании. Второй является  специальным, предназначен  для обозначе­

ния момента принятия  решения по повышению качества БТКС и процесса их проектирования. 

На этом же рисунке стрелками, показаны интерфейсные ду­ги и их нотация. 

Вход 

I Ограничения  ' Неопределенная 

Название проектной 

работы  АО 

Выход  Входная  КОНТРОЛЬ  I Выходная 

качества 

А1 , 

Управление  Альтернативная 

Рис.  5. Функциональные блоки и интерфейсные дуги ФМ 

Значение  стрелок первого блока ясны из их названия, а вот значение стрелок блока принятия решений объясню подробнее. Сам блок описывается обычно в виде вопроса по контролю ка­чества. 

•  входная  стрелка.  Показывает  точку  входа  в  ситуацию принятия решения и поставляет информацию необходимую для принятия решения; 

•  выходная  стрелка.  Показывает  направление  развития  со­бытий в случае положительного ответа на вопрос; 

•  альтернативная  стрелка.  Показывает  направление  разви­тия событий в случае отрицательного ответа на вопрос; 

•  неопределенная  стрелка. Показывает  направление  разви­тия  событий  в  случае  невозможности  формирования  утверди­тельного ответа. 

Блок MD был введен в понятие ФМ впервые. Этот блок по­зволяет эффективно расставить контрольные проверочные точ­ки в процессе проектирования БТКС, необходимые для обеспе­чения и повышения качества БТКС. 

Третьим элементом ФМ является декомпозиция работ (рис. 6). 

Он  применяется  при  разбиении  сложного  процесса  на  со­ставляющие его функции. 

22 

Декомпозиция  позволяет  постепенно  и  структурировано представлять  процесс  проектирования  в  виде  иерархической структуры  отдельных  диаграмм,  что  делает  ее  менее  перегру­женной и легко усваиваемой. 

Функциональная  модель всегда начинается с представления системы как единого целого ­  одного функционального блока с интерфейсными  дугами.  Такая  диаграмма  называется  контек­стной, и обозначается идентификатором "АО". 

sVP Л«# * 

— ""  ­*­

Гі>*Г<"СІН*і  П1Ч 

"АО ­

проаки проектирования 

Па.т«* д*п;н.иэе пр?дгтз вленв« дочерний по отношению к  «р(Ія«<» вричароыняя 

блоку A3 

Диаграмм АО является родительской по 

отношению к диаграмме A3 

Рис. 8. Декомпозиция работ в ФМ 

В  процессе  декомпозиции,  функциональный  блок  АО, под­вергается  детализации  на  другой  диаграмме.  Получившаяся диаграмма  называется  дочерней  по отношению к  контекстной. Также все блоки данной диаграммы  называются дочерними  по отношению к АО, а АО ­  родительской по отношению к ним. 

Разработанная ФМ позволяет разработчику: •  формировать  структуру  и  содержания  необходимых  ра­

бот  и мероприятий  системы  менеджмента  качества  при  проек­тировании БТКС; 

•  определять взаимосвязи между существующими работами и распределение ресурсов между ними; 

•  выявлять  критические  места  в  существующей  структуре процесса проектирования БТКС; 

23 

•  выявлять  ситуации,  в  которых  требуется  принятие  реше­ний, влияющих на обеспечение и повышение качества процесса проектирования БТКС; 

•  принимать  необходимые  решения  при  незапланирован­ном развитии процесса проектирования. 

Отличительной  особенностью  разработанной  ФМ  является её акцент на соподчинённость  объектов. В ней рассматривают­ся  логические  отношения  между работами,  а  не  их  временная последовательность. 

Для  рассмотрения  же  временной  последовательности,  в диссертационной  работе была разработана  календарная  модель (КМ) на основе диаграммы Гантта (рис. 9) 

сегодня 

і 

к ­р­

Щ6 

«в Чт. 

' т 

04 П і 

1 ­

05 Со 

— • • 

06 Бс. 

г 

07 Пя. 

OS Вт. 

09 Ср 

10 Чт. 

11 Пт 

12 Со. 

и Вс. 

1­

14 Пн 

IS Вт. 

16 Ср. 

17 Чт. 

IS Пт 

19 Со. 

20 Be. 

21 Пн. 

1Л 

Br. 

Рис. 9. Календарная модель процесса проектирования БТКС 

Она  представляет  собой  отрезки  (графические  плашки), размещенные на горизонтальной шкале времени. Каждый отре­зок соответствует отдельной работе. 

Диаграмма  может  использоваться  для  представления  теку­щего  состояния  выполнения  работ:  часть  прямоугольника,  от­вечающего  за задачи,  заштриховывается,  отмечая  процент вы­полнения  задачи;  отмечается  вертикальная  линия,  отвечающая моменту «сегодня». 

При проектировании  БТКС  необходимо  использование  как ФМ, так и КМ. И так как эти две модели описывают один и тот же проект, то они  должны  быть непротиворечивыми,  а, следо­

24 

вательно, изменения  в одной модели должны  приводить к аде­кватным  изменениям в другой модели. Для автоматизации  это­го  процесса  было  принято  решение  синхронизировать  ФМ  и КМ (рис. 10). 

Разработанный  метод  проектирования  БТКС  в рамках дис­сертационной  работы  был  реализован  программно.  Эта  про­грамма вошла в автоматизированный  комплекс «АСОНИКА» и получила  название  «Подсистема  планирования  и  управления проектов  «АСОНИКА­У»  (рис.  11).  Так  же  получено  свиде­тельство о государственной регистрации программы. 

Подсистема  выполнена  по  многооконной  технологии  и  в ней различают следующие окна: 

Этап  реали  заци и проекта 

Ф ун кц и опальная мод  ель 

К ал енд арн  ая модель 

П л ан и рован  и е процесса 

п р о е к т и р о в а л и  е БТКС 

формирование  структуры  и  содержан существующих  работ  и  мероприятии 

процессе  проектирования 

н а х о ж д е н и е  в з а и м о с в я з е й  \ і е ж д \ 

с \  щ с с т в у  ю щ И\І и  р а б о т а м и  в  р а м к а х 

п р о е к т и р о в а н и я  Б Т К С 

распределение  ресурсов  и  их эффективное  использование 

устранение  слабых  месте  существующей структуре  процесса  проектирования  И 

ука эание  контрольныхточеки  критических уча  стков 

выявление  временных  ре  э е р в о в 1 

Р еал  изация процесса 

проектирования БТКС 

принятие  корректных  решении  при редактировании  хода  развития  плана 

процесса  проектирования 

контроль  за  процессом  реализации  плана про ектиро вам ия 

* . перепланирование  сроковработ  и  их 

продолжительности 

перераспределение  ресурсов 

Ф  о р м и р о в а н н е отчетности 

обоснование  затрат  ресурсов.приняты решений  по  изменению  проекта  и  др. 

сравнение  запланированных  сроков завершения  работ  с  фактическими 

срока ми 

Рис.  10. Синхронизация ФМ и КМ процесса проектирования БТКС 

25 

Иерархиче­ская структу­ра проекта 

Редактор кален­дарной модели 

L| 

ГрДОКЭ  Of t»*  I 

ІЧ ­і 

Редактор  •  • * •  "•.  '. функциональ­ной модели 

ш 

|  Обратная  сряэь 

Окно  учета и распределения 

ресурсов и параметров 

Рис.  11. Программная реализация разработанного метода проек­тирования БТКС (подсистема «АСОНИКА­У») 

•  иерархическая структура проекта; •  редактор ФМ; •  окно учета и распределения ресурсов и параметров; •  редактор КМ. В рамках  диссертационной  работы  была  разработана  типо­

вая  ФМ  проектирования  БТКС,  которую  разработчики  могут использовать в качестве шаблона при проектировании  новых. В ней  учтены  существующие  требования  по  проектирования БТКС  и  требования  СМК.  В  эту  модель  разработчик  может добавлять дополнительные работы или же удалять, но, в целом, использование типовой ФМ проектирования БТКС значительно сокращает  время ее разработки  и повышает  ее качество.  Фраг­мент этой модели представлен на рис. 12. 

На нем показан план моделирования физических  процессов (электрических,  тепловых,  аэродинамических,  механических), протекающих в БТКС с учет их взаимного влияния друг на дру­га.  В  ФМ  показаны  очередность  выполнения  моделирования, какие данные необходимо  для выполнения  работы, где они на­ходятся, какие результаты  он должен получить  и куда их пере­

26 

дать.  Показано,  что  после  каждой  работ  проводится  анализ  ее результатов на соответствие требованиям технического задания (ТЗ) и предлагаются  пути решения  в случае выявления  несоот­ветствия  ТЗ. Типовая  ФМ включает  в себя  все этапы  проекти­рования  БТКС  такие  как:  формирование  ТЗ, техническое  про­ектирование, эскизное проектирование и т.д. 

Прі пшітга ІІЛЬКЗЯ ешда л ч*рте:м1 коніірушіві, 

ре^уямаіы моделі ір ОБаиіи 

1  :  w ­T)­f­>­  ofieo 

•f«acani no ененіпо БТКС зля печеннл ре­ллѵ юЕ 'Клмгіерл&іоБ 

Рис. 12. Моделирование физических процессов, протекающих в БТКС (фрагмент типовой ФМ) 

В  третьей  главе рассматриваются  результаты  эксперимен­тальной  проверки  и  практической  реализации  разработанных моделей и в целом метода проектирования БТКС. 

При  проектировании  БТКС  решаются  задачи  выполнения требований  НТД  по  качеству  (помехоустойчивости  сигнала надежности,  электрическим,  тепловым  и механическим  харак­теристикам  и  т.д.).  Метод  проектирования  БТКС,  разработан для  придания  этому  процессу  обеспечения  качества  закончен­ного  типового  характера,  позволяющий  на  основе  разработан­ных моделей, методик и алгоритмов, провести  обоснованный и 

27 

целенаправленный  синтез  БТКС.  Это  отвечает  требованиям НТД по качеству, учитываемых при разработке моделей, мето­дик и алгоритмов в диссертации. В результате контроля даются рекомендации  по устранению  наиболее  слабых  с точки  зрения качества мест в БТКС. 

Центральным  в  методе  проектирования  БТКС  являются разработанные  в  диссертационной  работе  принципы  структу­рирования  процесса  проектирования,  с  использованием  ФМ  и КМ. Типовая  ФМ проектирования  БТКС  учитывает  все выше­перечисленные  требования  НТД  и  позволяет  существенно  со­кратить сроки и трудоемкости  всего процесса  проектирования. Многочисленные  обратные  связи,  возникающие  в  сущест­вующих  процессах  проектирования  БТКС,  потребовали  разра­ботки  методики  их  оптимального  проектирования  на  ранних стадиях. 

Процесс  проектирования  БТКС  проводится  в  следующей последовательности. 

1.  В  случае,  когда  разработчики  не  используют  типовую ФМ БТКС,  разрабатывается  нетиповая  ФМ процесса  проекти­рования. Иерархичность  ФМ позволяет  разрабатывать  ее в не­сколько  этапов  и  несколькими  сотрудниками.  К  примеру,  на ранних этапах, руководители могут задавать более обобщенные работы по проектированию БТКС и поручить ее декомпозицию уже сотрудникам более низкого звена и т.д. Уровень детализа­ции  всего  процесса  БТКС  определяется  непосредственно  ее разработчиками. 

2.  На втором этапе осуществляется назначение сроков. Оно также может реализовываться  в несколько этапов и нескольки­ми сотрудниками. 

3.  На этом этапе осуществляется назначение ресурсов (пер­сонала,  оборудования,  материалов), необходимых для реализа­ции планируемого процесса проектирования БТКС. 

4.  После того, как план процесса проектирования БТКС го­тов,  уже  осуществляется  его  реализация  (переключившись  в подсистеме «АСОНИКА­У» на «стадию реализации). 

5.  На этой стадии разработчики видят, какие работы им не­обходимо проделать, в какие сроки, какие требования  системы менеджмента  качества  в  них должны  учитываться.  Отобража­ется,  какую  информацию  и  от  кого  они  должны  получить  для выполнения работ по проектированию БТКС, и какие результа­ты должны получить и куда их после этого направить. 

28 

Были  экспериментально  проверены  модели,  методы  и про­грамма  проектирования  БТКС.  Результаты  проверки  подтвер­ждают  правильность  выбранных  решений  и  достаточную  для практического  проектирования  точность  и  оптимальность  по­лучаемых результатов. 

Так,  метод  проектирования  БТКС  с  использованием  син­хронизированных  ФМ и КМ и программная  реализация  прове­рены  на  практических  задачах  при  проектирования  БТКС, по­казанных на рис. 13. 

В частности,  в диссертации  приводится  пример  проектиро­вания  блока  управления  в виде  стойки танковой  телекоммуни­кационной  системы  (рис.  13а). Для  ее  разработки  использова­лась, разработанная  в рамках диссертационной  работы типовая ФМ,  в  которую  проектировщики  внесли  свои  незначительные изменения. 

а) Блок управ­ления в танко­вой телеком­муникацион­ной  системе 

б) Блок управ­ления, входя­щий в энерго­сберательный комплекс  «ФО­ТОН» 

г) Генератор­ное устройство подводной лодки 

д) Бортовая центральная вычисли­тельная ма­шина само­лета 

Рис.  13. Телекоммуникационные системы, рассчитанные с примене­нием разработанной методики 

В диссертации указываются работы по моделированию теп­ловых  физических  процессов,  протекающих  в  стойке.  Анализ результатов моделирования тепловых процессов в стойке блока 

29 

управления  танковой  телекоммуникационной  системы  пока­зал: 

•  если  электровентиляторы,  расположенные  на  втором  и третьем  этажах  конструкции  изделия,  выключены  (отсутству­ют), короб свободен для прохода воздуха. В этом случае основ­ная часть  воздуха движется  по коробу,  поэтому к блокам, рас­положенным  на  2,  3  и  4  этажах  подводится  лишь  его  малая часть, что  приводит  к  низкой  эффективности  работы  системы кондиционирования. 

•  если электровентиляторы  включены, каждый  из них соз­дает  расход  воздуха 0,01944  м3/с, короб  свободен  для  прохода воздуха. Применение вентиляторов на втором и третьем этажах приводит к увеличению  скоростей течения  воздуха, однако из­за  значительного  аэродинамического  сопротивления,  создавае­мого блоками, решётками  и модулями  большая часть холодно­го  воздуха  всё  же  движется  по  коробу,  аэродинамическое  со­противление которого мало. 

•  если  электровентиляторы  включены,  и  каждый  из  них создает  расход  воздуха  0,01944  м3/с,  причём  короб  заполнен кабелями  и  закрыт  для  прохода  воздуха,  то  весь  воздушный поток  движется  через  центральную  часть  конструкции,  скоро­сти воздуха на 2, 3 и 4 этажах значительно возрастают. Однако в узких каналах 2 и 3 этажа, а так же в 2,  ..., 6 и 9,  ...,  11 кана­лах четвёртого  этажа,  она остается  низкой  из­за  их малой ши­рины  и, что является  следствием  высокого  аэродинамического сопротивления. 

30 

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИОННОЙ  РАБОТЫ 

Главным  результатом  диссертационной  работы  является разработанный метод проектирования БТКС с  использованием синхронизированных  функциональной  и календарной  моделей. Основные  научные  теоретические  и  практические  результаты работы состоят в следующем: 

1. Разработана  принципиально  новая  функциональная  мо­дель, позволяющая: 

•  определить, каким наилучшим  образом распределить  от­ветственность исполнителей  и задачи принятия решений с учё­том организационной структуры предприятия; 

•  применять  специальные  работы  по  анализу  и  принятию решений, которые позволяют: 

­  эффективно  расставить  контрольные  проверочные  точ­ки  в процессе  проектирования  БТКС  с точки  зрения  обеспече­ния и повышения его качества; 

­ с помощью управляющих решений обосновать внесение изменений  в  схему,  конструкцию,  технологию,  а  также  в  сам процесс  проектирования  и  рациональное  распределение  про­ектных ресурсов. 

2. Создана  типовая  функциональная  модель  проектирова­ния  БТКС,  учитывающая  основные  требования  ТЗ  и  других нормативных  документов,  включая  требования  системы  ме­неджмента  качества  и программ  обеспечения  надежности. Ти­повую  функциональную  модель  разработчик  использует  в  ка­честве  шаблона, что существенно  сокращает  сроки  проектиро­вания новых систем и показывает пути повышения качества. 

3. Разработан  метод  автоматизации  синхронизации  функ­циональной  и  календарной  моделей  процесса  проектирования БТКС,  что  обеспечивает  целостность  проекта  и  не  допускает случайности ошибок несогласования этих двух моделей. 

4. Разработан  и  программно  реализован  метод  проектиро­вания БТКС, позволяющий повысить его качество. 

Разработанная  типовая  функциональная  модель  проектиро­вания БТКС  позволяет  разработчикам  использовать  в качестве шаблона  при  проектировании  новых систем. В ней учтены  су­ществующие  требования  по  проектирования  БТКС  и  требова­ния  СМК  и  ПОНов. В  эту  модель  разработчик  может  добав­лять дополнительные  работы  или  же удалять, но, в целом, ис­

31 

пользование  типовой  ФМ  проектирования  БТКС  значительно сокращает время ее разработки и повышает ее качество. 

Разработанная  методика  проектирования  БТКС  и  разрабо­танное  программное  обеспечение  внедрены  в  ОАО  «НПП «Волна» и ОАО «Концерн «Моринформсистема ­ Агат». 

Применение  разработанного  метода  и  типовой  функцио­нальной  модели  при  проектировании  БТКС  позволяет  повы­сить такие электрические  показатели, как  помехоустойчивость и скорость передачи сигнала, на 20 ­ 40 %, надежность  (среднее время наработки на отказ) на 30 ­ 50 %. Качество всего процес­са  проектирования  (сроки  проектирования,  трудоемкость, стоимость, затраты ресурсов)  в зависимости  от вида изделий и типа показателей снижаются  на 10 ­  25 %. 

32 

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙРАБОТЫ 

1.  Нибежев  Х.А.,  Кофанов  Ю.Н.  «Автомати­зирован­ное  надежно­ориентированное  проектирование».  /  Сетевой электронный  научный  журнал  «Системотехника»,  №  5, 2007, 0,6 п.л. www.systech.miem.edu.ru 

2.  Нибежев  Х.А.  «Обеспечение  надежности  с  использо­ванием  типового  план­графика  разработки  радиоэлектрон­ной аппаратуры». / Журнал  «Надежность». №1 (24). 2008, с. 19 ­ 23. 

3.  Нибежев Х.А., Георгиева  М.А. «Обеспечение  надеж­ности  за  счет  использования  автоматизированной  системы проектирования  РЭА  с  использованием  синхронизирован­ной  функциональной  и  календарной  моделей».  /  Журнал «Надежность». №3. ­  2009, с. 21 ­ 28. 

4.  Кофанов Ю.Н., Воронежцев В.А., Гончаренко  O.K., Коваленко  И.А., Нибежев  Х.А.  «Коллективное  проектиро­вание надежных технических систем с помощью программы «ИННОВАТИКА»  и подсистемы  «АСОНИКА­У»./  Журнал «Надежность». №3. ­  2009, с. 28 ­ 37. 

5.  Нибежев  Х.А.,  Савенков  И.И.,  Дудко  О.В.  «Разра­ботка  теории  и внедрение  инновационных  технологий  под­держки жизненного цикла радиоэлектронных средств». / Те­зисы  VII  Всероссийской  выставки  научно­технического творчества молодежи НТТМ­2007. 2007, с. 123 ­  126. 

6.  Нибежев  Х.А.  «Методика  надежностно­ориенти­рованного  проектирования  радиоэлектронной  аппаратуры». / Научно­техническая  конференция  студентов, аспирантов и молодых  специалистов  МИЭМ.  Тезисы докладов.­  М., МИ­ЭМ, 2007, с. 23­24 

7.  Нибежев  Х.А.  «Автоматизированное  надежностно­ориентированное  проектирование  радиоэлектронной  аппа­ратуры».  /  Научно­техническая  конференция  студентов,  ас­пирантов  и  молодых  специалистов  МИЭМ.  Тезисы  докла­дов. ­  М., МИЭМ, 2008, с. 40 ­ 42 

8.  Нибежев  Х.А.  «Методика  надежностно­ориентиро­ванного  проектирования  радиоэлектронной  аппаратуры».  / Системные  проблемы  надёжности,  качества,  информацион­но­телекоммуникационных  и  электронных  технологий  в управлении  инновационными  проектами  (ИННОВАТИКА  ­

33 

2008).  Сборник  тезисов.  Часть  1.  ­  М.,  Энергоатомиздат, 2008, с. 60 ­ 62. 

9.  Кофанов  Ю.Н.,  Бекишев  А.Т., Нибежев  Х.А.  «Сис­тема  автоматизации  проектирования  РЭА с  использованием синхронизированных  функциональной  и календарной  моде лей».  /  Труды  Российского  научно­технического  общества радиотехники,  электроники  и  связи  имени  А.С.  Попова. LXIV  научная  сессия,  посвященная  дню  радио.  ­  М.:  ООО «Инсвязьиздат», 2009, с. 256 ­ 258. 

34 

Сдано в набор 05.08.2009 г. Подписано в печать 07.08.2009 г. 

Формат 30x42/4. Бумага офсетная ­65  г/м2. Гарнитура «Times». Печать ризографическая. 

Физ. печ. л. 9. Усл.­печ. л. 2,25. Учет. изд. л. ­  1,6. Тираж­  100 экз. 

Отпечатано в типографии ООО «Пилигрим» 386102, Республика Ингушетия, 

г. Назрань, ул. Чеченская, 5. 

Издательство ООО «Пилигрим», РИ, с. Кантышево, ул. Джабагиева, 97. 

E­mail: piligrim­K@list.ru