автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.01, диссертация на тему:Комплекс средств управления организационно-техническими системами обеспечения надёжности авиационной техники

003493245

На правах рукописи

ЛЕБЕДЕВ Денис Михайлович

КОМПЛЕКС СРЕДСТВ УПРАВЛЕНИЯ ОРГАНИЗАЦИОННО-ТЕХНИЧЕСКИМИ СИСТЕМАМИ ОБЕСПЕЧЕНИЯ НАДЁЖНОСТИ АВИАЦИОННОЙ ТЕХНИКИ

05.13.01 - Системный анализ, управление и обработка информации (оборонная и гражданская техника)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание

ученой степени кандидата технических наук

Москва-2009

003493245

Работа выполнена в Московской академии рынка труда и информационных технологий (ГОУ «МАРТИТ»)

Научный руководитель:

доктор технических наук

Воробьев Альберт Анатольевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Безель Яков Владимирович

доктор физико-математических наук, профессор

Крылов Григорий Олегович

Ведущая организация:

Федеральное государственное унитарное предприятие «Государственный научно-исследовательский институт авиационных систем» (ФГУП «ГосНИИАС»)

Защита состоится « /Л /А 2009 г. в « ^^ъ часов на заседании объединенного диссертационного Совета ДМ850.001.01 при Московской академии рынка труда и информационных технологий (ГОУ «МАРТИТ») по адресу: Москва, ул. Молодогвардейская, д. 46, корп. 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московской академии рынка труда и информационных технологий,

Автореферат разослан « 2009г.

Ученый секретарь диссертационного совета профессор

Чересов Ю. И.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Широкое внедрение информационных технологий во все сферы жизнедеятельности экономически развитых государств и сопутствующая ему повсеместная интеграция средств вычислительной техники (СВТ) определили существенную зависимость важнейших процессов в экономической, политической, промышленной, военной, социальной деятельности от качества функционирования сложных организационно-технических систем (СОТС). Прогрессирующее усложнение СОТС, резко повышая возможности реализации основных государственных процессов, одновременно определяет их уязвимость от воздействия неблагоприятных факторов (НФ) самой различной природы. В связи с этим практически значимой становится задача обеспечения требуемого качества функционирования СОТС как при целенаправленном (умышленном) воздействии НФ, так и при проявлении природных НФ.

Существенная разнородность архитектур современных СОТС, определяемая их целевым назначением, обусловила также многообразие применяемых аппаратных и программных средств, территориально распределенных на больших расстояниях и объединенных посредством коммуникационного оборудования. Данное обстоятельство существенно усложняет создание единых методических решений по обеспечению требуемого качества функционирования таких систем и определило выбор в качестве объекта исследования СОТС.

С позиций системного подхода, обеспечение требуемого качества функционирования сложных систем должно обеспечиваться за счет синтеза и практического применения соответствующих алгоритмов управления. В связи с этим в работе исследуются подходы к созданию комплексов управления СОТС.

Предметом исследования является методическое обеспечение принятия решений по формированию комплекса средств управления СОТС.

Проведенный автором анализ научных работ по рассматриваемой проблеме показал, что вопросы создания комплексов управления сложными организационно-техническими системами в известной литературе рассматриваются на уровне частных задач. При этом предлагаемые авторами решения посвящены решению вопросов надежности (доктор технических наук, профессор Костогрызов А. И., доктор технических наук, профессор Липаев В. В.), обеспечения безопасности информации (доктор технических наук Гацен-ко О. Ю., доктор технических наук Герасименко В. А., доктор технических наук, профессор Костогрызов А. И. и др.). Кроме того, достаточно большое количество научных публикаций по обеспечению требуемого качества функционирования сложных систем являются на сегодняшний день устаревшими и не учитывают специфику применяемых в СОТС информационных технологий, обуславливающих, в частности, значительную разнородность и распре-

деленность СОТС, отсутствие ярко выраженной иерархической структуры и т. п.

Наиболее близкими к тематике проводимого исследования являются работы доктора технических наук Воробьёва А. А. (ФГУ «13 ГНИИ Минобороны России»), определяющие наиболее общие подходы к созданию системы адаптивного управления сложными системами, кандидата технических наук Ерослаева Н. А. (BKA им. А. Ф. Можайского), определяющей частные алгоритмы синтеза комплекса средств управления организационно-техническими системами, а также доктора технических наук, профессора Соколова Б. В. (СПИИ РАН), раскрывающей наиболее общие алгоритмы мониторинга и управления структурной динамикой сложных систем. В отличие от указанных работ, рамки проводимого исследования ограничиваются синтезом структуры комплекса средств управления, обеспечивающего функционирование СОТС в условиях воздействия любых известных НФ и их совокупностей. В такой постановке исследование проводилось автором впервые, что определяет актуальность работы, ее теоретическую новизну и высокую практическую значимость.

Таким образом, актуальность проведения исследований в данной предметной области обусловлена:

- резким усложнением СОТС, использующих информационные технологии (ИТ) последней разработки;

- повышением роли СОТС при реализации важнейших процессов жизнедеятельности Российской Федерации в экономической, политической, промышленной, военной, социальной и других областях;

- значительным повышением уязвимости сложных систем от воздействия НФ, как имеющих случайную природу, так и целенаправленных;

- отсутствием комплексных теоретических исследований и практических результатов в области обеспечения заданных требований по качеству функционирования СОТС в условиях воздействия неблагоприятных факторов.

В целом высокая практическая значимость и недостаточная теоретическая проработка проблемы формирования структуры комплекса средств управления СОТС обусловили выбор темы диссертационного исследования, определили его цель и задачи.

Цель исследования - решение научной задачи по обеспечению требуемого качества функционирования СОТС на основе формирования комплекса средств управления.

Задачи исследования:

1) проведение анализа причин снижения качества функционирования СОТС в процессе эксплуатации в условиях воздействия НФ различной природы;

2) разработка методических средств оценивания и прогнозирования качества функционирования СОТС в условиях воздействия неблагоприятных факторов для выявления уязвимых мест системы и оценки возможного ущерба при реализации неблагоприятных факторов;

3) разработка методических средств для принятия решений по формированию структуры комплекса средств управления для обеспечения требуемого качества функционирования СОТС;

4) разработка рекомендаций по практическому применению результатов исследования для повышения качества функционирования СОТС (на примере системы обеспечения надежности авиационной техники).

В качестве основных методов исследования использованы методы теории вероятностей, теории игр, теории управления, теории планирования экспериментов, а также методы имитационного моделирования.

Обоснованность и достоверность выводов исследования подтверждается корректностью применения математического аппарата, данными экспериментального исследования и апробацией на научно-технических конференциях и семинарах различного уровня.

Научная новизна и теоретическая значимость диссертационной работы заключаются в том, что в ней впервые:

- разработана методика оценивания и прогнозирования качества функционирования СОТС на основе применения теоретико-игровых моделей с учетом воздействия НФ различной природы;

- предложен метод выявления уязвимых мест сложной системы, запатентованный в устройстве накопления и обработки информации (патент № 2046397 от 20.10.1995 г.);

- предложен алгоритм оценки возможного ущерба в процессе функционирования сложной системы, основанный на представлении многошагового процесса функционирования СОТС в условиях воздействия НФ в виде совокупности взаимосвязанных биматричных игр;

- разработана оригинальная методика обоснования принятия решений по формированию структуры комплекса средств управления СОТС, позволяющая обеспечить требуемое качество функционирования сложных систем и учитывающая внедрение современных ИТ и заданные ресурсные ограничения.

Практическая значимость исследования состоит в том, что применение результатов исследования для формирования структуры комплекса средств управления СОТС, функционирующей в условиях воздействия неблагоприятных факторов, позволяет:

- на 15...40% повысить качество функционирования СОТС в условиях воздействия НФ различной природы;

- на 18...35% повысить оперативность идо 10-20% снизить затраты на проведение мероприятий по управлению СОТС;

- проводить обоснование требований по управлению СОТС, функционирующих в условиях реализации НФ;

- практически реализовать методическое обеспечение принятия решений по формированию структуры комплекса средств управления в существующих и перспективных СОТС.

Результаты, выносимые на защиту:

1) теоретико-игровые модели функционирования СОТС в условиях воздействия неблагоприятных факторов различной природы;

2) методика оценивания и прогнозирования качества функционирования СОТС в условиях воздействия неблагоприятных факторов;

3) методика принятия решений по формированию структуры комплекса средств управления СОТС с учетом возможностей влияния НФ на качество функционирования сложной системы;

4) рекомендации по обеспечению требуемого качества функционирования СОТС в процессе эксплуатации в условиях воздействия неблагоприятных факторов.

Апробация и публикации. Полученные результаты реализованы в -НИР, опубликованы в 6 статьях (в том числе, в 2 изданиях, рекомендованных ВАК РФ), представлялись на научно-технических конференциях, а также отражены в 4 патентах на изобретения. Основные результаты, полученные в ходе выполненных исследований, реализованы в ФГУ «13 Государственный научно-исследовательский институт Минобороны России» при проведении работ в области обоснования требований к качеству функционирования систем управления инженерно-авиационным обеспечением Военно-воздушнь сил.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, тре разделов с выводами по ним, заключения, списка использованных источни ков и приложения. Общий объём диссертационной работы составляет 14"? страницы, в том числе 20 рисунков, 12 таблиц и список использованных ис точников, включающий 92 наименования.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении раскрывается актуальность вопросов, рассматриваемых диссертации. Формулируется цель, а также детализируются задачи исследо ваний, кратко описывается структура работы.

В первом разделе работы изложены результаты анализа состояния во проса обеспечения требуемого качества функционирования СОТС и поста новка задачи исследования.

Современные СОТС широко используются в существующей информа ционной инфраструктуре Российской Федерации (РФ) и в значительной сте пени влияют на обеспечение жизнедеятельности и формирование услови для дальнейшего развития государства. В зависимости от реализации кон

кретных ИТ, СОТС представляют собой достаточно жестко определенную совокупность программных, аппаратных и организационных (информационных, математических, лингвистических и других) средств и включают: информационные ресурсы, содержащие информацию, необходимую для реализации тех или основных процессов; « средства и системы информатизации (сети и системы), программные средства (операционные системы, системы управления базами данных, и др.), автоматизированные системы управления, системы связи и передачи данных, осуществляющие прием, обработку, хранение и передачу информации, их информативные физические поля;

технические средства и системы, обрабатывающие информацию, а также сами помещения, предназначенные для обработки такой информации; персонал, обеспечивающий деятельность СОТС;

систему нормативно-технических документов, регламентирующих применение и функционирование сложных систем.

Для любой компоненты (ресурса) СОТС имеют место угрозы воздействия НФ, приводящих к нарушению штатного режима функционирования системы, а также нарушению конфиденциальности, целостности и доступности информации. В свою очередь, эти угрозы можно классифицировать на случайные и преднамеренные. Случайная (непреднамеренная) угроза имеет случайный характер появления. В отличие от этого, преднамеренная угроза характеризуется скрытым, целенаправленным характером появления (инициализации) и, как правило, имеет средства маскировки в физической или информационно-программной среде. Основными НФ случайной природы являются:

- собственно факторы, вызванные природными бедствиями и катастрофами (пожары, наводнения и т. п.);

— сбои и отказы технических и программных средств, происходящие без участия персонала, обеспечивающего деятельность СОТС («надёжностные» сбои и отказы).

Проявление НФ случайной природы, как правило, приводит к нарушению функционирования технических и программных средств сложных систем, или к потере информации. При этом в большинстве практических ситуаций возможно оперативное восстановление работоспособности СОТС. При возникновении НФ случайной природы не происходит преднамеренного хищения информации, циркулирующей в сложных системах, с целью её дальнейшего незаконного использования. В связи с этим возникающий ущерб является относительно небольшим и не приводит к последствиям, угрожающим жизнедеятельности государства.

Неблагоприятные факторы целенаправленного характера связаны с умышленной злонамеренной деятельностью обслуживающего персонала СОТС и лиц, не являющихся пользователями сложных систем (удаленный

несанкционированный доступ). Реализация целенаправленных НФ способна привести к необратимым процессам в политической, экономической, промышленной, военной, социальной, экологической и других сферах деятельности государства.

Хотя методы осуществления преднамеренных воздействий на СОТС достаточно хорошо известны, число способов их реализации неуклонно возрастает. Появляются специализированные инструментальные средства, обеспечивающие достаточно высокие оперативность и эффективность воздействий. Это, в свою очередь, значительно снижает требования к квалификации «злоумышленника» и, следовательно, является предпосылкой существенного роста количества несанкционированных воздействий на СОТС. В дальнейшем увеличение номенклатуры используемых программных и аппаратных платформ, интеграция достаточно разнородных вычислительных средств также может привести к росту числа неблагоприятных (информационных) воздействий на СОТС.

В целом обеспечение штатного режима функционирования СОТС должно быть основано на составлении полного перечня уязвимых мест сложных систем, возможных НФ и последующей реализации мер по их нейтрализации. Такие меры должны быть реализованы в рамках создания единой системы управления СОТС. При этом в рамках управления сложной системы решаются следующие задачи (рис. 1):

- установка, настройка, применение, модернизация программных и технических средств (подсистема управления Л)\

- разграничение доступа пользователей, задач, процессов к ресурсам (подсистема управления 0);

- контроль функционирования (подсистема управления

- восстановление функций при возникновении нештатных ситуаций (подсистема управления Ч1).

Общим приемом реализации механизма управления является синтез двухуровневой структуры подсистемы управления, включающей основной контур и блок алгоритма адаптации (рис. 2).

Параметры объекта управления (СОТС) гсиш(1) в случае сигнально неопределенных НФ Гсгнф являются параметрами настройки используемых средств управлния (как регулируемыми, так и нерегулируемыми) и поддаются прямому измерению. Выходные параметры объекта управления влияют на значение показателя качества СОТС 01(гсн™(0,2СИГН(^).

При использовании прямого подхода для синтеза комплекса средств управления основной контур должен содержать неявную эталонную модель объекта управления. Модель должна задаваться значениями настроек средств управления, при которых достигается требуемое значение качества функционирования СОТС.

Рисунок 1 - Общая схема организации управления СОТС

Рисунок 2 — Структура подсистемы управления при реализации сигнально неопределенных НФ

Допущение об отсутствии динамики изменения параметров сигнально неопределенных НФ в процессе эксплуатации СОТС определяет целесообразность достижения цели управления для прогнозируемого значения (^(О- В соответствии с этим, алгоритм адаптации в такой подсистеме будет являться

__

алгоритмом предсказания. Для реализации алгоритма должны использоваться соответствующие модели функционирования СОТС.

Регулятор обеспечивает достижение цели управления при фиксированных входных параметрах тсигн(0, и параметрах состояния объекта управления гсигнО) на основе реализации управления СОТС.

С учетом особенностей применения и функционирования современных СОТС, постановка задачи для достижения цели исследования сформулирована следующим образом.

Пусть заданы:

■•■> •••> 5а/ - множество объектов СОТС (АРМ);

У={у,, у2,—, Урут} - множество средств управления, применимых в СОТС;

Х={х/, х2,..., хи..., хп} - множество НФ, воздействующих на объекты СОТС;

Вк={ Ъца Ь2к-~, Ърь..., Ът]} - показатели стоимости реализации средств управления у, еУ на объекте СОТС si.eS.

Необходимо найти для любого объекта СОТС si.eS такие варианты построения СОТС у*} еУ, при которых

еД*Л(о >у*» со)=шахаЬдо,^«), (1}

У^г

где - показатель качества функционирования СОТС,

при ограничении /

2Х-5дир, (2)

А=1

где В¿щ, - лимитные ограничения стоимости реализации комплекса средств управления.

При этом варианты построения комплекса средств управления в работе рассматриваются в виде последовательности независимых включений У=<4 Ц ¥>,

где: А - подсистема установки, настройки, применения и модернизации программных и технических средств СОТС;

О— подсистема разграничения доступа пользователей, задач, процессов к ресурсам;

О- подсистема контроля функционирования СОТС;

У- подсистема восстановления функций при возникновении нештатных ситуаций.

Во втором разделе диссертации с целью обеспечения требуемого качества функционирования СОТС и формирования комплекса средств управления представлены результаты:

- моделирования процессов функционирования СОТС в условиях воздействия НФ;

- разработки методического обеспечения оценивания и прогнозирования качества функционирования системы;

- разработки методического обеспечения принятия решений по формированию структуры комплекса средств управления СОТС.

Разработаны модели предсказателя системы управления при сиг-нально неопределенных НФ, включающие динамические модели процессов защиты информации как при полной, так и при неполной информации о последовательности реализации сигнально неопределенных зависимых воздействий. Динамическая модель процессов функционирования СОТС, описывающая применение неопределенных зависимых воздействий с известной последовательностью реализации, представлена многошаговой игрой с полной информацией и позволяет принимать решение о выборе оптимальной стратегии управления. Разработаны предложения по решению многошаговых игр большой размерности на основе использования рекурсивной процедуры, аналогичной известному алгоритму решения задач динамического программирования. Показано, что отсутствие оценочных значений «промежуточных» вершин древовидного графа определяет неоднозначность решения (парадокс Эрроу). На основе исследования проблемы неоднозначности равновесной ситуации (по Нэшу) в многошаговой игре с полной информацией разработаны рекомендации по выбору критерия оптимальности.

Динамическая модель процессов функционирования СОТС, описывающая применение зависимых воздействий с неизвестной последовательностью реализации, представлена многошаговой игрой с неполной информацией. Обосновано, что неоднозначность положения игрока в информационном множестве, включающем несколько позиций, позволяет заранее (до выполнения последовательности тех или иных ходов в игре) указать необходимую стратегию поведения в И1ре с неполной информацией. Показано, что получение дополнительной информации о возможных действиях противника позволяет улучшить исход конфликтной ситуации.

Для практического применения теоретико-игровых (многошаговых) моделей автором впервые (в рамках методики оценивания и прогнозирования качества функционирования СОТС в условиях воздействия НФ) разработан подход для детерминированного расчета цены игры. Идея решения задачи расчета цены игры в конечных позициях графа состоит в следующем. При условии конечности множеств стратегий двух участников конфликтной ситуации (в данном случае - стороны, осуществляющей воздействие НФ и стороны, реализующей применение комплекса средств управления) возможно получение (расчёт) цены игры для каждой отдельно взятой пары стратегий двух сторон. Дальнейшее развитие этой ситуации для совокупности любых пар стратегий с общей начальной позицией естественным образом приводит к построению и исследованию достаточно стандартной биматричной игры, решение которой позволяет получить значение цены игры для конкретной

подыгры, образуемой множеством всех пар стратегий с общей начальной позицией. Таким образом, в конечном итоге многошаговая игра может быть представлена (декомпозирована) совокупностью взаимосвязанных бимат-ричных игр. При этом первая биматричная игра будет строиться для начальной позиции графа (первого хода многошаговой игры), а построение парных матриц (би-матриц) для остальных ходов игры должно осуществляться с учётом значений цены игры на предшествующих шагах (с предисторией, или с последействием).

Использование данного подхода позволяет детерминированно рассчитать цену игры не только для конечных позиций графа, задающего многошаговую игру, но и для всех промежуточных позиций (ходов, или пар стратегий). Это открывает новые возможности для исследования существующих динамических процессов, в частности - процесса функционирования СОТС в условиях воздействия НФ. Такой подход позволяет выявлять «слабости» (достоинства и недостатки) не только некоторых совокупностей стратегий, применяемых сторонами (функционально завершённых сценариев их применения), но и любого «набора» стратегий в любой отдельно взятой (промежуточной) подыгре графа, задающего позиционную игру в целом.

В основу построения биматричных игр (для одного шага любой подыгры с общей начальной позицией) положено развитие статистической модели, впервые разработанной доктором технических наук Воробьёвым А. А.. Предположим, что для множества объектов СОТС 5=/^/, ¿а,.... ^ь .... ясоставлен полный перечень возможных НФ, заданный конечным множеством

Х={х1,х2,...,хь...,хп}. (3)

Ущерб от реализации НФ определяется ценностью объектов

СОТС. Пусть

= Ск * Мл , /=Л...,«Д=1,...,/, (4) где: ущерб реализации НФ х, еХ на объекте еБ\

б [0;1] - показатель эффективности реализации НФ х, еХ на объекте

Пусть средства управления для объектов СОТС заданы конечным множеством

¥~{уи У2,-,У],—,Ут}- (5)

Для т средств управления количество возможных вариантов их использования м> вычисляется по формуле

= 2т-1. (6)

Множество вариантов построения комплекса средств управления обозначим

2 = {г,г 2,...^,...^}, (7)

причем Ъ-эЧ. Наличие средств управленияу]еУ в варианте где2 будем учитывать с помощью индикаторной переменной

0, если средство у не использует ся в варианте построения комплекса САУ гв\ ^^

1, если средство у использует ся в варианте построения комплекса САУ г9

7=1,.<9=1,...,\У.

Зависимость между номером варианта построения комплекса средств управления г в и составом входящих в него средств у} еУ отражена в формуле

±К,2»=е. (9)

)-1

Обозначим у... е [0;1] - показатель нейтрализации НФ х.еА" средством у к

управления у, еУ на объекте я/свБ. Данный показатель определяет степень истинности того, что средство управления у^ на объекте не будет препятствовать воздействию НФ х,. Если уцк=0, будем полагать, что НФ нейтрализован полностью. Если то средство управления^ не препятствует воздействию НФ х,. Тогда

С„к=С**Гук. 1=1,7=1,...,ш, ¿=1,...,/, (10)

где ценность раскрытой информации при реализации НФ х,- еХ

на объекте Si.eS, защищенном средством управления у^У.

Значение ущерба от воздействия НФ х, на объект е8 при наличии на нем средства управления (при условии, что НФ с вероятностью 1 будет иметь место) равна

Сук = ^кСк7ик- (11)

Ущерб на объекте при реализации НФ х, и наличии варианта построения комплекса средств управления где! равен

С,ас(0 = ^¡кСкГ гвхкУ ¡в2кГ ¡93к = РгкСкУ ¡вк- (12)

Выигрыш от реализации НФ будет равен

= ^1к\Ск\Гт- (13)

Потери стороны, ответственной за эксплуатацию СОТС, равны

0]-ек = Скг-М1кгСк2Г1вк- (14)

Для нахождения равновесных (по Нэшу) ситуаций в биматричных играх в работе использовался известный алгоритм Лемке-Хаусона.

В качестве показателя функционирования СОТС при применении определенного варианта построения комплекса средств управления использован безразмерный показатель, определяющий степень близости данного варианта к «эталонному», задаваемому смешанной стратегией применения всех возможных средств управления:

п и*

X Е И&мПе

Qвk (ув ) = -^-Т1-, (15)

где: вероятность применения НФ х,еХ~,

т]д— вероятность применения варианта комплекса средств управления гве2.

Искомый вариант построения комплекса средств управления должен соответствовать условию (1) при выполнении стоимостных ограничений (2)

ув = агё

тахблОъ)

(16)

В целом в основе методики использован следующий алгоритм оценивания и прогнозирования качества функционирования СОТС:

1) формирование перечня объектов СОТС 5=/$,, ..., л*, ..., и значений их ценности С=/с/, с2„..., сь ..., с/}\

2) составление полного перечня возможных НФ, заданных конечным множеством Х={х1, х2,..., хь..., хп) и определение показателей эффективности реализации НФ х, еХна объекте л1* е?- ^¡ь

3) составление полного перечня средств управления, заданных конечным множеством У={у1, у2, •■•, Ур—, ут}, и показателей нейтрализации НФ х,- еХ на объектах $к е5 средств управления у} еУ— уук;

4) определение матриц выигрышей (16);

5) решение биматричной игры для каждого объекта (шага), определенного набора НФ и средств управления методом Лемке-Хаусона (определение оптимальных стратегий (эталонной цены игры)).

Методика принятия решения по формированию структуры комплекса средств управления позволяет выбрать лучший по критерию (1) вариант комплекса (рис. 3). При использовании методики формируются требования к составу комплекса средств управления, задаются параметры <Д, 0, О, Ч/>, а также ограничение (2). Поиск решения основан на применении моделей функционирования СОТС в условиях воздействия НФ, при этом для различных вариантов построения комплексов средств управления, задаваемых различными параметрами последовательности включений множеств <Д, 0, О, ЧР>, определяются следующие расчетные показатели качества функционирования:

- показатели У эффективности применения комплексов средств управления в СОТС;

- показатели Вк стоимости реализации пригодных вариантов построения комплекса средств управления СОТС;

- возможный ущерб С/д от реализации НФ при применении различных вариантов построения комплекса средств управления;

- показатели качества (2а (уе) различных вариантов построения комплекса средств управления.

Подготовка исходных данных

Формирование

перечня объектов СОТС

Формирование перечня НФ

Формирование перечня САУ

Определение ценности объектов

Определение показателей НФ

Определение показателей СУ

Построение матрицы выигрышей (А) и (О) для первого шага

Построение матриц выигрышей для следующих шагов _(Аг) и (Рг)_

Анализ «узких мест» процесса функционирования СОТС на основе использования игровых моделей

Выбор варианта построения комплекса СУ на основе анализа расчетных показателей

Проверка выполнения требований к качеству >ункционирования СОТС

Принятие решения о структуре комплекса СУ

Рисунок 3 - Содержание методики формирования структуры комплекса

средств управления

В третьем разделе работы представлены результаты имитационного моделирования и оценки эффективности предлагаемых решений.

Рассмотрены решения по определению информационной ценности объектов СОТС и предложен общий подход к определению количественных требований к качеству функционирования СОТС. Исследование эффективности управления СОТС осуществлялось на основе вычислительных экспериментов. Результаты исследования разработанных методик на чувствительность параметров представлены на рис. 4-6.

Рисунок 4 - Зависимость показателя Рисунок 5 - Зависимость показа-

качества функционирования объекта теля качества функционирования

СОТС от эффективности средств объекта СОТС от эффективности

управления при различных парамет- реализации НФ при различных

pax НФ параметрах средств управления

Рисунок 6 — Зависимость показателя качества функционирования объекта СОТС от его информационной ценности при различных параметрах средств управления и НФ

Результаты предварительной оценки результатов исследования при принятии решения по формированию структуры комплекса средств управления для системы обеспечения надежности приведены на рис. 7-10. Как видно из рис. 7, рассматривалась ситуация, когда в процессе функционирования системы информация о времени и месте воздействия неблагоприятных факторов в одних случаях является детерминированной, а в других - неопределенной. Такая ситуация в полной мере соответствует существующей на практике и обуславливает необходимость совместного применения разработанных теоретико-игровых моделей с полной и неполной информацией. На рис. 8 показано решение игры, а на рис. 9 и 10 - соответственно приемлемые стратегии сторон, то есть характеристики наиболее опасных НФ и пригодных вариантов построения комплекса средств управления соответственно.

0,73

0,83 1 £

Рисунок 8 - Решение игры

183 | С

Рисунок 9 - Множество стратегий реализации НФ

Рисунок 10 — Множество стратегий построения комплекса средств управления

Также в работе обосновано, что применение результатов исследования позволяет принимать решение по формированию комплекса средств управления и в том случае, когда одновременно рассматриваются НФ как с известной, так и с неизвестной последовательностью реализации. При этом должны сочетаться методы поиска решений, характерные для многошаговых игр с полной и неполной информацией.

В результате решения многошаговой игры с полной и неполной информацией может быть получено базовое аналитическое выражение, позволяющее однозначно определить наилучший вариант построения комплекса средств управления СОТС.

ВЫВОДЫ

1) СОТС широко используются в существующей информационной инфраструктуре Российской Федерации (РФ) и в значительной степени влияют на обеспечение жизнедеятельности и формирование условий для дальнейшего развития государства, в том числе в управлении ВС РФ. Многообразие существующих и перспективных сложных систем, решаемых ими задач, используемых технических и программных средств, наряду с территориальной распределенностью сегментов, значительным объемом хранимой, обрабатываемой и передаваемой информации, а также ограничением финансирования на развитие и модернизацию определяют их высокую уязвимость от при воздействии различных НФ.

2) С целью обеспечения требуемого качества функционирования сложных организационно-технических систем в условиях воздействия неблагоприятных факторов необходимо решение научной задачи, математическая постановка которой в работе представлена как оптимизационная задача формирования комплекса средств управления с учетом стоимостных ограничений. При этом структура комплекса средств управления как сложной системы задается совокупностью множеств, определяющих порядок установки, настройки, применения и модернизации программных и технических средств СОТС; подсистема разграничения доступа пользователей, задач, процессов к ресурсам сложной системы; контроля функционирования системы; а также восстановления её функций при возникновении нештатных ситуаций.

3) В результате решения задачи исследования разработаны теоретико-игровые модели предсказателя системы управления сложными системами при сигнально неопределенных воздействиях, включающие динамические модели процессов функционирования сложных систем как при полной, так и при неполной информации о последовательности реализации сигнально неопределенных зависимых неблагоприятных факторов. Разработаны предложения по решению многошаговых игр большой размерности на основе использования рекурсивной процедуры, аналогичной известному алгоритму решения задач динамического программирования. Показано, что отсутствие

оценочных значений «промежуточных» вершин древовидного графа определяет неоднозначность решения (парадокс Эрроу). На основе исследования проблемы неоднозначности равновесной ситуации (по Нэшу) в многошаговой игре с полной информацией разработаны рекомендации по выбору критерия оптимальности с целью нахождения определенного решения. Для модели с неизвестной последовательностью реализации неблагоприятных факторов обосновано, что неоднозначность положения игрока в информационном множестве, включающем несколько позиций, позволяет заранее (до выполнения последовательности тех или иных ходов в игре) указать необходимую стратегию поведения в игре с неполной информацией.

4) Разработана методика оценивания и прогнозирования качества функционирования СОТС в условиях воздействия неблагоприятных факторов, основанная на последовательном использовании алгоритма расчета би-матричной игры для любой отдельно взятой пары стратегий древовидного графа, описывающего конфликтную ситуацию. При этом многошаговая игра декомпозируется на совокупность биматричных игр, что позволяет детерминировано рассчитать цену игры не только для конечных позиций графа, задающего многошаговую игру, но и для всех промежуточных позиций. Это позволяет исследовать процесс функционирования СОТС в условиях воздействия НФ для любой совокупности стратегий участников конфликтной ситуации (в том числе - не являющейся функционально законченным сценарием). При разработке методики использовался метод Лемке-Хаусона нахождения равновесного (по Нэшу) решения цены биматричной игры.

5) С Целью формирования структуры комплекса средств управления сложными системами при заданных ресурсных ограничения, с учетом условий воздействия неблагоприятных факторов различной природы, при проведении исследований была разработана соответствующая оригинальная методика. Поиск пригодного варианта построения комплекса средств управления осуществлялся на основе расчета показателей качества функционирования СОТС для различных вариантов построения комплекса средств упраления.

6) На основе имитационного моделирования выявлены закономерности изменения показателя качества функционирования объектов СОТС от эффективности применения комплекса средств управления для различных параметров НФ, от эффективности реализации НФ при различных параметрах средств управления, а также собственно от информационной ценности самого объекта при различных параметрах средств управления и НФ. На основе экспериментальных исследований показано, что применение результатов позволяет на 15...40% повысить качество функционирования сложных организационно-технических систем, на 18...35% повысить оперативность и до 10...20% снизить затраты на проведение мероприятий по управлению сложными системами. Определены особенности применения результатов исследования в современных СОТС и разработаны рекомендации по обеспечению

заданных требований к качеству функционирования системы обеспечения надёжности авиационной техники в условиях воздействия неблагоприятных факторов.

7) Таким образом, решена научная задача обеспечения требуемого качества функционирования СОТС на основе формирования комплекса средств управления.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК:

1. Лебедев Д. М. Исследование защищенности сложных организационно-технических систем на основе применения теоретико-игровых моделей. // Сборник трудов ФГУ «13 ГНИИ Минобороны России». - Люберцы, 2007. -С. 77-85.

2. Лебедев Д. М., Воробьёв А. А., Мастин А. Б. Применение модели позиционной игры с полной информацией для прогнозирования состояния сложной организационно-технической системы. // Сборник трудов ФГУ «13 ГНИИ Минобороны России». - Люберцы, 2007. - С. 86-93.

Публикации в других изданиях:

3. Лебедев Д. М. и др. Разработка инструментальных средств для рационального проектирования комплексов защиты информации в автоматизированных системах. // Труды XI Международной конференции «Информационные и математические технологии в научных исследованиях», ч. 1: - Иркутск, 2006.-С. 208-216.

4. Лебедев Д. М., Воробьёв А. А., Куменко А. Е. Формализация административного управления автоматизированной системой как комплексного процесса. // Труды XI Международной конференции «Информационные и математические технологии в научных исследованиях», ч. 1: - Иркутск, 2006. -С. 216-221.

5. Лебедев Д. М., Воробьёв А. А., Ерослаев Н. А. Использование теоретико-игровых моделей для анализа защищенности автоматизированных систем от несанкционированного доступа. // Сб. трудов научно-технической конференции «Перспективы и научно-технические проблемы создания высокоэффективных автоматизированных средств управления Ракетных войск и артиллерии, ВДВ, ПВО и технического обеспечения Сухопутных войск». - М.: МО РФ, 2008. - С. 93-99.

6. Лебедев Д. М. Прогнозирование защищенности автоматизированной системы с применением модели позиционной игры с полной информацией. // Сб. трудов научно-технической конференции «Перспективы и научно-технические проблемы создания высокоэффективных автоматизированных средств управления Ракетных войск и артиллерии, ВДВ, ПВО и технического обеспечения Сухопутных войск». - М.: МО РФ, 2008. - С. 100-103.

7. Лебедев Д. М. Анализ методов административного управления автоматизированной системой документооборота. // Сб. тез. докл. НТК «Проблемы совершенствования системы эксплуатации, ремонта и утилизации ВВТ в ВС РФ», Ч. 1. - Люберцы: МО РФ, 2003. - С. 81-83.

8. Лебедев Д. М. Предложения по составу и содержанию мероприятий по контролю защищенности автоматизированных систем от специальных программно-технических воздействий. // Отчет о НИР «Жемчуг-РВО», этап 10. - М.: ФГУП «ГМНТЦ «Наука», 2004. - С. 129-137.

9. Лебедев Д. М. Разработка способов выявления специальных программно-технических воздействий. // Отчет о НИР «Жемчуг-РВО», этапы 11-12. - М.: ФГУП «ГМНТЦ «Наука», 2005. - С. 86-141.

Ю.Лебедев Д. М. Разработка предложений по созданию и сопровождению системы автоматизированного сбора и обработки данных о наличии и техническом состоянии авиационной техники. // Отчет о НИР «Логик», этап 1. -Люберцы: 13 ГНИИ МО РФ, 2005. - С. 56-85.

11. Лебедев Д. М. Разработка модели системы поддержки принятия решений с использованием методов имитационного моделирования. // Отчет о НИР «Крыжовник-Н». - М.: ФГУП «ГМНТЦ «Наука», 2007. - С. 17-34.

12. Лебедев Д. М. Разработка рекомендаций по выполнению требований по защите информации в процессе эксплуатации комплексов средств автоматизации. // Отчет о НИР «Комплекс-103», этап 4. - Люберцы: ФГУ «13 ГНИИ МО РФ», 2007.- 106 с.

13. Лебедев Д. М. Разработка рекомендаций по организации взаимодействия органов военного управления в процессе сбора и обработки данных о наличии и техническом состоянии авиационной техники. II Отчет о НИР «Логик-2-13», этап 2. - Люберцы: ФГУ «13 ГНИИ Минобороны России», 2008. - С. 33-52.

14. Лебедев Д. М. и др. Информационно-вычислительная система. / Патент № 2106014 от 27.02.1998 г.

15. Лебедев Д. М. и др. Устройство накопления и обработки информации. / Патент № 2046397 от 20.10.1995 г.

16. Лебедев Д. М. и др. Энерговвод в герметичную камеру. / Патент № 2033711 от 20.04.1995 г.

17. Лебедев Д. М. и др. Сейсмическое устройство обнаружения и классификации объектов. / Патент № 2040807 от 25.07.1995 г.

Разрешено в печать 29.10.2009 г. Тираж 60 экз.

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

1 АНАЛИЗ МЕТОДОВ И СРЕДСТВ ОРГАНИЗАЦИИ УПРАВЛЕНИЯ

СЛОЖНЫМИ ОРГАНИЗАЦИОННО-ТЕХНИЧЕСКИМИ СИСТЕМАМИ И ФОРМУЛИРОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Анализ функционирования сложных организационно-технических систем обеспечения надёжности авиационной техники

1.2 Анализ неблагоприятных факторов, влияющих на качество функционирования сложных организационно-технических систем

1.3 Анализ методов обеспечения требуемого качества функционирования сложной организационно-технической системы

1.4 Постановка задачи исследования 34 ВЫВОДЫ ПО ПЕРВОМУ РАЗДЕЛУ

2 ИССЛЕДОВАНИЕ КАЧЕСТВА ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ СЛОЖНОЙ

ОРГАНИЗАЦИОННО-ТЕХНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ И ФОРМИРОВАНИЕ КОМПЛЕКСА СРЕДСТВ УПРАВЛЕНИЯ

2.1 Модель функционирования сложной организационно-технической системы в условиях воздействия известных неблагоприятных факторов

2.2 Модель функционирования сложной организационно-технической системы в условиях воздействия неизвестных неблагоприятных факторов

2.3 Методика оценивания и прогнозирования качества функционирования сложной организационно-технической системы

2.3.1. Общая схема оценивания и прогнозирования качества функционирования сложной организационно-технической системы

2.3.2. Алгоритм расчета цены многошаговой игры для любых совокупностей стратегий функционирования сложных систем

-32.3.3. Методика оценивания и прогнозирования качества функционирования сложной организационно-технической системы при использовании комплекса средств управления 70 2.4 Методика формирования комплекса средств управления сложной организационно-технической системой

ВЫВОДЫ ПО ВТОРОМУ РАЗДЕЛУ

3 РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОБЕСПЕЧЕНИЮ ТРЕБУЕМОГО КАЧЕСТВА ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ СЛОЖНОЙ ОРГАНИЗАЦИОННО-ТЕХНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ НАДЁЖНОСТИ АВИАЦИОННОЙ ТЕХНИКИ

3.1 Рекомендации по формированию комплекса средств управления системы обеспечения надёжности авиационной техники

3.2 Предварительные оценки эффективности применения комплекса средств управления при известной последовательности реализации неблагоприятных факторов

3.3 Предварительные оценки эффективности применения комплексов средств управления при неизвестной последовательности реализации неблагоприятных факторов

3.4 Рекомендации по обеспечению требуемого качества функционирования организационно-технической системы обеспечения надежности авиационной техники

ВЫВОДЫ ПО ТРЕТЬЕМУ РАЗДЕЛУ

Широкое внедрение информационных технологий во все сферы жизнедеятельности экономически развитых государств и сопутствующая ему повсеместная интеграция средств вычислительной техники (СВТ) определили существенную зависимость важнейших процессов в экономической, политической, промышленной, военной, социальной деятельности от качества функционирования сложных организационно-технических систем (СОТС). Прогрессирующее усложнение СОТС, резко повышая возможности реализации основных технологических процессов, одновременно определяет их уязвимость от воздействия неблагоприятных факторов (НФ) самой различной природы. В связи с этим практически значимой становится задача обеспечения требуемого качества функционирования СОТС как при целенаправленном (умышленном) воздействии НФ, так и при проявлении природных НФ.

Существенная разнородность архитектур современных СОТС, определяемая их целевым назначением, обусловила также многообразие применяемых аппаратных и программных средств, территориально распределенных на больших расстояниях и объединенных посредством коммуникационного оборудования. Данное обстоятельство существенно усложняет создание единых методических решений по обеспечению требуемого качества функционирования таких систем и определило выбор в качестве объекта исследования СОТС. С позиций системного подхода, обеспечение требуемого качества функционирования сложных систем должно обеспечиваться за счет синтеза и практического применения соответствующих алгоритмов управления. В связи с этим в работе исследуются подходы к созданию комплексов управления СОТС.

Предметом исследования является методическое обеспечение формирования структуры комплекса средств управления СОТС.

Проведенный автором анализ научных работ по рассматриваемой проблеме показал, что вопросы создания комплексов управления сложными организационно-техническими системами в известной литературе рассматриваются на уровне частных задач. При этом существующие решения посвящены обеспечению надежности сложных систем [35, 57, 64], безопасности хранимой и обрабатываемой в них информации [15, 16, 35 и др.]. Кроме того, достаточно большое количество научных публикаций по обеспечению требуемого качества функционирования сложных систем являются на сегодняшний день устаревшими и не учитывают специфику применяемых в СОТС современных информационных технологий, обуславливающих, в частности, значительную разнородность и распределенность СОТС, отсутствие ярко выраженной иерархической структуры и т. п.

Наиболее близкими к тематике проводимого исследования являются работы [10, 11], определяющие наиболее общие подходы к созданию комплексной системы управления, [28], посвященной разработке частных алгоритмов синтеза комплекса средств управления (СУ), а также [68], раскрывающей наиболее общие алгоритмы мониторинга и управления структурной динамикой сложных систем. В отличие от указанных работ, рамки проводимого исследования ограничиваются синтезом структуры комплекса СУ, обеспечивающего функционирование СОТС в условиях воздействия любых известных НФ и их совокупностей. В такой постановке исследование проводилось автором впервые, что определяет актуальность работы, ее теоретическую новизну и высокую практическую значимость.

Таким образом, актуальность проведения исследований в данной предметной области обусловлена:

- резким усложнением СОТС, использующих информационные технологии (ИТ) последней разработки;

- повышением роли СОТС при реализации важнейших процессов жизнедеятельности Российской Федерации в экономической, политической, промышленной, военной, социальной и других областях;

- значительным повышением уязвимости сложных систем от воздействия НФ, как имеющих случайную природу, так и целенаправленных;

-7— отсутствием комплексных теоретических исследований и практических результатов в области обеспечения заданных требований по качеству функционирования СОТС в условиях воздействия неблагоприятных факторов.

В целом высокая практическая значимость и недостаточная теоретическая проработка проблемы формирования структуры комплекса средств управления СОТС обусловили выбор темы диссертационного исследования, определили его цель и задачи.

Целью исследования является решение научной задачи по обеспечению требуемого качества функционирования СОТС на основе формирования комплекса средств управления.

Для достижения цели исследования решались следующие задачи:

1) проведение анализа причин снижения качества функционирования СОТС в процессе эксплуатации в условиях воздействия неблагоприятных факторов различной природы;

2) разработка методических средств оценивания и прогнозирования качества функционирования СОТС в условиях воздействия неблагоприятных, факторов для выявления уязвимых мест системы и оценки возможного ущерба при реализации неблагоприятных факторов;

3) разработка методических средств для принятия решений по формированию структуры комплекса средств управления для обеспечения требуемого качества функционирования СОТС;

4) разработка рекомендаций по практическому применению результатов исследования для повышения качества функционирования СОТ (на примере системы обеспечения надежности авиационной техники).

В качестве основных методов исследования использованы методы теории вероятностей, теории игр, теории управления, теории планирования экспериментов, а также методы имитационного моделирования.

Обоснованность и достоверность выводов исследования подтверждается корректностью применения математического аппарата, данными экспериментального исследования и апробацией на научно-технических конференциях и семинарах различного уровня.

Научная новизна и теоретическая значимость диссертационной работы заключаются в том, что в ней впервые:

- разработана методика оценивания и прогнозирования качества функционирования СОТС на основе применения теоретико-игровых моделей с учетом воздействия НФ различной природы;

- предложен метод выявления уязвимых мест сложной системы, запатентованный в устройстве накопления и обработки информации (патент № 20463 97 от 20.10.1995 г.);

- предложен алгоритм оценки возможного ущерба в процессе функционирования сложной системы, основанный на представлении многошагового процесса функционирования СОТС в условиях воздействия НФ в виде совокупности взаимосвязанных биматричных игр;

- разработана оригинальная методика обоснования принятия решений по формированию структуры комплекса средств управления СОТС, позволяющая обеспечить требуемое качество функционирования сложных систем и учитывающая внедрение современных ИТ и заданные ресурсные ограничения.

Практическая значимость исследования состоит в том, что применение результатов исследования для формирования структуры комплекса средств управления СОТС, функционирующей в условиях воздействия неблагоприятных факторов, позволяет:

- на 15.40% повысить качество функционирования СОТС в условиях воздействия НФ различной природы;

- на 18.35% повысить оперативность и до 10-20% снизить затраты на проведение мероприятий по управлению СОТС;

- проводить обоснование требований по управлению СОТС, функционирующих в условиях реализации НФ;

-9- практически реализовать методическое обеспечение принятия решений по формированию структуры комплекса средств управления в существующих и перспективных СОТС.

Проведённые в соответствии с целью исследования определили положения, выносимые на защиту:

1) теоретико-игровые модели функционирования СОТС в условиях воздействия неблагоприятных факторов различной природы;

2) методика оценивания и прогнозирования качества функционирования СОТС в условиях воздействия неблагоприятных факторов;

3) методика принятия решений по формированию структуры комплекса средств управления СОТС с учетом возможностей влияния НФ на качество функционирования сложной системы;

4) рекомендации по обеспечению требуемого качества функционирования СОТС в процессе эксплуатации в условиях воздействия НФ.

Диссертация состоит из введения, трех разделов с выводами по ним, заключения, списка литературы и приложения.

Основные результаты, полученные в ходе выполненных исследований, реализованы в ФГУ «13 Государственный научно-исследовательский институт Минобороны России» при проведении работ в области обоснования требований к качеству функционирования систем управления инженерно-авиационным обеспечением Военно-воздушных сил.

Дальнейшее развитие научных исследований в данной области целесообразно проводить в следующих основных направлениях:

- разработка методических средств автоматизированного мониторинга и прогнозирования качества функционирования СОТС;

- 126- разработка моделей восстановления штатного режима функционирования СОТС при проявлении неблагоприятных факторов различной природы;

- разработка многоагентных технологий управления распределенных сложных систем, использующих существенно разнородные программные и технические средства.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе проведения диссертационных исследований были получены следующие научные и практические выводы и результаты.

1) Современные СОТС широко используются в существующей информационной инфраструктуре Российской Федерации (РФ) и в значительной степени влияют на обеспечение жизнедеятельности и формирование условий для дальнейшего развития государства. Многообразие существующих и перспективных сложных систем, решаемых ими задач, используемых технических и программных средств, наряду с территориальной распределенностью сегментов, значительным объемом хранимой, обрабатываемой и передаваемой информации, а также ограничением финансирования на развитие и модернизацию определяют их высокую уязвимость от при воздействии различных НФ.

2) С целью обеспечения требуемого качества функционирования сложных организационно-технических систем в условиях воздействия неблагоприятных факторов необходимо решение научной задачи, математическая постановка которой в работе представлена как оптимизационная задача поиска рационального варианта структурного построения комплекса средств управления при наличии ограничения на стоимость его применения и функционирования. При этом структура комплекса СУ как сложной системы задается совокупностью множеств, определяющих порядок установки, настройки, применения и модернизации программных и технических средств СОТС; подсистема разграничения доступа пользователей, задач, процессов к ресурсам сложной системы; контроля функционирования системы; а также восстановления её функций при возникновении нештатных ситуаций.

3) В результате решения задачи исследования разработаны теоретико-игровые модели предсказателя системы управления сложными системами при сигнально неопределенных воздействиях, включающие динамические модели процессов функционирования сложных систем как при полной, так и при неполной информации о последовательности реализации сигнально неопределенных зависимых неблагоприятных факторов. Разработаны предложения по решению многошаговых игр большой размерности на основе использования рекурсивной процедуры, аналогичной известному алгоритму решения задач динамического программирования. Показано, что отсутствие оценочных значений «промежуточных» вершин древовидного графа определяет неоднозначность решения (парадокс Эрроу). На основе исследования проблемы неоднозначности равновесной ситуации (по Нэшу) в многошаговой игре с полной информацией разработаны предложения по выбору критерия оптимальности с целью нахождения определенного решения. Для модели с неизвестной последовательностью реализации неблагоприятных факторов обосновано, что неоднозначность положения игрока в информационном множестве, включающем несколько позиций, позволяет заранее (до выполнения последовательности тех или иных ходов в игре) указать необходимую стратегию поведения в игре с неполной информацией.

4) Разработана методика оценивания и прогнозирования качества функционирования СОТС в условиях воздействия неблагоприятных факторов, основанная на последовательном использовании алгоритма расчета би-матричной игры для любой отдельно взятой пары стратегий древовидного графа, описывающего конфликтную ситуацию. При этом многошаговая игра декомпозируется на совокупность биматричных игр, что позволяет детерминировано рассчитать цену игры не только для конечных позиций графа, задающего многошаговую игру, но и для всех промежуточных позиций. Это позволяет исследовать процесс функционирования СОТС в условиях воздействия НФ для любой совокупности стратегий участников конфликтной ситуации (в том числе - не являющейся функционально законченным сценарием). При разработке методики использовался метод Лемке-Хаусона нахождения равновесного (по Нэшу) решения цены биматричной игры.

5) С целью формирования структуры комплекса средств управления сложными системами при заданных ресурсных ограничения с учетом уеловий воздействия неблагоприятных факторов различной природы при проведении исследований была разработана соответствующая оригинальная методика. Поиск пригодного варианта построения комплекса средств управления осуществлялся на основе расчета показателей качества функционирования СОТС для различных вариантов построения комплекса СУ.

6) В ходе проведения вычислительных экспериментов выявлены закономерности изменения показателя качества функционирования объектов СОТС от эффективности СУ для различных параметров НФ, от эффективности реализации НФ при различных параметрах СУ, а также собственно от информационной ценности самого объекта при различных параметрах СУ и НФ. На основе экспериментальных исследований показано, что применение результатов позволяет на 15.40% повысить качество функционирования сложных организационно-технических систем, на 18.35% повысить оперативность и до 10.20% снизить затраты на проведение мероприятий по управлению сложными системами. Определены особенности применения методического обеспечения управления в современных СОТС и разработаны рекомендации по обеспечению заданных требований к качеству функционирования сложных систем в условиях воздействия неблагоприятных факторов при создании сложных систем.

1. Авдуевский В. С. и др. Т. 2. Математические методы в теории надежности и эффективности. /Под ред. Б. В. Гнеденко.- М.: Машиностроение, 1987. -280 с.

2. Антонов В. Н., Терехов В. А., Тюкин Ю. И. Адаптивное управление в технических системах. — СПб.: изд-во С.-Петербургского университета, 2001.-244 с.

3. Беззубов Ю. И. Оценка качества вычислительных систем. Уч. пос. Л.: ВИКА, 1971.-40 с.

4. Беляев Ю. К., Богатырев В. А., Болотин В. В. и др. Надежность технических систем. Справочник. /Под ред. И. А. Ушакова. М.: Радио и связь, 1985.-608 с.

5. Болотин В.В. Прогнозирование ресурса машин и конструкций. М.: Машиностроение, 1984. - 312 с.

6. Большаков А. А., Петряев А. Б. и др. Основы обеспечения безопасности данных в компьютерных системах и сетях. Ч. 1. Методы, средства и механизмы защиты данных. СПб.: «Конфидент», 1996. - 165 с.

7. Бусленко Н. П. Моделирование сложных систем. М.: Наука, 1978. -355 с.

8. Вагин В. М., Еремеев А. П. Некоторые базовые принципы построения интеллектуальных систем поддержки принятия решений реального времени. // Изв. РАН. Теория и системы управления. 2001, № 6. С. 114-123.

9. Волков И. К., Загоруйко Е. А. Исследование операций: учебник для вузов. М.: Изд-во МГТУ им. Баумана, 2000. - 436 с.

10. Ю.Воробьев А. А. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. СПб.: ВИКА, 1997. - 153 с.

11. П.Воробьев A.A. и др. Оценивание качества функционирования автоматизированных систем при параметрической неопределенности внешнихвоздействий. // «Безопасность информационных технологий», 2004, № З.-с. 58-62.

12. Воробьев А. А., Куликов Г. В., Непомнящих А. В. Моделирование последовательных информационных воздействий на автоматизированные системы. // «Безопасность информационных технологий», 2004, № 3. — с. 71-73.

13. Воробьев А. А. Практические методы принятия решений в конфликтных ситуациях с неполной информацией. // «Информатика машиностроение», № 4, 1999г. - С. 22-25.

14. Н.Гаврилов В. М. Оптимальные процессы в конфликтных ситуациях. -М.: Сов. радио, 1969. 160 с.

15. Гаценко О. Ю. Защита информации: основы организационного управления. СПб.: «Сентябрь», 2001. - 228 с.

16. Герасименко В. А. Защита информации в автоматизированных системах обработки данных. М.: Энергоатомиздат, 1994. Кн. 1.-401 с.

17. Гермейер Ю. Б. Введению в теорию исследования операций. М.: Наука, 1971.-383 с.

18. Гнеденко Б. В., Беляев Ю. К., Соловьев А. Д. Математические методы в теории надежности. М.: Наука, 1965.-524 с.

19. ГОСТ 27.002-89. Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения.

20. ГОСТ Р 51275-99. Объекты информатизации. Факторы, воздействующие на информацию. Общие положения.

21. ГОСТ Р ИСО/МЭК 7498-4-99. Информационная технология. Взаимосвязь открытых систем. Базовая эталонная модель. Часть 4. Основы административного управления.

22. ГОСТ Р ИСО/МЭК 9595-99. Информационная технология. Взаимосвязь открытых систем. Определение общих услуг информации административного управления.

23. Гостехкомиссия России. Руководящий документ. Средства вычислительной техники. Защита от несанкционированного доступа к информации. Показатели защищенности от несанкционированного доступа к информации. М.: 1992.

24. Давыдов Э. Г. Исследование операций. М.: Высшая школа, 1990. -383 с.

25. Дзиркал Э. В. Задание и проверка требований к надежности сложных изделий. М.: Радио и связь, 1981. - 176 с.

26. Доктрина информационной безопасности Российской Федерации (Утверждена поручением Президента РФ от 9 сентября 2000 г. № Пр-1895).

27. Дубов Ю.А. и др. Многокритериальные задачи формирования и выбора вариантов систем. М.: Наука, 1986. -295 с.

28. Ерослаев Н. А. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. СПб.: ВИКА, 2000. - 183 с.

29. Иваненко В. И., Лабковский В. А. Проблема неопределенности в задачах принятия решений. — Киев: Наукова думка, 1990. 136 с.

30. Калинин В. Н., Резников Б. А., Варакин Е. И. Теория систем и оптимального управления. Ч. 1. Основные понятия, математические модели и методы анализа систем. Л.: ВИКИ, 1979. — 319 с.

31. Калинин В. Н., Резников Б. А., Варакин Е. И. Теория систем и оптимального управления. Ч. 2. Понятия, модели, методы и алгоритмы оптимального выбора. Л.: МО СССР, 1987. -589 с.

32. Карлин С. Математические методы в теории игр, программировании и экономике. /Пер. с англ.-М.:Мир, 1964.-83 8с.

33. Квейд Э. Анализ сложных систем. -М.: Сов. радио, 1969. 520 с.

34. Кини Р. Л., Райфа X. Принятие решений при многих критериях: предпочтения и замещения. — М.: Радио и связь, 1981. — 560 с.

35. Крапивин В. Ф. Теоретико-игровые методы синтеза сложных систем в конфликтных ситуациях. -М.: Сов. радио, 1972. -192 с.

36. Крушевский Л. В. Теория игр. К.: Вища школа,1977. - 215 с.

37. Куликов Г. В. Методика подготовки исходных данных в процессе административного управления средствами защиты информации автоматизированной системы. М., 2001. -Деп. в Центральном справочно-информационном фонде МО РФ 28.03.01, № Б4442.

38. Лебедев Д. М. и др. Информационно-вычислительная система. / Патент №2106014 от 27.02.1998 г.

39. Лебедев Д. М. и др. Устройство накопления и обработки информации. / Патент № 2046397 от 20.10.1995 г.

40. Лебедев Д. М. и др. Энерговвод в герметичную камеру. / Патент № 2033711 от 20.04.1995 г.

41. Лебедев Д. М. и др. Сейсмическое устройство обнаружения и классификации объектов. / Патент № 2040807 от 25.07.1995 г.

42. Лебедев Д. М., Воробьёв А. А. Исследование защищенности сложных организационно-технических систем на основе применения теоретикоигровых моделей. // Сборник трудов ФГУ «13 ГНИИ Минобороны России». Люберцы, 2007. - С. 77-85.

43. Лебедев Д. М., Воробьёв А. А., Мастин А. Б. Применение модели позиционной игры с полной информацией для прогнозирования состояния сложной организационно-технической системы. // Сборник трудов ФГУ «13 ГНИИ Минобороны России». Люберцы, 2007. - С. 86-93.

44. Лебедев Д. М. Предложения по составу и содержанию мероприятий по контролю защищенности автоматизированных систем от специальных программно-технических воздействий. // Отчет о НИР «Жемчуг-РВО», этап 10.-М.: ФГУП «ГМНТЦ «Наука», 2004. С. 129-137.

45. Лебедев Д. М. Разработка способов выявления специальных программно-технических воздействий. // Отчет о НИР «Жемчуг-РВО», этапы 1112. М.: ФГУП «ГМНТЦ «Наука», 2005. - С. 86-141.

46. Лебедев Д. М. Разработка предложений по созданию и сопровождению системы автоматизированного сбора и обработки данных о наличии и техническом состоянии авиационной техники. // Отчет о НИР «Логик», этап 1. Люберцы: 13 ГНИИ МО РФ, 2005. - С. 56-85.

47. Лебедев Д. М. Разработка предложений по созданию и внедрению адаптивных методов и средств защиты космической информации от несанкционированного доступа. // Отчет о НИР «Вольфрам—Н/06», этап 1.-М.: ФГУП «ГМНТЦ «Наука», 2006. С. 116-126.

48. Лебедев Д. М. Разработка модели системы поддержки принятия решений с использованием методов имитационного моделирования. // Отчет о НИР «Крыжовник-Н». М.: ФГУП «ГМНТЦ «Наука», 2007. - С. 1734.

49. Лебедев Д. М. Разработка рекомендаций по выполнению требований по защите информации в процессе эксплуатации комплексов средств автоматизации. // Отчет о НИР «Комплекс-103», этап 4. Люберцы: ФГУ «13 ГНИИ МО РФ», 2007. - 106 с.

50. Липаев В. В. Распределение ресурсов в вычислительных системах. -М.: Статистика, 1979. 247 с.

51. Липаев В. В. Стандарты на страже безопасности информационных систем. // «РС \УЕЕКЖЕ», №30, 2000.

52. Ловцов Д. А., Сергеев Н. А. Управление безопасностью эргасистем. -М.: РАУ-Университет, 2001. 224 с.

53. Ловцов Д. А. Информационно-психологические аспекты национальной безопасности. //НТИ РАН. Сер. 2. Информационные процессы и системы. 1999, №7. -с. 121-128.

54. Ловцов Д. А. О парадигме национальной безопасности России. // «Обо-зреватель-ОЬБегуег». 1999, №9. с. 47-50.

55. Логовский А. С. Использование нейронных сетей для решения комбинаторных задач с полным перебором. // «Нейрокомпьютер», № 3-4, 1994.-С. 41-50.

56. Лукацкий А. В. Обнаружение атак. СПб.: «ВНУ-СПб», 2001.- 624с.

57. Мафтик С. Механизмы защиты в сетях ЭВМ. //Пер. с англ. М.: Мир, 1983.-216 с.

58. Надежность и эффективность в технике. Справочник в 10 т. (Ред. совет: В. С. Авдуевский (пред.) и др. Т. 1. Методология. Организация. Терминология) Под ред. А. И. Рембезы.-М.: Машиностроение, 1989.-224 с.

59. Нечипоренко В. И. Структурный анализ систем (эффективность и надёжность). М.: Сов. радио, 1977. - 216 с.

60. Оуэн Г. Теория игр. /Пер. с англ.- М.: Мир, 1971.-232с.68,Охтилев М. Ю., Соколов Б. В., Юсупов Р. М. Интеллектуальные технологии мониторинга и управления структурной динамикой сложных технических объектов. М.: Наука, 2006. — 410 с.

61. Петросян Л. А. Принципы оптимальности в многошаговых играх. // «Соросовский образовательный журнал», № 10, 1996. С. 120-125.

62. Петросян Л. А. и др. Теория игр: учебное пособие для университетов. -М.: Высш. шк., Книжный дом «Университет», 1998. 304с.

63. Петухов Г.Б. Основы теории эффективности целенаправленных процессов. — Ч. 1, МО СССР, 1989. 660 с.

64. Программные средства вычислительной техники. Толковый технологический словарь-справочник. М.: Изд-во стандартов, 1990. 368 с.

65. Растригин Л. А. Современные принципы управления сложными объектами. М.: Сов. Радио, 1980. - 232 с.

66. Резиновский А. Я. Испытания и надежность радиоэлектронных комплексов. М.: Радио и связь, 1985. - 168 с.

67. Резников Б. А. Системный анализ и методы системотехники. Ч. 1. Методология системных исследований. Моделирование сложных систем. -М.: ВИКИ, 1990.-522 с.

68. Репин В. Г., Тартаковский Г. П. Статистический синтез при априорной неопределенности и адаптация информационных систем. М.: «Сов. Радио», 1977.-432 с.

69. Романов О. К. Оптимальные решения. М.: «Статистика», 1975. — 96 с.

70. Саати Т. Л. Математические модели конфликтных ситуаций. М.: Сов. радио, 1977.-280 с.

71. Савенков В. М. Автоматизация управления технической эксплуатацией авиационных комплексов. М.: Транспорт, 1992. — 285 с.

72. Соколов Б. В., Москвин Б. В., Варакин Е. И. Теоретико-игровые методы принятия решений в системах управления. СПб.: ВИКА, 1995. - 93 с.

73. Стратонович Р. Л., Гришанин Б. А. Игровые задачи с ограничениями информационного типа. // «Известия АН СССР», Техническая кибернетика, 1968, №1.

74. Теория управления. Терминология. //Под ред. Б. Г. Волика. М.: Наука, 1988.-56 с.

75. Управление в условиях неопределенности. / Под ред. А. Е. Городецкого. СПб.: Изд-во СПбГТУ, 2002. - 398 с.

76. Хазов Б. Ф., Дидусев Б. А. Справочник по расчету надежности машин на стадии проектирования. М.: Машиностроение, 1986. - 224 с.

77. Data Processing Vocabulary. Section 14. Reliability, Maintenance and Availability. Geneva: ISO 2382, 1976. - 16 p.

78. De Groot M. H. Uncertainly, information and sequential experiments. //AMS. 1962. - 33. -P. 404-419.

79. EOQC Glossary.-Bern: EOQC. 1988.-24 p.

80. F. S. Goodell, Reliability and Maintainability by Design: A Blue-Print for Success. Journal of Aircraft, v. 24, № 8, 1987, p. 481-483.

81. Harsanyi I. C. Games with incomplete information played by «Bayesian» players. «Management Sei», 1968, v.14, p.I: №3, p.159-182; pt.II, №5, p.320-334; pt. Ill, №7.

82. International Electrotechnical Vocabulary. Chapter 191. Reliability, Maintainability and Quality of Service (draft).-Geneva: International Electrotechnical Commission, 1987.-75 p.

83. Micki Krause, Harold F. Tipton. Handbook of Information Security Management. U.S. Auerbach Publications, CRC Press LLC. 1998.л =4,2 5,6 5,6 4,8 3,6 2,88