ISSN 1991-3087

Свидетельство о регистрации СМИ: ПИ № ФС77-24978 от 05.07.2006 г.

ISSN 1991-3087

Подписной индекс №42457

Периодичность - 1 раз в месяц.

Вид обложки

Адрес редакции: 305008, г.Курск, Бурцевский проезд, д.7.

Тел.: 8-910-740-44-28

E-mail: jurnal@jurnal.org

Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100
Яндекс.Метрика

Информационные и организационные модели процесса создания сложного изделия

 

Суханов Андрей Вячеславович,

кандидат технических наук,

начальник управления специальных работ ЗАО «ЭВРИКА», г. Санкт – Петербург.

 

Организационно-технологическое управление свойством «защищенность» (Z-свойство) связано с кругом вопросов управления такими свойствами изделия как качество (R-свойство) и конкурентоспособность (К-свойство). Подход к управлению Z-свойством изделий (средств обеспечения безопасности ИС), базируется на методе аналогии. Имеется положительный опыт управления свойством «качество» для случая локальной производственной системы (микросистемы) [8].

Пусть задана микросистема Si(t0), которая в момент времени t0 выпускает изделие - ИС U1(Q1), и поставлена задача разработки нового поколения ИС U2(Q2), которое должно появиться на рынке через интервал времени t.  Si (t0)®Si (t0 + τ) .

Определим иерархию моделей, необходимых для описания этого процесса (рис. 1) [2, 3]. Разработку изделия U2(Q2) выполняют: конструктор (ПР-К), технолог (ПР-Т), системотехник (ПР-С), владеющие, технологиями WИТ, WМТ, WСТ.

Документом, предшествующим конструкторской разработке, является параметрическая модель нового изделия, имеющая вид технического задания ДТЗ(Qo). Параметрическая модель ДТЗ(Qo) имеет около ста обобщённых координат, значения которых определяют свойства будущего изделия.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 1. Иерархия моделей информационного пространства системы, где, КБ–К, КБ–W, КБ–С – конструкторские бюро (конструктор, технолог, системотехник).

 

Модели: - параметрические ДТЗ, ДТУ, ДY;

- полные ДСП, ДW;

- системотехнические  [S(Y,τ)];

- ограничительные ДН (нормативы);

- информационные БД (БД1, БД2, БД3).

 

В процессе разработки последовательно формируются следующие модели:

 ДТЗ2(Qo2) →ДСП2(Q2) →ДW2(Q2) → ДТУ2(Qo2) →                                                   (1)

Какие координаты должны быть заданы в ДТЗ2(Qo2), чтобы изделие U2(Q2) обладало свойствами защищенности и конкурентоспособности? Ответ на этот вопрос в силу размерности вектора Qo2 не однозначен. Существует стратегия, которую определяет модель-доктрина, постулирующая, что проектирование - процесс, который кладёт начало изменениям окружающей среды. Согласно модели-доктрине микросистема должна иметь проектировщика-системотехника (Пр-С), который проектирует состояние среды S(Y,t) →Д [S(Y,t)] и составную часть ДY2(Qo2) – модель ожидания востребованного изделия:

Д [S(Y,t)] → Д Y2(Qo2)                                                                                              (2)

Модель экономического маркетинга является одной из составных частей модели (2). Информация, необходимая для формирования модели (1) должна содержаться в БД системы, имеющей свою информационную модель: ДБД (ДБД1, ДБД2, ДБД3)

Рассмотрим задачи формирования модели ожиданий ДY(Qo), перехода от модели-ожидания к параметрической модели ДТЗ(Qo) и трансляции координат множества Qo в координаты изделия U2(Q2,К), обладающего KZ-свойством.

Основные свойства сложных изделий.

Каждое множество изделий (ИС) обладает свойствами. Свойство является базовым, если оно принадлежит каждому элементу множества. Свойства проявляются в процессе взаимодействия изделия со средой и являются наблюдаемыми и измеряемыми. Сложное изделие обладает экономическими, социальными, экологическими, техническими свойствами.

Рассмотрим базовые технические свойства ИС.

Свойство «назначение». Каждое изделие имеет назначение и существует множество характеристик, которые описывают назначение: наименование, величина, допуск на величину.

Свойство задаётся номинальным значением Фном±ΔФ, предельными значениями Фmin, Фmax.

Процедуры, порождающие свойство - функционал Ф(х1, …, хn, C) = Фном содержащий переменные хi константы С, влияющие на значения свойства; структурная схема, задающая преобразования, порождающие свойство; теория, в рамках которой свойство анализируется, синтезируется, оценивается:

Т(Ак, x,Q,W),                                                                                                             (3)

где Т – теория, Ак – аксиомы теории, х – переменные, Q – константы, W – функциональные преобразования теории.

Принадлежность свойства. Свойство назначения принадлежит изделию. Формирует свойство проектировщик, а теоретический базис - отраслевая наука.

Свойство «защищенность» является основным для ИС [7]. Каждая ИС должна обеспечить выполнение следующих требований: безусловное выполнение изделием функций (назначения), оперативная реакция изделия на расширение множества угроз, надежное функционирование изделия в течение периода эксплуатации.

В основе исчисления показателей защищенности лежат параметры: величина предотвращенного ущерба при реализации угрозы, значения частоты возникновения угроз, принадлежащих множеству угроз, оговоренному в ТЗ, значения достоверности нейтрализации угроз механизмами защиты, входящими в состав СИБ, структурная схема размещения МЗ в иерархии уровней ИС.

Свойство задаётся исходя из статистических оценок по вышеперечисленным параметрам, на основании экспертных оценок по вышеперечисленным параметрам, корректным использованием аппарата математического анализа, в частности операций над матрицами и векторами значений параметров.

Процедуры, порождающие свойства. Для задания свойства защищенности ИС используются процедуры: формализация, построение модели, формирование значений параметров на основе статистических методов и метода экспертных оценок, исчисление частных и интегральных показателей защищенности.

Принадлежность свойства. Свойство принадлежит изделию. Формирует свойство проектировщик изделия. Теоретический и технический базисы задают: теория информационной безопасности, математический анализ, стандарты и руководящие документы по оценки защищенности изделий.

Свойство управляемости [5, 6]. Объект управляем по координате Ф, если существует начальное состояние, определяемое Ф1, конечное состояние (цель) Ф2, закон управления Ф=F(t), управляющее воздействие y, которое позволяет объекту следовать заданному закону движения с ошибкой не превышающей предельного значения [ΔФ].

Символьное задание свойства       , где Ф, – фазовые координаты,  – управляющие воздействия, – матрицы коэффициентов.

Процедуры, порождающие свойство. Изделие, как управляемый объект, должно помимо технологического звена, порождающего Ф, иметь звено управления, осуществляющее изменения Ф(у).

Принадлежность свойства. Свойство управляемости принадлежит изделию, которое имеет для этого звено управления (регулятор). Формирует свойство проектировщик. Теоретический базис задает кибернетика, теория автоматического управления, отраслевые теории управления.

Свойство технологичности изделия. Изделие Ui технологично для условий микросистемы Si, если для его изготовления используются технологии, освоенные и включенные в БД микросистемы. Прежде чем производить изделие предприятие должно освоить технологии, необходимые для его производства [7].

Процедуры, порождающие свойства - технологическая подготовка производства:            Si WБД Wi Ui,          Wi  WБД, где, Wi – множество технологий, необходимых для производства изделия Ui.

Принадлежность свойства. Свойство принадлежит микросистеме, создающей изделия, осваивающей новые технологии либо изменяющей изделие в рамках существующих технологий. Технический базис задаёт технология отрасли.

Свойство качества изделия [8]. Множество однородных изделий Ū
 м.б.. разделено на два подмножества по показателю качества
R.

Процедуры, порождающие свойство. Производители А потребители Б договорились разделить множество изделий на подмножества качественных изделий, свойства которых не хуже, заданных критерием качества R(r1, …, rn); изделий, к которым требование качества не предъявляется и не оценивается (HR).

Для создания условий выпуска качественных ИС, организационная система должна создать методологию, заданную стандартами ИСО-9000, организационную систему сертификации, которая препятствует попаданию HR-изделий на рынок качественных R-изделий.

Способ задания свойства. Изделие обладает качеством, если свойства, заданные вектором качества R, принадлежат документу ДТУ(Q), описывающему свойства выпускаемого изделия R  ДТУ(Q).

Принадлежность свойства. Свойство качества принадлежит макро­системе, которая создает на рынке барьер качества. Если микросистема приняла решение преодолеть барьер, то должна создать звенья управления, наделяющие изделие R-свойством на всех этапах жизненного цикла изделия.

В условиях избыточного производства происходит дифференциация и формирование рынка, на котором товаром являются новшества (инновации), а также рынка объектов интеллектуальной собственности, на котором товаром являются идеи. Инновационный рынок и рынок ОИС являются сферой повы­шенного риска и нуждаются в защите и принятии организационных мер.

Свойство конкурентоспособности технических объектов [2, 3]. Рынки (например, СИБ ИС) аккумулируют и распределяют ресурсы среди производителей, которые наделяют свою продукцию KZ-свойством.

Конкурентоспособность – бинарное свойство изделия, исчисляемое в условиях ресурсной ниши по отношению к изделию-конкуренту. Изделие U1(Q1) конкурентоспособно по отношению к изделию-конкуренту U2(Q2), если:

·                     обладает вектором различий Q1 / Q2 = Q12 ,

·                     вектор различий Q12 оценивается потребителем по превосходству, за которое потребитель готов платить прибавочным ресурсом Q12 Q>12 .

Свойство конкурентоспособности имеет две составляющие: отличия от изделия-конкурента и способность приносить производителю большую прибыль.

Задачу проектирования отличий решает конструктор, а задачу построения модели получения потребителем прибыли - менеджер по продажам [3].

Принадлежность свойства. Свойство принадлежит микросистеме, которая наделяет им свои изделия. В условиях конкуренции микросистема решает задачу выпуска конкурентоспособных изделий (обладающих К-свойством).

Рекурсивно-балансный подход к организации управления свойствами «защищенность» и «конкурентоспособность».

В результате развития множество технических объектов U преобразуется во множество U1. Опре­де­лим процедуры, которые лежат в основе преобразования (UU1), аналогично [2].

Рекурсивно-балансный подход управления KZ-свойством

В микросистеме действует закон единства информационных Д(Q) и материальных U(Q) объектов. Каждый элемент множества U(U1,…,Ui,…,Uk) имеет информационную модель Дi(Qi)Ui(Qi), где Q – множество координат. После упорядочивания множества U, однородные объекты группируются в классы, каждый из которых имеет базовую модель Дб(Q). Модель изделия помимо базовой включает модели отличий Д(Qi), характеризующие изделие на множестве U (U1…Um): 

 Дi(Qi)б(Q) È Д(Qi)                                                                                          (4)

Изменениям изделия предшествует изменения в информационной модели:                       Дi(Qi) Дi1(Qi1)

Структурная модель системы Р, проектирующей ИС, является частью системы управления микросистемы, включающей звенья Р(Р1,Р2,Р3) (рис. 2). Изменения моделей в соответствии с (1), (2) и их отличия (4) могут быть получены с использованием методов:

1)                 малых изменений: базовая модель Дб(Q) - прежняя, а изменения касаются модели отличий Дi(Q). Для рынка инноваций это вторичные инновации;

2)                 изменения поколений техники: изменяют базовую модель Дб0(Q) на модель Дб1(Q1), имеющую существенные отличия (первичные инновации).

Задачу создания изделий на основе вторичных инноваций решает управляющее звено P1, а на основе первичных инноваций - звено Р2. Функцию концеп­туального проектирования - звено Р3 (рис. 2).

Концептуальный проект содержит кор­теж обобщенных проектов, в которых даны интегральные модели окружающей среды , микросистемы Si и конкурентоспособной ИС U(K).

Символьная модель для рекурсивно-балансного подхода к управлению микросистемой по критерию защищенности и конкурентоспособности, представлена на рис. 3.

В исходном состоянии существуют: среда , микросистема Si, конкурентоспособная ИС U(K) и их модели: Д, ДSi, Дсп(Uk), которые сбалансированы. Микросистема выпускает конкурентоспособное изделие. В следующем состоянии произойдут изменения составляющих (, S, U), при том условии, что выпускаемая ИС должна обладать KZ-свойством.

 

Рис. 2. Структурная модель системы, проекти­рующей изменение продукции.

 

Для решения задачи поддержки KZ-свойства используется алгоритм [3]:

1. Микросистема Si формирует исходные модели: Д, ДSi, Дсп(Uk).

2. На основе п. 1 микросистема формирует прогнозы состояния (независимые и несбалансированные) на интервале смены поколений: Дп1пSi1, Дп(U1k).

3. Звено Р2 системы управления разрабатывает проекты следующего состояния микросистемы, сбалансированного по KZ-свойству:

Д11, Д1Si1, Д1(Д л), где Д л — логическая модель изделия.

4. Звено Р2 на основе Д л разрабатывает ряд моделей изделия: параметрическую Д п, функциональную Д ф, инновационную Д и.

5. Инновационная модель в качестве элементов использует инновационные изделия и технологии, представленные на рынке инновационной продукции.

 

Рис. 3. Символьная модель процесса, порождающего KZ-свойство изделия.

 

Рассмотрим подход на основе метода эвристической самоорганизации [4], распространяющий на микросистему эволюционные качества: наследственность, изменчивость и естественный отбор.

Организация проектирования ИС, обладающих вектором превосходства

В условиях рынка конкурентоспособность ИС U1(Q1) падает и микросистема должна выпускать новое изделие U2(Q2), не зная, будет ли оно конкурентоспособным [9]. Проектирование ИС U2(Q2) начинается с разработки ДТЗ и заканчивается разработкой ДТУ. В этих документах находят отражение базовые свойства изделия, каждое из которых является вектором. Число переменных, задаваемых ДТЗ и ДТУ, достигает сотни. Известен метод оценки конкурентоспособности изделия, согласно которому необходимо спроектировать модель Д2СП(Q2) изделия, обладающего вектором различий от модели Д1СП(Q1), и оценить KZ-свойство изделия путем рыночной продажи.

Оценка защищенности и конкурентоспособности изделия на упорядоченном множестве. В рыночной нише, занимаемой предприятием, упорядочим изделия по величине объёма продаж Ф:

                        Ф Uф1 > Uф2 > Uф3 > Uф4 > … > Uфi >… > Uфn.                                (5)

аналог   

 

На множестве Uф представлены изделия, обладающие максимальной конкурентоспособностью Uф1, минимальной конкурентоспособностью Uфn, и выпускаемое изделие Uфi. Проектировщик может сравнить изделие Uф1 с изделием Uфi, выявить вектор различий и вектор дополнений, предпринять действия по повышению защищенности и конкурентоспособности изделия, а именно:

1)                 повторить в своем изделии свойства изделия Uф1, но с учётом временной задержки маловероятно, что оно повторит экономические показатели Uф1;

2)                 улучшить параметры изделия U2(Q2) в сравнении с изделием Uф1, т.е. задать вектор превосходства;

3)                 использовать метод гипотетического аналога, т.е. проектировщик на множестве (5) определяет векторы превосходства группы «лучших» изделий (Uф1, Uф2, Uф3), синтезирует модель изделия (гипотетический аналог), которая обладает лучшими свойствами изделий (Uф1, Uф2, Uф3), и использует гипотетический аналог при разработке ДТЗ на изделие U2(Q2);

4)                 определять конкурентоспособность тем, насколько быстро предприятие способно изменить свойства изделия (прежде всего, свойство защищенности ИС). Основные затраты времени связаны с созданием базовой модели изделия. Поэтому для поддержания KZ-свойства предприятие не должно допускать отставания в части создания базовой модели нового поколения изделий.

 Метод концептуального проектирования.

Главным мотивом микросистемы является получение прибыли. Условия конкурентной среды требуют улучшения свойств ИС для исключения потери устойчивости в занимаемой нише.

Закон конкурентного производства. Чтобы не потерять устойчивость в конкурентной среде микросистема должна совершенствовать свойства изделия.

Виды изменений свойств изделий:

·   фундаментальные, связанные с изменением физических принципов функционирования изделий, т.е. сменой поколений изделия,

·   локальные изменения, связанные с изменением дизайна или сервисных функций изделия и не затрагивающих базовую модель изделия.

Кортеж изделий, выпускаемых микросистемой в ресурсной нише, представлен упорядоченным множеством

U1(t1) < U2(t2) < U3(t3) <… < Ui(ti) < Дi1(ti1) <…< Дin(tin)                                        (6)

В момент ti микросистема выпускает ИС Ui(ti) и готовит проекты следующих поколений (Дi1 … Дin). Если процесс проектирования поколений изделий упорядочен, то существует документ (Дк), который определяет порядок формирования последовательности состояний ресурсной ячейки. Проектирование Прк и проект (Дк) - концептуальными или концепцией:

Прк Дк(Q), где Q – координаты, заданные в проекте.

Методика разработки концептуального проекта. Выражение (6) устанавливает, что упорядоченное множество изделий является открытым, и на смену изделию Ui(ti) придет изделие, проект которого Дi1(ti1) разрабатывается.

Концептуальный проект разрабатывается субъектом, который решает задачу устойчивого развития в конкурентной среде. Концептуальный проект задает кортеж частных проектов, которые должны обеспечить устойчивое развитие микросистемы в конкретной нише рынка и устанавливает интервалы.

В концептуальном проекте содержатся разделы:

1) модель исходного состояния системы на момент разработки проекта (Д0к);

2) модель ресурсной ниши, цели и задачи Дцк;

3) отчетные периоды и документы, представляемые в конце каждого интервала;

4) ресурсы, выделяемые системой на разработку и реализацию проекта;

5) модели, которые д.б. представлены в проекте: научные, технические, технологические, социальные, экономические, финансовые, а также виды обеспечения: информационное, кадровое и т. д.

Концептуальный проект – рабочий документ системы управления в конкурентной среде, обеспечивающий единство проектов последующих состояний микросистемы: Прк (Дi1…Дin). Проект отражает изменение среды, корректируется и выпускается в новой редакции при смене поколений изделий. Концептуальный проект обеспечивает единство проектов последующих состояний микросистемы на шкале времени.

 

Литература.

 

1.  Блохин В. П., Грибов М. М. Актуальные вопросы конструирования наземной мобильной РЭА. – М.: Радио и связь, 1991 – 112 с.

2.                  Блохин В. П., Дружинин И. В. Глобализация, технология, конкуренто­способность производственных систем. – Ростов-н/Д: Изд. Центр ДГТУ, 2002.

3.                  Дружинин И. В. Информационно-технологические основы конку­рентоспособности производственных систем. – Ростов-н/Д: Изд.центр ДГТУ, 2001.

4.    Ивахненко А. Г. Принятие решений на основе самоорганизации. – М.: Сов. радио, 1976. 280 с.

5.  Красносельский Н. И. и др. Автоматизированные системы управления в связи: Учебник для вузов / Н. И. Красносельский, Ю. А. Ворон­цов, М. А. Аппак. - М.: Радио и связь, 1988 - 272 с.

6.             Пузырев В. А. Проектирование радиоэлектронный систем управления. – М.: Изд-во МАИ, 1992. – 160 с.

7.                           Суханов А. В. Формальные модели защищенности информационных технологий на основе общих критериев. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. – СПб. 2006.

8.    ГОСТ Р ИСО 9000-2001 «Системы менеджмента качества. Основные положения и словарь».

9.  ГОСТ Р 15.201-1000 «Система разработки и постановки продукции на производство, продукция производственно-технического назначения. Порядок разработки и постановки продукции на производство».

 

Поступила в редакцию 11.08.2008 г.

2006-2018 © Журнал научных публикаций аспирантов и докторантов.
Все материалы, размещенные на данном сайте, охраняются авторским правом. При использовании материалов сайта активная ссылка на первоисточник обязательна.