РАЗДЕЛ 2
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ АНАЛИЗА ЖИВУЧЕСТИ И ФОРМИРОВАНИЯ КОМПОНЕНТНЫХ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ СТРУКТУР
БОРТОВЫХ ИНФОРМАЦИОННО-УПРАВЛЯЮЩИХ СИСТЕМ
В разделе приведены методики решения поставленных задач диссертационного исследования - анализа живучести БИУС и формирования КФС живучих БИУС. Изложены основные положения, на которых базируются решения поставленных задач. В частности, для задачи анализа живучести БИУС описано и обосновано, как моделируется функционирование БИУС, а для задачи формирования КФС БИУС указаны и обоснованы допущения, используемые при разработке метода распределения функций задач по компонентам БИУС.
2.1. Методика решения задачи анализа живучести бортовых информационно-
управляющих систем. Положения, на которых базируется анализ живучести
2.1.1. Методика решения задачи анализа живучести. В 1.4.1 были определены задачи, которые должны быть последовательно решены в процессе разработки метода анализа живучести БИУС. Эти задачи заключаются в разработке моделей, используемых для анализа живучести БИУС, формировании количественных оценок живучести и определении порядка выбора КФС живучих БИУС.
В [3] указаны модели, использование которых целесообразно при оценке живучести вычислительной системы. Из них в разрабатываемом методе анализа живучести БИУС используются:
- структурно-функциональная модель - формализованное представление БИУС,
отражающее все моделируемые элементы системы и их взаимосвязи;
- модель функционирования системы с деградацией, включая моделирование отказов (далее - модель функционирования).
Другие модели не рассматриваются в силу определенного в 1.1.3 понятия живучести (модель взаимодействия системы и внешней среды - нет необходимости моделировать негативное влияние именно внешней среды), возможности учета их специфики в модели функционирования (модель обнаружения, локализации и устранения последствий отказов; модель взаимодействия между аппаратными и программными средствами) и специфики БИУС, выполняющих определенные задачи в определенном порядке (модель обслуживания множества запросов).
В данной работе используется статический подход к моделированию функционирования БИУС, предполагающий заданное количество отказов и не учитывающий фактор времени в развитии негативных воздействий, приводящих к отказам, и определении состояний работоспособности анализируемой системы [3]. Использование статического подхода обосновано тем, что целью моделирования функционирования анализируемой БИУС является определение ее конечного состояния как худшего случая.
Разработка моделей функционирования БИУС требует особого внимания, т.к. именно результаты этого моделирования анализируются при оценке живучести
БИУС. Здесь, в первую очередь, должны быть выбраны моделируемые элементы БИУС и определены типы используемых моделей. Учитывая, что будут использоваться несколько типов моделей (аналитические детерминированные, аналитические вероятностные, имитационные), была поставлена задача разработки единого формализованного представления БИУС (структурно-функциональной модели) для использования при построении моделей всех типов.
Формирование количественных оценок живучести БИУС базируется на том, что численные значения этих оценок должны определяться по результатам моделирования функционирования БИУС и отражать уровень работоспособности БИУС.
Процесс выбора КФС БИУС основан на множестве рассматриваемых КФС, используемых оценках живучести БИУС, их приоритетности и допустимых значениях.
Далее рассмотрены основные положения, используемые при моделировании функционирования БИУС и получении вероятностных оценок живучести БИУС при имитационном моделировании ее функционирования. Эти положения требуют отдельного рассмотрения вследствие их важности и большого объема.
2.1.2. Моделирование функционирования бортовых информационно-управляю-щих систем. Функционирование БИУС представляется, по аналогии с выполнением задач, приемом, формированием и выдачей данных. Живучесть БИУС определяется способностью системы обеспечивать при возникновении отказов наличие данных, характеризующих ее работоспособность и безопасность функционирования (далее - контролируемых данных). Поэтому результаты моделирования должны характеризовать получение контролируемых данных. Такой подход не учитывает появление неправильных данных вследствие возникновения отказа и такие проявления деградации, как уменьшение точности и увеличение времени выполнения функций. Указанные ситуации представляются отсутствием данных, что правомерно на основании следующих рассуждений. Данные являются интерпретацией значений, в том числе и нулевых, тех или иных физических параметров или их комбинаций. Как такового, физически, отсутствия данных быть не может, это понятие логическое, требующее введения специальных функций системы, как и для распознавания неправильных данных. Кроме того, представляет интерес не как, а на какие данные повлиял отказ. Поэтому такие последствия отказов, как отсутствие данных и появление неправильных данных, считаются равносильными. Что касается точности и времени выполнения, то здесь следует исходить из того, что БИУС является системой реального времени и, как правило, критического применения. Нарушение допустимых значений точности и времени выполнения, определяемых требованиями к БИУС, есть невыполнение БИУС соответствующих задач, и для функционирования равносильно невыполнению их по другим причинам. Нахождение же этих параметров в допустимых диапазонах означает выполнение требований к БИУС и не создает угрозы. Поэтому нарушение требований по точности и времени выполнения вследствие отказов допустимо представлять отсутствием соответствующих данных.
При выборе моделируемых элементов БИУС использованы следующие прин-
ципы математического моделирования - целенаправленность, упрощение, декомпозиция [87-89]. Для моделирования функционирования БИУС представляется как совокупность данных,