Опыт создания компьютерных тренажеров для военно-морского флота

для списка, число элементов которого не превышает 255.

Предложением ТИП: <спецификатор типа>

можно специфицировать один из четырех основных допустимых типов переменной - числовой, символьный (строковый), логический и целый. Пятым допустимым типом является специальная конструкция ССЫЛКА.

Запись вида КОЛИЧЕСТВО: <число> предназначена для спецификации максимального числа значений, которое может принимать конкретная переменная. В системе предусмотрена возможность присвоения каждой переменной от 1 до 255 значений. Число, следующее за ключевым словом КОЛИЧЕСТВО:, указывает системе, какой объем памяти необходимо резервировать для хранения значений переменной. Если предложение КОЛИЧЕСТВО: отсутствует, то предполагается, что переменная может иметь одно значение.

Предложение РАЗМЕР: <число> предназначено для спецификации размера только для символьных переменных и может содержать за ключевым словом РАЗМЕР: число от 1 до 254.

Специальные конструкции для организации интеграции с другими компонентами САИПР

Специальная конструкция СИ:[...]

Элемент языка системы - конструкция СИ:[<фрагмент текста языка Си>] является основным интеграционным компонентом системы, с помощью которого организуется интеграция разнородных компонентов, обмен данными между ними и пользовательский интерфейс прикладной системы.

Конструкция <фрагмент текста языка Си> представляет собой исходный текст функционально самостоятельного блока программы на языке Си (Microsoft Visual С++), выполняющего какие-либо действия с использованием любых доступных операций языка Си и функций системных, инструментальных и пользовательских библиотек языка Си и его окружения.

Конструкция СИ:[...] может использоваться в следующих случаях:

- для передачи в систему значения из блока, реализованного на языке Си, и присвоения этого значения переменной набора правил;

- для передачи в блок программы на языке Си значения переменной из набора правил;

- для выхода в блок программы на языке Си с целью выполнения каких-либо действий без явного обмена данными;

- для выполнения действий, связанных с обработкой специальных функций обработки значений переменных и их факторов уверенности;

- для задания глобальных переменных и организации входа в исполняемый модуль прикладной системы.

Спецификатор типа ССЫЛКА

Тип ССЫЛКА используется для организации прямого использования внешних переменных (из других компонент САИПР) в наборах правил. Это предложение может записываться в двух вариантах.

Первый вариант - ТИП: ССЫЛКА().

В этом случае в качестве имени переменной ссылки используется <имя переменной>, указанное в предложении ПЕРЕМЕННАЯ: <имя переменной>.

Второй вариант - ТИП: ССЫЛКА(<имя переменной>), где имя переменной может не совпадать с именем, указанным в предложении ПЕРЕМЕННАЯ:.

По имени переменной посредством специальной функции, встроенной в компилятор, организуется прием данных о внешней переменной - ее тип, размерность, метка и признак (входная/выходная).

Все эти данные используются как компилятором, так и механизмом логического вывода для организации контроля и использования значений переменной.

Возможности экспертного компонента были опробованы при построении прототипа ЭС выбора состава оборудования и размещения основных групп систем управления техническими средствами на корабле [2].

Экспертный компонент, встроенный в САИПР "Чертеж-4", представляет собой модифицированную инструментальную систему COMP-C 2.0, которая совместно с системой COMP-Pascal 1.0 образуют семейство COMP-систем для построения экспертных приложений в наиболее популярных средах программирования MS Visual C++, Borland (Inprise) C++ Builder и Delphi [3].

Более подробную информацию о COMP-систе-мах можно получить в Интернете на странице http://i7.da.ru

Список литературы

1. Построения экспертных систем: Пер. с англ./Под ред. Ф.Хейеса-Рота, Д.Уотермана, Д.Лената. - М.: Мир, 1987. - 441с.

2. Иванов Ю.К., Антипов В.В. Экспертная система исследовательского проектирования. - Научная сессия МИФИ-2000. //Сб. науч. тр.: В 13 т. - М.: МИФИ-2000. - Т.3. -228с.

3. Иванов Ю.К. Инструментальные системы для построения экспертных приложений в Windows-95/98/NT. - Научная сессия МИФИ-2000. //Сб. науч. тр.: В 13 т. - М.: МИФИ-2000. -Т.3. - 228с.

ОПЫТ СОЗДАНИЯ КОМПЬЮТЕРНЫХ ТРЕНАЖЕРОВ ДЛЯ ВОЕННО-МОРСКОГО ФЛОТА

М.А. Александров, В.К. Алтунин, В.Л. Захаров, А.С. Кадочников, О.Е. Чудаков

Сложившиеся в стране экономические условия потребовали пересмотра традиционных способов подготовки как отдельных специалистов боевых служб, так и экипажей кораблей ВМФ. Обеспечение приемлемого качества боевой подготовки в данных условиях определило увеличение доли подготовки специалистов и экипажей кораблей в береговых условиях. Появление компьютерной техники, обладающей большими вычислительными ресурсами и возможностями представления графической информации, предопределило необходимость создания компьютерных обучающих и тренажных систем подготовки специалистов ВМФ.

Следует отметить, что у истоков создания такого класса систем подготовки стояли Булычев А.Е., Сер-ветник А.А. (сотрудники в/ч 30895), Туровский О.М. (профессор Военно-морского института радиоэлектроники), Старцев Г.В., Кузьменко А.В. (Радиотехническое управление ВМФ). Дальнейшее развитие указанного направления выразилось в необходимости создания автоматизированной системы обучения "Позиция", предназначенной для подготовки экипажа к борьбе за живучесть подводных лодок (ПЛ).

Первым образцом компьютерных систем обучения, включающим элементы тренажной подготовки, была локальная автоматизированная система обучения (ЛАСО) "Гвоздика", разработанная в НИИ "Цен-трпрограммсистем" (г. Тверь).

Дальнейшие условия и опыт эксплуатации подобных систем, появление аналогичных разработок других промышленных предприятий и учебных заведений ВМФ, а также соответствующие предложения военно-научных институтов ВМФ, подтвержденные приказами и директивами Главнокомандующего ВМФ, определили целесообразность и необходимость использования в боевой подготовке компьютерных систем обучения, базирующихся на сети персональных компьютеров (ПК) общепромышленного исполнения.

Данные решения определяются следующими факторами:

- низкой стоимостью разработки опытных и поставки серийных образцов компьютерных тренажеров (КТ) по отношению к соответствующим тренажерам, включающим реальное оборудование (соотношение в стоимости разработки ориентировочно составляет 1 к 10, а выпуска серийных образцов как минимум 1 к 100);

- дешевизной эксплуатации;

- широкими возможностями модернизации, адаптации и расширения функциональных возможностей КТ;

- высокой эффективностью обучения и подготовки специалистов ВМФ, достигаемой за счет возможностей создания различных штатных и нештатных ситуаций.

Как показывают исследования институтов ВМФ, время подготовки операторов систем управления корабельными устройствами распределяется следующим образом:

• 80-90 % - отработка интеллектуальных навыков;

• 20-10 % - отработка моторных навыков операторов на реальном оборудовании.

В то же время проектирование систем управления новых проектов кораблей осуществляется на базе современных компьютерных систем (4-е поколение систем автоматизации), которые характеризуются близостью (похожестью) пультов и органов управления компьютерной техники общепромышленного исполнения. Указанное обстоятельство подтверждает необходимость увеличения доли подготовки специалистов на средствах компьютерного обучения.

Однако включение в практику подготовки специалистов ВМФ компьютерных средств не исключает практическую подготовку экипажей на реальной аппаратуре как при стоянке кораблей в базе, так и в море.

Тренажеры, базирующиеся на сети ПК, как правило, состоят из одного или нескольких компьютеров поста руководства обучением (ПРО), компьютеров рабочих мест обучаемых (РМО), системы отображения информации коллективного пользования и вычислительно-моделирующих комплексов (ВМК), предназначенных для обеспечения моделирования в реальном времени процессов, протекающих в указанном оборудовании. Программное обеспечение (ПО) КТ состоит из соответствующих комплексов программ (КП): ПРО, РМО и ВМК.

Опыт разработки ПО КТ для подготовки специалистов ВМФ, а также анализ технических заданий (ТЗ) на разрабатываемые тренажеры показывает, что комплексы обучающих программ (ОП) должны состоять из компонент, обеспечивающих выполнение заданных ТЗ функций.

КП ПРО включает:

• программы создания компьютерных ОП и соответствующие программы их исполнения как в сети РМО под руководством преподавателя, так и автономно (данные ОП предназначены для изучения технических средств, принципов их работы, правил эксплуатации и т.д.);

• программы задания исходных данных на тренировку (редакторы данных). Содержание данных программ определяются прежде всего составом обучаемых специалистов. Так, например, для подготовки специалистов радиотехнических систем, управления маневрированием, управления оружием, связи и подготовки корабельного боевого расчета (КБР) необходимо с той или иной степенью точности обеспечивать задание района действия, гидрометеоусловий, тактической и помеховой обстановки и т.д.;

• программы управления проведением тренировок преподавателем, обеспечивающие выдачу заданий на тренировку, регистрацию обучаемых, контроль действий обучаемых, изменение условий тренировки, останова, возврата, ускорения (замедления), проведение разбора занятий и т.д.;

• программы конфигурирования РМО и определения состава обучаемых.

• программы архивирования занятий, в том числе и их результатов, данных по учету степени обучаемости специалистов и т.д.;

• ряд сервисных программ, определяемых требованиями ТЗ, как, например, программы тестирования оборудования и целостности ПО;

• программы, обеспечивающие связь ПРО с РМО и ВМК по локальной сети.

КП РМО включает:

• программы поддержки функционирования РМО, в том числе обеспечения запуска и завершения работы программных имитаторов корабельных приборов (узлов) и обеспечения связи с ПРО;

• программы, имитирующие работу приборов, в том числе обеспечивающих имитацию органов управления и их индикаторных процессов, сигнализаторов и т.д. (в зависимости от конкретной реализации проекта указанные программы на РМО должны обеспечивать и имитацию физических процессов изучаемых устройств);

• программы, обеспечивающие использование и воспроизведение аудиоинформации и речевого обмена.

^ КП ВМК предназначен в основном для обеспечения реализации моделей развития тактической обстановки, движения объектов, действий взаимодействующих сил и средств, а также моделей, описывающих действия разумного противника и т.д., для тренажеров подготовки специалистов КБР. Для тренажеров подготовки специалистов по борьбе за живучесть, управления движением, энергетическими установками ВМК обеспечивает реализацию моделей пространственного движения объектов, как правило, в шести степенях свободы, развития аварийных ситуаций и т. д.

Предыдущие проекты тренажеров разработки НИИ "Центрпрограммсистем" не включали ВМК, поэтому ПО базировалось на распределенной схеме обработки информации. Такое решение определялось низкими производительными ресурсами локальной вычислительной сети и ПК (реализация ПО тренажеров базировалась на компьютерах с 286, 386 и 486 процессорами).

Появление локальных сетей со скоростью 100 Мб/с и более дешевых ПК с мощными вычислительными ресурсами позволяет включать ВМК в состав тренажеров. Включение ВМК обеспечивает возможность увеличения модульности построения ПО, что, в свою очередь, значительно упрощает его модернизацию и развитие.

В настоящее время разработаны и находятся в эксплуатации ряд программных средств (ПС) КТ:

- управления маневрированием, исполь-

зующим видеоинформацию, отражающую реальный географический район плавания ("Транзас", г. С.Петербург);

- подготовка к борьбе за живучесть ("Програмпром", г. Москва);

- управления оружием (НПП "Система", г. С.-Петербург);

- управления энергетической установкой для дизельной ПЛ (ВМИИ, г. Пушкин, Ленинградская обл.);

- ЛАСО "Гвоздика", включающая элементы тренажа специалистов радиотехнической службы как надводных кораблей, так и ПЛ; тренажер "Межречье", предназначенный для подготовки специалистов общекорабельных систем и по борьбе за живучесть ПЛ; "Мандарин" для подготовки КБР экипажа 956 эсминца (НИИ "Центрпрограммсистем", г.Тверь).

Кроме того, на начальных стадиях разработки в НИИ "Центрпрограммсистем" находятся КТ по борьбе за живучесть "Баллон", тактический тренажер КБР "Жигули". Планируется разработка компьютерных тренажеров по борьбе за живучесть, ЛАСО "Гвоздика" и программный комплекс подготовки расчетов ПВО надводных кораблей.

На данном этапе определена необходимость создания ряда специализированных тактических тренажеров по различным проектам кораблей, которые должны включать подготовку всего экипажа, иначе говоря, создания ряда компьютерных имитаторов кораблей.

Широкое развитие приобрело внедрение в процесс подготовки ОП, программ предтренажной подготовки, разработанных преподавателями конкретных учебных заведений. Однако использование указанных разработок ограничивается их использованием только в рамках одного учебного заведения.

Особенности внедрения подобных разработок к использованию их в других учебных заведениях следующие:

- разработка программных продуктов осуществляется с использованием различных инструментальных средств в любых технологических средах;

- высокая трудоемкость разработки тре-нажных и обучающих программ;

- высокая текучесть кадров преподавательского состава учебных заведений ВМФ, что определяет трудность и практическую невозможность сопровождения программных продуктов при их эксплуатации;

- разработка осуществляется только за счет энтузиазма преподавательского состава, не имеет экономического стимулирования и тиражирования;

- невозможность средствами энтузиастов осуществлять продвижение (рекламу) программных продуктов.

Одним из способов внедрения разработанных (разрабатываемых) компьютерных средств подготовки специалистов ВМФ является создание соответствующей кооперации, в состав которой входят институты ВМФ, выполняющие функции сертификацион-

№ п/п

Анализ ТЗ

3

ных центров, и предприятия промышленности, обеспечивающие поставку и сопровождение программных продуктов в соответствии с отечественной (международной) нормативной базой.

Трудоемкость разработки компьютерных ОП

ОП - это программный продукт, предназначенный прежде всего для изучения с использованием ПК в режиме диалога теоретических основ физических процессов, правил эксплуатации приборов, устройств и принципов их построения и т.д. Традиционно принято, что изучение одной темы из курса осуществляется в течение 45 мин. Иначе говоря, одна ОП долж на быть спроектирована так, чтобы ее н позволило обучаемому достичь целей о это время.

Структура ОП представляет собой ко: бор фрагментов (кадров) информации изо на экране ПК, который включает:

- графические изображения, в изображения приборов, панелей, органо ния, схем, графиков расчетов и т.д.;

- процедуру изменения информ бражаемой на экране ПК в соответствии с ми обучаемого;

- процедуры описания логики изучаемых устройств в зависимости от дей чаемых;

- семантическое описание вы ментов ОП на экран компьютера в завис действий обучаемого;

- процедуру автоматической (а рованной) оценки знаний обучаемого;

- условия доступа к справочн риалу изучаемой темы и т.д.

С целью повышения дидактического учебного материала обучаемым следует ис цветовую сигнализацию и звуковое сопров

Разработка ОП осуществляется в 2 эт ние преподавателем сценария ОП и реали занного сценария в виде набора данных, маемых соответствующими компьютерн граммами.

Как показывает опыт, соотношения в сти создания ОП таковы:

- 40 % затраты на разработку

ОП;

- 60 % затраты на производс указанному сценарию.

В зависимости от сложности реализа рия ОП (наличие анимации, видео- и ауд1 ки восприятия изучаемого материала, пр реализации изучаемой логики устройств кость создания ОП с использованием спе ванных программных средств колеблется в 3-6 человеко-месяцев (чел./мес.) с учетом разработку сценария.

Содержание работ по созданию ПО КТ:

1. Анализ ТЗ.

2. Выбор технологической среды разработки (операционная система, инструментальная среда проектирования, анализ наличия и возможности использования аналогичных средств и компонент ПО).

3. Разработка (получение) и анализ математических описаний объектов моделирования, описания пультов управления и т.д. и соответственно требований по информационному, дидактическому и математическому обеспечению разработки.

4. Разработка инструментальных средств проектирования ПО (в выбранной технологической среде -это создание инструментальных средств обработки активных полей видеокадров, средств создания, хранения графических, текстовых, звуковых и видео-

Таблица

Содержание работ

Оценка и выбор те хнологиееской среды разработки в том числе и переход на новую среду разработки._

Разработка дидактического, информационного и математического обесп ечения разработка_

Разработка инструментальных средств праектирования в том числе:

- редактор описания переменных;

- редактор описания процедур изменения полей экранов имитаторов пультов в соответствии с действиями операторов и параметров контролируемых ими процессов;

- создание базы данных описания экранных форм;

- разработка инсталляционных средств ПО;

- изучение или разработка редакторов создания экранныр форм пультов оборудования._

Разработка ко мплексов программ рабочих мест тренр-жерив.

ПРО

- средства создания и проведения ОП;

- редакторы задания исходных данных на тренировку (тренажеры по борьбе за живучесть) ;

- кенфи^рации тренажера;

- управление про в едение м занятий в том числе и регистрация обучаемых, разбор и т.д.;

- архивирование занятий;

- сервисные программы в том числе и тести-рриовнаиние ПОи;зводство компонент ПО и выпуск док

- обеспееиние связи и информационного об-мпенрао -с рабочимиПпроасктатмиич;еский анализ трудоемко

- управление процессом отображенияни ха средствах коллективного пользования;

- веде нис бад данных успеваамости;

- средства контроля психофизиологического состояния обучаемо1 х.

РМО

- имитаиоры пульттв приборов;

- поддержсма фунрциони°ования РМО; це-на- обеспечение использования и воспроизведе-днеиряжау- дио информации;

- регистрация действий обучаемых;

- поддержка связи с ВМК и ПРО; ВМК

- поддержка связи с РМО и ПРО;

аз-о не поддержка единого информационного поля азрсметров моделирования;

моделирование развития физических про-

Трудоемкость, аммчел.р/маебсо. чи

до 3

до 6

в диапазоне 160-2П0

12

12 12

12 н1о2в

80 -100 я60ПО КТ м 12

1, 2

6

м6ента-

и6 соответс

3 12

12 -24 На 1 имитатор

12

12 24

щей боевой части, КБР составляет 3-18. В этом случае затраты на производство указанных КТ находятся в диапазоне 550 - 970 (чел./мес.), при этом доля трудоемкости в разработке программных имитаторов, определяющая подготовку конкретных служб корабля, составляет от 5 до 50% от общей трудоемкости.

Подытожим сказанное.

• Внедрение опыта преподавателей учеб-

ных заведений в практику подготовки специалистов, выраженного в разработанных ими компьютерных ОП, невозможно без:

- создания инфраструктуры внедрения указанных средств в учебные заведения ВМФ. Данная структура должна в первую очередь базироваться на финансовой поддержке ВМФ сертификационных центров на базе существующих институтов и предприятий промышленности, обеспечивающих ведение фонда указанных обучающих средств и их поставку потребителю;

- определения единых требований к компьютерным средствам подготовки специалистов ВМФ. Данные требования должны определять преж-

де всего форматы и точность представления данных как для обучения экипажа решению тактических задач, так и для отработки их навыков по управлению ОКС и борьбе за живучесть.

• С целью минимизации затрат, расхо-

дуемых на создание компьютерных средств подготовки специалистов ВМФ, прежде всего необходимо:

- обеспечить координацию работ промышленных предприятий за счет определения единого заказывающего управления ВМФ и соответствующего института ВМФ;

- разработать и внедрить унифицированные технологические средства разработки КТ;

- создать фонд математических моделей устройств, узлов, приборов, соответствующих операторских пультов их управления по всей номенклатуре данных изделий для всех эксплуатируемых проектов ПЛ и надводных кораблей. Точность описания указанных моделей должна быть подтверждена соответствующими институтами ВМФ.

СИСТЕМА ЗАЩИТЫ ИНФОРМАЦИИ "ЛАБИРИНТ"

В.В. Карпов, Г.С. Ершов, Л.А. Семихина

Проникновение компьютерных технологий обработки информации в специальные области деятельности человека привело к тому, что показатель информационной безопасности стал одной из основных характеристик информационных систем, и в особенности систем военного назначения.

Важность и актуальность проблемы информационной безопасности подчеркивается и тем фактом, что в большинстве стран деятельность в этой области лицензируется, разработанные изделия подлежат сертификации, а на государственном уровне приняты документы, определяющие требования к подобным разработкам. Примерами таких документов являются стандарт министерства обороны США № 5200.28 ("Оранжевая книга") и "Сборник руководящих документов по защите информации от несанкционированного доступа" Гостехкомиссии России.

Опыт разработки защищенных информационных систем, претендующих на соответствие требованиям указанных документов, позволяет говорить о двух возможных технологиях их разработки. В первом случае разработка системы защиты информации ведется одновременно с разработкой защищенной информационной системы как таковой. Система разрабатывается как единое целое, включая аппаратную часть, операционную систему (ОС) и функциональное программное обеспечение.

Особенности развития технологий разработки системного программного обеспечения в нашей

стране привели к отсутствию сколь-либо распространенных ОС отечественного производства. В этих условиях разработка защищенных информационных систем в России выполняется преимущественно по второму методу, определяющей сущностью которого является переработка некоторой системы-прототипа с целью улучшения ее характеристик и доработки ее защиты до требуемого уровня.

На первый взгляд этот путь представляется менее трудоемким, однако доработка уже существующей системы при отсутствии исходных текстов программ системы-прототипа на практике приводит зачастую не только к непроизводительным потерям рабочего времени, но и предопределяет большую вероятность неудачи.

Двигаясь вторым путем, отечественные разработчики систем защиты информации (СЗИ) берут за основу, как правило, штатную систему защиты конкретной ОС и дорабатывают ее до требуемого уровня защищенности, используя декларированные функции и возможности. Для ряда приложений подобный подход вполне приемлем, он обеспечивает достижение заданного уровня информационной безопасности при небольших затратах на разработку. Однако он не выдерживает критики для случаев использования подобных систем в специальных областях, например, в изделиях, предназначенных для Министерства обороны (МО).