Національна академія наук України

Інститут проблем реєстрації інформації НАН України

«DOMOS – 2018»

Науково-дослідна робота

“Розробити і дослідити способи, методи і засоби аналізу й підвищення живучості систем організаційного управління високотехнологічних об’єктів і критичних інфраструктур ”

(09.2018 – 12.2019)

​

Науковий керівник НДР

Заслужений діяч науки і техніки України,

д.т.н., професор О.Г.Додонов

Розвиток теоретичних основ створення моделей та технологій для розробки, впровадження та супроводу автоматизованих систем організаційного управління з розвинутими механізмами підтримки живучості й стійкості функціонування високотехнологічних об’єктів та критичних інфраструктур.

МЕТА ДОСЛІДЖЕНЬ

МЕТА ДОСЛІДЖЕНЬ

МЕТА ДОСЛІДЖЕНЬ

DOMOS–2018

ВИКОНАННЯ ДОСЛІДЖЕНЬ

(відділи № 102, 104, 201, 202)

DOMOS–2018

охоплює об’єкти, системи, мережі або їх частини, порушення функціонування або руйнування яких призведе до найсерйозніших наслідків для соціальної та економічної сфери держави, негативно вплине на рівень її обороноздатності та національної безпеки.

При всій близькості визначень цього терміну в законодавстві провідних країн та

міжнародних організацій, існують і певні відмінності, які відображають національну або організаційну (у випадках ЄС і НАТО) специфіку сфери застосування терміну та особливості нормативно-правових систем.

У «Зеленій книзі з питань захисту критичної інфраструктури України» пропонується використати в Україні наступне визначення терміну:

критична інфраструктура України – це системи та ресурси, фізичні чи віртуальні, що забезпечують функції та послуги, порушення яких призведе до найсерйозніших негативних наслідків для життєдіяльності суспільства, соціально-економічного розвитку країни та забезпечення національної безпеки.

ТЕРМІН “КРИТИЧНА ІНФРАСТРУКТУРА”

DOMOS–2018

Специфічні особливості високотехнологічних об’єктів (ВО) та їх функціонування:

​

• Будь-яка підсистема ВО є складною, що зумовлено неоднорідністю складових та елементів, різноманітністю виникаючих зв’язків у процесі її функціонування, і призводить до необхідності формування сукупності взаємопов’язаних цілей, появі великої кількості показників і критеріїв оцінки стану підсистеми об’єкта.
• Неперервність циклу створення й застосування технологічних інновацій, що вимагає наявності відповідного організаційного механізму.
• Наявність людського капіталу, що формується на основі інтеграції інтелектуальних можливостей усіх категорій кадрового складу і призводить до ефекту синергії.
• Перманентна змінність структури людського капіталу за умов наявності значних інтелектуальних активів.
• Функціональна стійкість системи управління, як здатність протистояти зовнішнім впливам і ефективно виконувати свої функції в умовах наявності таких впливів.
• Система організаційного управління ВО орієнтована на постійний процес адаптації до зміни факторів зовнішнього і внутрішнього середовища, на створення умов для забезпечення високої динаміки науково-технологічного розвитку.
• Постійний моніторинг зовнішнього і внутрішнього середовища, ресурсне оновлення та розвиток технологій завдяки наявності значних інтелектуально-креативних ресурсів (ідей, методів, інструментів і технологій управління тощо).
• Інформація є не лише ресурсом розвитку, а й інструментом розвитку у разі пріоритетного використання інноваційних факторів.

ВИСОКОТЕХНОЛОГІЧНІ ОБ’ЄКТИ -

об’єкти, функціонування яких пов’язано із застосуванням або створенням наукоємних технологій

DOMOS–2018

• аварії та технічні збої, зокрема, авіаційні катастрофи, ядерні аварії, пожежі, аварії у системах енергозабезпечення, викиди небезпечних речовин, відмови систем, аварії та надзвичайні події, обумовлені недбалістю, організаційними помилками тощо;

​

• небезпечні природні явища, зокрема, надзвичайні погодні умови, лісові, степові та торф’яні пожежі, сейсмічні явища, епідемії та пандемії, космічні явища, урагани, торнадо, землетруси, цунамі, повені і т. ін.;

​

• зловмисні дії, зокрема, зловмисні дії груп або окремих осіб, таких як терористи, злочинці і диверсанти, а також військові дії в умовах війни.

​

• комбіновані загрози та загрози, реалізація яких може призвести до катастрофічних і різноманітних каскадних ефектів внаслідок взаємозалежності елементів критичної інфраструктури.

​

Стійкість критичної інфраструктури – це її здатність надійно функціонувати у нормальному режимі, адаптуватися до умов, що постійно змінюються, протистояти та швидко відновлюватися після аварій та технічних збоїв, зловмисних дій, природних лих та небезпечних природних явищ

​

ЗАГРОЗИ КРИТИЧНІЙ ІНФРАСТРУКТУРІ

DOMOS–2018

СОУ ОБ’ЄКТІВ КРИТИЧНИХ

ІНФРАСТРУКТУР

​

- сукупність організуючих впливів, що забезпечує координацію дій елементів об’єкта управління, його нормальне функціонування і розвиток;

- систематизований набір засобів збору відомостей про об’єкт управління і засобів впливу на його поведінку з метою прийняття управлінських рішень

​

​

​

Задачі від вищої ланки

DOMOS–2018

Типова схема прийняття рішень

ОСОБЛИВОСТІ АВТОМАТИЗОВАНИХ СОУ

• значне число багатофункціональних керованих об’єктів (систем) різної природи та призначення, що породжують інтенсивні потоки інформації, різноманітної й неоднорідної за складом, призначенням, способом кодування тощо;
• висока швидкодія окремих складових систем реалізації ділового процесу в динамічних важко передбачуваних умовах;
• широкий діапазон, висока динамічність та високий темп зміни станів систем реалізації ділового процесу;
• керуванням у реальному масштабі часу;
• можливістю управління в умовах змінності структури системи реалізації ділового процесу;
• напрацюванням управлінських рішень для виконання локальних цілей в умовах неповноти інформації й обмеження часу.

ОСОБЛИВОСТІ АВТОМАТИЗОВАНИХ СОУ

DOMOS-2018

• інформаційне забезпечення діяльності організації
• планування та підтримка прийняття рішень
• управління процесами (доведення рішень до виконавців, розподілу завдань та повноважень, виділення ресурсів, реалізації технологічних процесів тощо)
• контроль за виконанням технологічних процесів та оцінювання ходу виконання завдань
• прогнозування подій
• документування дій (електронний документообіг)
• реєстрація дій та подій для аналізу та оцінки функціонування СОУ
• підтримка безпеки функціонування та корегування управління при виникненні небажаних зовнішніх чи внутрішніх впливів
• вилучення знань з накопичених даних та зареєстрованої інформації

ЗАВДАННЯ СОУ

(у штатному режимі функціонування)

DOMOS-2018

ЗАХИСТ І ЖИВУЧІСТЬ В СОУ ОКІ

DOMOS-2018

• Розпізнавання – виявлення атак, успішних вторгнень, підвищення ризику виходу з ладу життєво-важливих (критичних) компонентів системи, ризиків втрати чи викривлення інформації.
• Протидія – підтримка визначених умов функціонування і мінімізація збитків, які пов’язані з переходом системи у нештатний режим функціонування.
• Відновлення – відновлення функціональності і працездатності компонентів системи і системи в цілому при небажаних впливах, а також після припинення впливів.
• Адаптація – цілеспрямована зміна параметрів і структури системи на основі інформації про зміни в умовах функціонування, виникнення непередбачених ситуацій, про наслідки щодо порушення захищеності інформаційного ресурсу.
• Реорганізація – перерозподіл функцій компонентів системи, які вийшли з ладу, між працездатними компонентами або, у разі неможливості перерозподілу, - перехід системи до нової цілі функціонування.
• Реконфігурація – автоматична перебудова структури мережі обміну інформацією для досягнення найбільшої ефективності виконання цілі функціонування на наявних працездатних ресурсах системи.
• Реконструкція – редукція цілі функціонування та ресурсів системи до визначених базових рівнів, коли система може виконувати чітко окреслену множину функцій або забезпечити плавність деградації визначених параметрів.

МЕХАНІЗМИ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ТА ПІДВИЩЕННЯ ЖИВУЧОСТІ

DOMOS-2018

​

• Постійний моніторинг та оцінка ризиків виникнення кризових ситуацій з метою їх попередження
• Відновлення критичної інфраструктури після здійснення зловмисних дій, виникнення аварій та збоїв, значного впливу небезпечних природних явищ (залучення надзвичайних заходів задля стримування чинників, покращення умов та характеристик безпекового середовища, чи покращення стану функціонування окремих об’єктів критичної інфраструктури)
• Забезпечення сталого функціонування критичної інфраструктури у режимі надзвичайного стану
• Організація функціонування у режимі воєнного стану

ПРІОРИТЕТНІ ЗАВДАННЯ СОУ ОБ’ЄКТІВ КРИТИЧНОЇ ІНФРАСТРУКТУРИ (ОКІ)

У КРИЗОВИХ СИТУАЦІЯХ

DOMOS-2018

​

• Моніторинг - процес спостереження за явищами і подіями, що відбуваються в СОУ ОКІ, критичній інфраструктурі та середовищі функціонування, на результати якого спирається обґрунтування управлінських рішень по забезпеченню функціонування ОКІ в умовах впливу деструктивних внутрішніх та зовнішніх факторів.

​

• Визначення повного переліку показників, що характеризують стан СОУ ОКІ, є складною задачею через наявність невизначеностей, і тому для організації процесу моніторингу доцільно апріорі сформувати обриси (моделі) можливих критичних станів СОУ ОКІ і здійснювати моніторинг лише тих показників, які характеризують такі стани.

​

• Задача моніторингу показників СОУ ОКІ спрощується тим, що більшість деструктивних факторів не здатні впливати на усі елементи системи одночасно із наступних причин:
• різнорідність (у тому числі різна фізична природа чи різні фізичні принципи функціонування) елементів системи;
• просторова розподіленість елементів;
• різний рівень захищеності елементів системи;
• обмеженість «ресурсів» самого фактору.

ОСОБЛИВОСТІ МОНІТОРИНГУ В СОУ ОБ’ЄКТІВ КРИТИЧНОЇ ІНФРАСТРУКТУРИ

DOMOS-2018

Для формування переліку критичних станів СОУ ОКІ можуть бути застосовані експертні методи.

​

Формування переліку критичних станів СОУ ОКІ може бути зроблено у рамках сценарного підходу.

Найбільш поширеним способом врахування фактору невизначеності при обробці значень показників є ймовірносний аналіз, але він дозволяє здійснювати обробку величин, що характеризуються невизначеністю лише статистичного характеру.

​

Математичний апарат для роботи зі змінними, які характеризуються різного роду невизначеністю, - апарат, розроблений в рамках теорії можливостей або нечітких множин, що містить багато способів формалізації та обробки значень параметрів, поданих у числовій або лінгвістичній формі із урахуванням різного характеру невизначеності.

​

При обробці показників найчастіше враховують п’ять видів епістемологічної модальності (впорядковано за послабленням): «необхідність», «довіра», «ймовірність», «правдоподібність», «можливість». Обгрунтовано, що цього достатньо для вирішення більшості задач обробки даних моніторингу показників СОУ ОКІ.

​

Методи обробки даних щодо показників і факторів, які слід моніторити в СОУ ОКІ

DOMOS-2018

Приклади найпростішої формалізації числових та лінгвістичних змінних із використанням нечітких множин

• виявити значущі для керівного складу показники для прийняття стратегічних рішень на основі аналізу декількох однаково ймовірних, але значимо контрастних варіантів розвитку зовнішнього середовища та змін у стані об’єкта управління;
• виявити можливі ризики і оцінити їх параметри;
• визначити індикатори виникнення кризових ситуацій на об’єктах критичних інфраструктур, а також у процесах організаційного управління ОКІ;
• відпрацювати способи підвищення живучості критичних інфраструктур;
• напрацювати процедури активізації механізмів реорганізації та відновлення інформаційного обміну;
• розробити методики реконфігурації функціональної структури СОУ;
• обрати методи, засоби та заходи підвищення функціональної стійкості СОУ ОКІ.

​

ЗАВДАННЯ АНАЛІЗУ І МОДЕЛЮВАННЯ

DOMOS-2018

Мережецентрична СОУ ОКІ являє собою розподілену систему із незалежних органів управління, з'єднаних організаційними зв'язками, що розглядається як єдина об'єднана система управління.

​

МЕРЕЖЕЦЕНТРИЧНА МОДЕЛЬ СОУ ОКІ

DOMOS-2018

Типовий алгоритм функціонування мережецентричної системи

​

МЕРЕЖЕЦЕНТРИЧНА МОДЕЛЬ СОУ ОКІ

DOMOS-2018

Особливості мережецентричної СОУ ОКІ :

а) автономність органів управління, б) відсутність спільної пам'яті системи, взаємодія через двоточечні та шинні канали комунікації; г) багаторівневість системи; д) відсутність централізованого керуючого органу; е) необхідність самосинхронізації і самоорганізації системи для забезпечення захисту від зовнішніх впливів; ж) робота в режимі реального часу; з) великий термін функціонування; і) високі вимоги до надійності роботи і достовірності даних.

​

Принципи побудови мережецентричної СОУ ОКІ:

1. відкритість,
2. самоорганізація,
3. слабка ієрархія при прийнятті узгоджених рішень,
4. паралельне рішення взаємозалежних задач у режимі реального часу,
5. забезпечення інформаційної та кібернетичної безпеки.

​

Найважливіші характеристики мережецентричної СОУ ОКІ:

а) від користувачів приховані відмінності між об'єктами управління і способи комунікації між ними; б) користувачі і засоби управління одноманітно працюють у загальному інформаційному просторі розподіленої системи, незалежно від того, де і коли відбувається їх взаємодія; в) система відносно легко масштабується; г) якщо у системі деякі частини виходять з ладу, то при цьому користувачі та засоби керування не сповіщаються про заміну або нові додані частини.

​

• Проведено аналіз особливостей систем організаційного управління об’єктів критичних інфраструктур.
• Обгрунтовано, що СОУ критичних інфраструктур повинні мати гнучку структуру управління об’єктами і процесами з можливістю реорганізації, адаптації в умовах еволюції середовища функціонування.
• Виконано наукове обґрунтування вимог щодо функціональної стійкості СОУ, завершеності і несуперечності процесів управління для підвищення безпеки функціонування ОКІ, зокрема для СОУ ОКІ існує нагальна необхідність у впровадженні механізмів забезпечення живучості.
• Проведено дослідження і обґрунтовано методи моніторингу стану об’єктів критичних інфраструктур та умов їх функціонування для прогнозування і виявлення загроз інфраструктурі, появи і реалізації загроз високотехнологічним об’єктам, а також проведення оцінювання функціональної стійкості СОУ ОКІ в умовах появи і реалізації загроз.
• Запропоновано мережецентричну модель СОУ ОКІ; визначено принципи побудови найважливіші характеристики і особливості мережецентричної СОУ ОКІ.

ОСНОВНІ РЕЗУЛЬТАТИ ВИКОНАННЯ

І ЕТАПУ НДР

DOMOS-2018

��

DOMOS–2018

ПУБЛІКАЦІЇ ТА ВПРОВАДЖЕННЯ РЕЗУЛЬТАТІВ НДР�

За результатами виконаних робіт опубліковано:

​

Монографії – 4

Навчальні посібники –

Статті –

Тези доповідей –

Авторські свідоцтва – 2

​

Захищено 1 кандидатську дисертаційні роботи

​

ДЯКУЄМО ЗА УВАГУ �

DOMOS-2018