Моя связь с надежностью: вторая половина ХХ века

Заканчивается 1960 г. В Киевском высшем инженерном радиотехническом училище противовоздушной обороны (КВИРТУ ПВО) проводится зимняя сессия. Пятый курс. Сдаю экзамен по дисциплине «Основы надежности и эксплуатации радиоэлектронной техники». Экзаменатор, полковник В.Ф. Репкин, — соавтор одного из первых учебников по надежности техники [1]. На теоретический вопрос я ответил успешно, а вот при поиске и устранении неисправности возникли некоторые сложности. Итог — оценка «хорошо». Это была единственная четверка в моем красном дипломе. Тогда я не мог даже предполагать, что вся моя последующая жизнь будет связана с теорией и практикой надежности.

Испытательный полигон

После выпуска из КВИРТУ в 1961 г. я был распределен на испытательный полигон, где по истечении короткого времени попал в отдел надежности, который возглавлял подполковник А.Я. Резиновский, кстати, мой старший по возрасту однокашник в КВИРТУ — мы учились в смежных потоках. В отделе собралась дружная и любознательная команда испытателей (В.И. Добров, В.Б. Степанов, А.С. Рязанцев, Н.А. Нечушкин, И.А. Скоробагатько и др.), которые отвечали за решение многочисленных задач, таких как:

• организация и проведение испытаний на надежность разнообразных радиолокационных систем, автоматизированных систем управления вооружением, в том числе ракетными комплексами;
• обработка результатов испытаний и согласование их с разработчиками систем вооружения (что требовалось немалых усилий);
• подготовка отчетов по результатам испытаний;
• разработка методических и нормативных материалов по требованиям и методам контроля в области надежности и технического обслуживания радиоэлектронной аппаратуры.

Мы были первопроходцами, приходилось много и упорно работать. Теоретических наработок мало, а практического опыта явно не хватало. жадно набрасывались на любую публикацию по этим проблемам. Мне повезло. В 1964 г. мой товарищ подарил только что вышедшую книгу проф. А.М. Половко «Основы теории надежности» [2]. Она стала настольной книгой и (удивительная вещь судьба!) связала с ее автором на многие годы.

В постоянном стремлении понять и правильно решать задачи отдела мы поддерживали тесную связь с сотрудниками научно-исследовательских институтов и вузов Министерства обороны и Министерства радиопромышленности. В 1965–1966 гг. в процессе испытаний я активно исследовал сбои цифровой техники. Эта проблема меня очень увлекла. Поэтому похвала замечательного ученого Я.Б. Шора после моего доклада на конференции в КВИРТУ запомнилась особенно ярко. С преподавателями мы поддерживали самые тесные отношения. Дело в том, что в КВИРТУ в те годы процветала знаменитая научная школа надежности, которую возглавлял профессор генерал-майор Николай Андреевич Шишонок. В ее составе были достаточно известные ученые, некоторые из них со временем создали самостоятельные научные направления. Речь идет, в первую очередь, о Б.П. Креденцере, М.М. Ластовченко, С.А. Сенецком. Совместные обсуждения, семинары обогатили обе стороны — нас теорией, сотрудников КВИРТУ практикой. К этому следует добавить, что для научного развития преподавателей и слушателей на факультативной основе практиковались чтение лекций ведущими учеными страны. Так, по теории массового обслуживания были прочитаны академиками Б.В. Гнеденко и И.Н. Коваленко циклы лекций, изданные в КВИРТУ в 1963 г., которыми мы пользовались многие годы. Более двух десятилетий спустя эти материалы вышли отдельной книгой [3].

Практическая и научная деятельность коллектива отдела надежности испытательного полигона была тесно связана с деятельностью ведущих специалистов головных институтов — разработчиков военной техники и вооружения. В обсуждениях методик и результатов испытаний активное участие принимали генеральные и главные конструкторы предприятий: В.С. Семенихин, В.А. Шабалин, Я.В. Безель, а также известные ученые: И.А. Ушаков, Э.В. Дзиркал, Т.А. Голинкевич, В.В. Ивлев и многие другие. Всем стало очевидно, что применительно к сложным и большим системам метод блок-схем расчета надежности непригоден. Выход состоял в том, чтобы научиться оценивать потери в эффективности системы вследствие ненадежности составных элементов. Этой проблемой стал активно заниматься один из мировых лидеров в области надежности Игорь АлексеевичУшаков, который разработал теорию коэффициента снижения эффективности системы. Учитывая, что основная цель состоит в построении такой системы, которая будет в состоянии противодействовать нарушениям надежности составных элементов и обеспечивать желаемый уровень эффективности, коллективом ученых (в который, кроме И.А. Ушакова, входили А.Я. Резиновский, Э.В. Дзиркал и др.) была трансформирована коэффициента сохранения эффективности системы. Результаты этой работы решили проблему анализа надежности сложных и больших систем с частичными отказами.

В 1968 г. я защитил кандидатскую диссертацию о влиянии кратковременных перерывов в функционировании (сбоев, перерывов в .переключениях на резерв, задержек в сообщениях) на надежность функционирования систем вооружения. Интересно, что в этом же году и месяце И.А. Ушаков защитил докторскую диссертацию. Эта научная дистанция в моем сознании сохранилась и в будущем, несмотря на последующие титулы и звания.

Ленинградская школа надежности

В 1970 г. судьба переместила меня в пригород Ленинграда — г. Пушкин (бывшее Царское Село). Я был определен преподавателем в Пушкинское высшее командное училище радиоэлектроники (ПВКУРЭ) ПВО.

В 1970–1980-е гг. в Ленинграде работали многие замечательные ученые. Часто проводились семинары, конференции по различным аспектам теории и практики надежности. Мне очень повезло оказаться в самом водовороте событий. Активно участвовал в работе научной школы профессора А.И. Губинского, семинарах профессоров А.М. Половко, О.В. Щербакова, А.В. Мозгалевского, С.В. Ксенза и др. В основном это были военные ученые — моряки. Исключение составлял Анатолий Михайлович Половко, который носил на погонах знаки артиллериста и много сделал для развития фундаментальных положений теории надежности. Большой интерес вызывали конференции и семинары в области надежности человеко-машинных систем, проводимые под руководством А.И. Губинского. В работе этой научной школы активное участие принимали многие ученики Анатолия Ильича. К ним, в первую очередь, относится В.Г. Евграфов, а также будущие видные ученые П.И. Падерно, А.П. Ротштейн, В.В. Кобзев и др. А.И. Губинский внес неоценимый вклад в теорию надежности эрготехнических систем, хотя некоторые его модели имели спорный характер. Он вел активную общественную деятельность, привлекал к проводимым конференциям различные слои научной общественности, в том числе академика А.И. Берга, космонавтов П.Р. Поповича, Ю.П. Артюхина. Космонавты писали научные работы по надежности человеко-машинных космических объектов. Вспоминаю, как до утра в гостиничном номере Ленинграда мы обсуждали с Павлом Романовичем Поповичем его научные материалы. При этом, конечно, не обошлось без рюмки «чая» и разговора о «хозяйских» способностях его супруги — летчика-испытателя Марины Лаврентьевны.

К сожалению, бурная деятельность не способствовала долгой жизни А.И. Губинского — он умер, не достигнув семидесятилетия.

В конце 1970-х г. мы много общались с профессором О.В. Щербаковым и его коллегой, также военным моряком, Л.П. Глазуновым. С Олегом Вячеславовичем нас объединяли научные интересы (надежность цифровой техники), а также походы в лес за грибами.

В конце 1970-х — начале 1980-х гг. в центре внимания надежников Ленинграда находились разработки формализованных методов расчета надежности сложных систем. И.А. Рябинин и Г.Н. Черкесов разработали и опубликовали книгу по логико-вероятностным методам исследования надежности невосстанавливаемых структурно-сложных систем [4], которые получили широкое практическое применение. Наряду с этим Геннадий Николаевич Черкесов разработал фундаментальные положения теории временной избыточности [5]. В этот же период А.М. Половко впервые предложил простой наглядный марковский топологический метод расчета надежности сложных систем. Другой подход мной на основе преобразований функций распределения случайных величин был разработан в начале 1980-х гг. Затем на этой основе были созданы топологический полумарковский метод моментов, графовый полумарковский метод, а также графовый полумарковкий операторный метод. Эти разработки позволили существенно расширить возможности формализованного исследования надежности как невосстанавливаемых, так и восстанавливаемых систем.

Ленинградская школа надежности постоянно контактировала с московской. киевской и харьковской школами надежности. В меньшей степени с тбилисской и рижской школами. На заседания секции надежности общества «Знание» в Ленинград приезжали И.А. Ушаков (Москва), М.А. Ястребенецкий (Харьков), Б.П. Креденцер (Киев) и др. В свою очередь, мы участвовали в совместных конференциях, проводимых в этих городах, в работе кабинетов надежности, в частности при Политехническом музее в Москве. Мне известно, что Г.Н. Черкесов прочитал не менее двух циклов лекций в Политехническом музее. Мне довелось прочитать там же два цикла лекций по адаптивной отказоустойчивости микропроцессорных систем и по надежности цифровых устройств.

В области надежности и достоверности передачи данных в те годы много работал профессор Б.Я. Советов, который с 1960 г. по настоящее время (уже 65 лет!) преподает в Санкт-Петербургском государственном электротехническом университете им. В.И. Ульянова (Ленина) — знаменитом ЛЭТИ. Его результаты натолкнули меня на мысль о том, что не следует ограничиваться рамками надежности изделия (объекта). Не менее важно пользователю иметь возможность оценивать надежность услуги — выполнения действия, функции, процесса. Со временем исследования в этом научном направлении переросли в теорию функциональной надежности информационных систем. Но это уже предмет отдельного разговора.

Активное творческое общение с ведущими учеными Ленинграда оказало неоценимую помощь в работе по обеспечению надежности и эффективности систем вооружения противовоздушной и противокосмической обороны. В 1987 г. я защитил докторскую диссертацию по теме «Повышение технической эффективности автоматизированных систем управления противоракетной обороны». Материалы диссертации способствовали исследованиям ряда моих учеников. Я с радостью вспоминаю В.А. Куликова, А.С. Цивинского, В.И. Иванова, И.Н. Лучина и многих других. Некоторые из них, в том числе Л.В. Уткин, В.Н. Пятков, Ю.И. Борисов, со временем стали крупными учеными. Благодарен им за умение учиться и учить других.

Кафедра надежности

В 1989 г. завершилась моя служба в Вооруженных Силах СССР, которая длилась ровно 33 года. В том же году я приступил к обязанностям заведующего кафедрой вычислительной техники и программирования Ленинградской лесотехнической академии (ныне — Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет) им. С.М. Кирова. Наступил новый этап моей жизни.

В академии кафедра занимала особое положение. При ней был вычислительный центр, несмотря на то что информатика и программирование в то время еще не получили должного признания творческих работников. Вместе с тем преподаватели, аспиранты и студенты с большим почтением относились к нашей кафедре. Насколько мне известно, тому было две причины. Во-первых, ее руководство состояло из полковников — кроме меня на кафедре преподавали профессора А.М. Половко и И.В. Панфилов, доцент В.М. Аршанский, которые раньше служили в прославленной военной академии им. Можайского. Во-вторых, преподаватели кафедры отличались большой принципиальностью и одновременно готовностью оказать помощь сотрудникам и студентам в информатизации решаемых ими задач. На кафедре в это время также работали доценты В.А. Горбачев, С.В. Гуров, А.А. Михайлов, В.А. Пресняков, С.П. Хабаров, старшие преподаватели В.А. Джерихов, С.В. Киселева. Все они были высококвалифицированными научными и педагогическими работниками.

Придя на кафедру, я сразу же попал в свою родную устоявшуюся среду, где много лет развивались основы классической (структурной) надежности, преподавались три связанные с ней учебные дисциплины. Однако настало время перемен. Необходимо было ставить новые учебные дисциплины, связанные с современными информационными технологиями, архитектурой распределенных вычислительных систем, базами знаний и т. п. На повестке дня стояли задачи применения в исследованиях надежности математических аппаратов нечетких множеств, интервальных средних, а также разработки положений функциональной надежности. На кафедре появились новые сотрудники: А.М. Заяц, И.В. Терентьев, Л.В. Уткин, С.В. Микони, Н.П. Васильев, И.В. Ганичев, И.В. Иванова.

Л.В. Уткин и С.В. Гуровым создали успешную команду по решению ряда задач анализа надежности аппаратуры и ПО в условиях неопределенности с помощью аппарата нечетких множеств. По результатам этих исследований ими было опубликовано несколько десятков статей в ведущих зарубежных журналах. Впоследствии профессор Л.В. Уткин стал признанным в мире авторитетом по вопросам оценивания надежности в условиях неопределенности исходных данных.

В 1990-е гг. вместе с Н.П. Васильевым, В.И. Николаевым, А.М. Зайцем и другими моими учениками мы сосредоточились на решении очень интересных задач адаптивной отказоустойчивости информационных систем. По материалам этих исследований было опубликовано много статей, защищены ряд диссертаций, получено несколько десятков авторских свидетельств на изобретения. Сформировалась научная школа по адаптивной отказоустойчивости цифровых систем. Выполнялись фундаментальные исследования по заказам Секции прикладных проблем РАН, СПИИРАН, НПО «Взлет», НПО «Волна», ряда НИИ, НТК и управлений Министерства обороны РФ. Данное научное направление тесно связано с проводимыми на кафедре исследованиями в области надежности программного обеспечения (руководитель — проф. И.Б. Шубинский) и общей теории надежности (руководитель проф. — А.М. Половко). В период с 1990 по 1994 гг. научным коллективом кафедры было выполнено 12 фундаментальных и прикладных НИР. С 1995 по 1999 гг. в рамках научного направления адаптивной отказоустойчивости — свыше 15 НИР. При этом Была разработана теория и впервые создана действующая модель на самоорганизующейся отказоустойчивой вычислительной сети с активной защитой на базе сети Ethernet.

В 1990-е гг. наша кафедра информатики и вычислительной техники (так она называлась в то время) в области надежности стала одной из самых известных в Санкт-Петербурге. На базе ученых кафедры был создан и длительное время работал диссовет по защитам докторских и кандидатских диссертаций в предметных областях системного анализа и автоматизации управления. Фундаментальные результаты этой работы отражены, в том числе, в монографиях [6–8].

Практикум по основам теории надежности А.М. Половко и С.В. Гурова [8] был опубликован уже после моего переезда из Петербурга в Москву. Однако мне представилась возможность наблюдать за работой авторов над этой книгой. Она отличалась широким охватом различных аспектов надежности объектов, строгостью формулировок и математических положений. Эта книга в значительной мере являет собой систематизацию теоретических и прикладных разработок в области классической (структурной) надежности.

ПОСТСКРИПТУМ
В 2000 г. судьба меня переместила в третью сферу деятельности. После решения вопросов обеспечения надежности военной техники и вооружения, затем лесотехнического комплекса передо мной возникли задачи обеспечения надежности и безопасности железнодорожного транспорта. Наступил следующий важный этап моей жизни и связи с надежностью, о котором я расскажу в следующей статье.

ИСТОЧНИКИ

1. Шишонок Н.А., Репкин В.Ф., Барвинский Л.Л. Основы теории надежности и эксплуатации радиоэлектронной техники. М.: Советское радио, 1964. 551 с.
2. Половко А.М. Основы теории надежности. М.: Наука, 1964. 448 с.
3. Гнеденко Б.В., Коваленко И.Н. Введение в теорию массового обслуживания. М.: Наука, 1987. 336 с.
4. Рябинин И.А., Черкесов Г.Н. Логико-вероятностные методы исследования надежности структурно-сложных систем. М.: Радио и связь, 1981. 264 с.
5. Черкесов Г.Н. Надежность технических систем с временной избыточностью. М.: Советское радио, 1974, 296 с.
6. Шубинский И.Б., Николаев В.И., Колганов С.К., Заяц A.M. Активная защита от отказов управляющих модульных вычислительных систем. СПб.: Наука, 1993. 284 с.
7. Уткин Л.В., Шубинский И.Б. Нетрадиционные методы оценки надежности информационных систем. СПб.: Любавич, 2000. 173 с.
8. Половко А.М., Гуров С.В. Основы теории надежности. Практикум. СПб.: БХВ-Петербург, 2006. 560 с.

01.03.2025

---

448

Поделиться: