ВЛАДИМИР МАТЮХИН: «ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ НА СЛУЖБЕ РОССИЙСКИХ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ»

Дата: 
22 июня 2017
Журнал №: 
Владимир Георгиевич Матюхин

О новых тенденциях построения информационных управляющих систем ОАО «РЖД» на страницах «МР» рассказывает первый заместитель генерального директора и научный руководитель ОАО «НИИАС», доктор технических наук, лауреат Государственной премии РФ, действительный член Академии криптографии РФ, Российской академии инженерных наук, а ранее — генеральный директор ФАПСИ, руководитель Государственного комитета по государственному оборонному заказу при Министерстве обороны РФ, первый заместитель министра обороны РФ, руководитель Федерального агентства по информационным технологиям, генерал армии Владимир Георгиевич Матюхин.

Текст: Николай Кузнецов
Фото из личного архива Владимира Матюхина

Академик РАН Н. Кузнецов и В. Матюхин на технологическом полигоне

— Владимир Георгиевич, какие направления работ Вы курируете в институте, будучи первым заместителем генерального директора ОАО «НИИАС»?
— Как важнейшее назову развитие управляющих интеллектуальных систем, необходимость создания которых продиктована современными производственными процессамии в целом мировыми тенденциями. Кроме этого, совершенствование технологий информационного общества, в основе которых лежат различные криптографические преобразования информации, сюда же относятся и методы защиты информации, включающие электронную подпись, и, конечно, организация работы центра кибербезопасности ОАО «РЖД» — направления, которых ранее не было. Данные направления стоят на особом контроле Совета Безопасности в силу постоянно нарастающих внешних угроз.

— Многие десятилетия Вы занимались разработкой и внедрением информационных систем в государственном масштабе. Над чем трудитесь в роли научного руководителя ведущего института железнодорожной отрасли?
— 10 сентября 2016 года состоялось знаковое событие — началось регулярное движение по Московскому центральному кольцу, ставшему ещё одним этапом и промышленным полигоном единой интеллектуальной системы управления и автоматизации на железнодорожном транспорте (ИСУЖТ), которую на протяжении нескольких лет разрабатывает и внедряет ОАО «НИИАС». Эта работа была доверена институту и выполнена в рекордно короткие сроки — пять месяцев. И то, что наши решения были правильными, показал опыт. Сокращение интервалов следования поездов по МЦК станет возможным только благодаря внедрению современных защищённых средств управления.

— Что позволило реализовать сложнейший проект в столь сжатые сроки?
— Система управления для МЦК лишь одно из внедрений такого крупного проекта РЖД, как ИСУЖТ. Правильнее сказать, что это один из его подпроектов, направленных на непосредственное управление движением. Исторически же разработка системы и внедрение начинались с задач диспетчерского управления движением поездов на Октябрьской дороге.

Как пример — высокоскоростная линия Москва — Санкт-Петербург. Запуск движения «Сапсанов» — огромный шаг вперёд. Но какие решения принимались диспетчерским персоналом при нештатных ситуациях на таком высоконагруженном участке? Все электрички и поезда дальнего следования были вынуждены останавливаться. Как следствие — социальные проблемы: кто-то не успевает на работу, путь на дачные участки для бабушек становится утомительно долгим. Мы разработали алгоритмы, позволяющие минимизировать опоздания всех участников движения, восстанавливать движение сразу после прохода «Сапсана» при минимальном общем опоздании поездов по всей дороге от Москвы до Санкт-Петербурга. Конечно, человеку не под силу учесть то количество факторов, которое использует компьютер. На текущий момент автоматическое управление на Октябрьской дороге реализовано на участках Санкт-Петербург — Москва, Невельском, Оредежском участках и участке Санкт-Петербург — Бусловская. Активное внедрение системы и адаптация алгоритмов ведутся на Восточно-Сибирской и Красноярской дорогах. На практике применение алгоритмов подтвердило тот факт, что решения диспетчера могут быть подкреплены решениями искусственного интеллекта, и направлено это, прежде всего, на повышение эффективности функционирования транспорта.

От макета к реальности

— ИСУЖТ определён основной управляющей системой ОАО «РЖД». Расскажите, пожалуйста, подробнее об этом проекте.
— С началом использования информационных технологий, появлением АСУ производственными процессами, формы работы железнодорожного транспорта стали меняться. Но активное и при этом, увы, бессистемное внедрение нового привело к «лоскутной» информатизации, когда сотни различных систем работали в отдельных хозяйствах, не контактируя друг с другом.

РЖД требовалось создание системы нового класса, способной придать управлению на железнодорожном транспорте качественно иной характер и обеспечить конкурентное преимущество отрасли. Задача перед ОАО «НИИАС» стояла столь же масштабная, как и два десятка лет назад, когда в бывшем Министерстве путей сообщения России шла первая волна автоматизации.

Если кратко, то основная идея проекта ИСУЖТ — реализация принципов управляющей системы на железнодорожном транс порте на основе автоматического адаптивного планирования всех производственных процессов. Принцип реализуется через построение набора взаимосвязанных и взаимоувязанных планов эксплуатационной работы.

Опыт и знания подсказывали, что на основеконцепции сетецентрической войны и мультиагентных технологий возможно создать на железнодорожном транспорте современную систему управления.

— Что это за концепция?
— Это способ ведения боевых действий, предусматривающий увеличение боевой мощи за счёт образования информационно-коммутационной сети, объединяющей источники информации (разведки)и органы управления и обеспечивающей участников операций достоверной и полной информацией.

Сверхсложная динамическая система российских железных дорог под данную концепцию полностью подходит.

По сетецентрической технологии, при описании системы выделяются сенсоры, передающие информацию о течении производственного процесса, исполнительные механизмы и вычислительная среда. Сенсорами на железной дороге являются локомотивы, транслирующие своё местоположение и техническое состояние, стрелки, семафоры и другие средства автоматического съёма информации.

Как я ранее говорил, сейчас вычислительная среда ОАО «РЖД» основана на управлении перевозочным процессом в ручном режиме, то есть все решения принимает диспетчер. И этот процесс обслуживают тысячи неоднородных информационных систем. Они собирают и представляют информацию для диспетчера, снимая с него только ряд рутинных операций, и не являются управляющими. Разработка планов целиком отдана диспетчерам по кругам веденья. Ни одна система не может рассчитать, спрогнозировать, а тем более спланировать срок доставки вагона на станцию назначения. Но планирование в ручном режиме очень длительный и трудоемкий интеллектуальный процесс, который необходимо заменить на машинный на базе методов искусственного интеллекта. Это и есть одна из основных целей ИСУЖТ.

Для интеграции информации всех неоднородных систем и формирования единого информационного пространства, а главное, для создания первой управляющей системы на российских железных дорогах разрабатывается ИСУЖТ.

На Октябрьской ж/д планирование осуществляется для всех участников движения

— РЖД — чрезвычайно сложный механизм. Вы упомянули комплексный производственный процесс. Какие ещё подпроекты реализуются в ИСУЖТ?
— В качестве первого комплексного объекта внедрения заказчиком выбран восточный полигон. Планы, про которые мы с вами говорили и которые ИСУЖТ строит автоматически, покрывают широкий функциональный и временной спектр. По времени — от трёхчасового и суточного оперативного планирования до месяца и года. По функциональному принципу — автоматический расчёт нормативного графика, планы проведения ремонтных окон, построения вариантного графика, заставки локомотивных бригад, проведения ремонтных работ, работы станции и так далее. Ключевыми и самыми сложными для реализации оперативными задачами являются построение планов обеспечения тяговыми ресурсами (локомотивами и бригадами) и пропуска поездов на участке. Интересно, что такая декомпозиция непротиворечива, поскольку повторяет сложившийся за сто восемьдесят лет принцип управления железной дорогой.

Внедрение общих для всей сети задач идёт на сетевом уровне (Екатеринбургский ИВЦ). Например, задача построения нормативного графика движения поездов. К сетевым также относятся задачи Центра фирменного транспортного обслуживания (ЦФТО). Ожидаемые прямые технологические эффекты полномасштабного внедрения проекта включают повышение участковой скорости, уменьшение непроизводительных пробегов локомотивов, повышение количества бригад, работающих по графику, и целый ряд других. Но ключевой синергетический эффект от внедрения системы ИСУЖТ можно сформулировать как существенное улучшение управляемости процессом перевозок, согласованности и оперативности принятия решений.

— Что можно сказать о долгосрочных планах развития проекта?
— Реализуемые в ИСУЖТ задачи диспетчерского управления снижают влияние человека и постепенно исключают его из цепочки принятия решений. Именно достижение этого эффекта позволяет обеспечить переход на логистику реального времени и гибкое формирование транспортных логистических продуктов. Динамика рыночных механизмов заставляет грузовладельца требовать более высокого уровня обслуживания, доступности перевозки, дополнительных опций к базовой услуге, прежде всего, в организации доставки груза в срок вне зависимости от технологической возможности.

Академик РАН В. Панченко и В. Матюхин на конференции "Интеллектуальные системы управления на железнодорожном транспорте"

— Защита такой масштабной управляющей системы требует особого внимания и современных подходов.
— Мы отдавали себе отчёт в том, что новая интеллектуальная управляющая система, охватывающая весь хозяйственный комплекс РЖД, нуждается в особой защите. Для этих целей внедрена подсистема информационной безопасности (ПИБ ИСУЖТ), развёрнутая на базе отечественного системного программного обеспечения, устойчивого к несанкционированным вмешательствам извне и прошедшего сертификацию по требованиям информационной безопасности. В рамках ПИБ ИСУЖТ решена актуальная для ОАО «РЖД» задача взаимодействия сетей передачи данных оперативно-технологического и общетехнологического назначения.

Нынешняя ситуация в мире, проведение полномасштабных информационных войн (а это тот фактор, который не учитывать нельзя) выдвигают повышенные требования к обеспечению информационной безопасности. Автоматизированные системы организации движения поездов относятся к критичным системам информационной инфраструктуры ОАО «РЖД», которые потенциально могут быть подвержены компьютерным атакам и несанкционированному доступу (НСД) и подлежат защите в первую очередь. Защита организуется в рамках внедрения системы предупреждения и обнаружения компьютерных атак на информационную инфраструктуру ОАО «РЖД» (СОПКА РЖД) в соответствии с нормативно-методическими документами ОАО «РЖД».

В 2012—2014 годах государственными регулирующими органами приняты новые требования по защите информации, как в государственных информационных системах, так и в автоматизированных системах управления производственными и технологическими процессами (АСУ ТП). С учётом этого в ОАО «РЖД» в тот же период разработаны и утверждены новые корпоративные документы по вопросам обеспечения информационной безопасности и кибербезопасности. ПИБ ИСУЖТ должна соответствовать новой нормативной базе по защите информации для информационных систем и АСУ ТП. Опыт эксплуатации ИСУЖТ показал устойчивость системы к внешним воздействиям. В частности, во время недавней кибератаки в мае текущего года все функциональные модули ИСУЖТ сохранили работоспособность и не подверглись воздействию вирусной угрозы. Но постоянно растущий уровень и масштабность кибератак не дают нам расслабиться и требуют комплексного решения вопросов киберзащищённости ИСУЖТ.

— Получается, что внедрение самых современных и перспективных технологий сможет обеспечить реальный экономический эффект только тогда, когда они будут защищены?
— Несомненно!

— Успех любого проекта зависит от наличия специалистов высокого уровня и командного духа. Как складывался коллектив разработчиков ИСУЖТ?
— В процессе перестройки некогда передовой институт отрасли существенно растерял кадры, а вслед за ними и ведущие позиции в отрасли. Фактически вместо единого предприятия существовало множество разрознённых коллективов, которые вели сотни небольших работ, порой не связанных между собой или, что ещё хуже, дублирующих друг друга. Пришлось заниматься реформированием института. Мы начали с того, что выявляли центры компетенций, поштучно подбирали специалистов, ликвидировали искусственные барьеры, формировали единое пространство обмена мнениями и решениями. Для этого был воссоздан научный совет института, образованы процессный, технологический и проектный офисы. Мы организовали взаимодействие с ведущими вузами страны, а для МФТИ стали базовым предприятием. Студенты по специальности «Прикладная математика» проходят у нас практику и приходят к нам на работу. При поддержке РФФИ проводим ежегодную международную научно-практическую конференцию ИСУЖТ. В этом году состоится уже шестая по счёту. Таким образом, сегодня с уверенностью можно сказать, что нам удалось решить организационные вопросы создания в институте эффективного творческого коллектива.