<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.3 20210610//EN" "JATS-journalpublishing1-3.dtd">
<article article-type="research-article" dtd-version="1.3" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xml:lang="ru"><front><journal-meta><journal-id journal-id-type="publisher-id">gumrf</journal-id><journal-title-group><journal-title xml:lang="ru">Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова</journal-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Vestnik Gosudarstvennogo universiteta morskogo i rechnogo flota imeni admirala S. O. Makarova</trans-title></trans-title-group></journal-title-group><issn pub-type="ppub">2309-5180</issn><issn pub-type="epub">2500-0551</issn><publisher><publisher-name>ФГБОУ ВО «Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова»</publisher-name></publisher></journal-meta><article-meta><article-id pub-id-type="doi">10.21821/2309-5180-2025-17-4-613-620</article-id><article-id custom-type="edn" pub-id-type="custom">ZFQGEC</article-id><article-id custom-type="elpub" pub-id-type="custom">gumrf-612</article-id><article-categories><subj-group subj-group-type="heading"><subject>Research Article</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="ru"><subject>АВТОМАТИЗАЦИЯ И УПРАВЛЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ И ПРОИЗВОДСТВАМИ</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="en"><subject>AUTOMATION AND CONTROL OF TECHNOLOGICAL PROCESSES AND PRODUCTIONS</subject></subj-group></article-categories><title-group><article-title>Формализация структурной сложности программного обеспечения автоматизированной системы управления как фактора проектной оценки его надежности</article-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Formalization of the structural complexity of software as a factor in the design assessment of its reliability</trans-title></trans-title-group></title-group><contrib-group><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Нырков</surname><given-names>А. П.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Nyrkov</surname><given-names>A. P.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Нырков Анатолий Павлович — доктор технических наук, профессор.</p><p>198035, Санкт-Петербург, ул. Двинская, 5/7</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Nyrkov, Anatoliy P. — Grand PhD of Technical Sciences, professor.</p><p>5/7 Dvinskaya str., St. Petersburg, 198035</p></bio><email xlink:type="simple">kaf.koib@gmail.com</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Коротков</surname><given-names>В. В.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Korotkov</surname><given-names>V. V.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Коротков Виталий Валерьевич — доцент кафедры комплексного обеспечения информационной безопасности.</p><p>198035, Санкт-Петербург, ул. Двинская, д. 5/7</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Korotkov VitaliyV. — Associate Professor of Department of Integrated Information Security.</p><p>5/7 Dvinskaya str., St. Petersburg, 198035</p></bio><email xlink:type="simple">korotkovvv@gumrf.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Гаскаров</surname><given-names>В. Д.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Gaskarov</surname><given-names>V. D.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Гаскаров Вагиз Диляурович — доктор технических наук, профессор.</p><p>198035, Санкт-Петербург, ул. Двинская, 5/7</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Gaskarov Vagiz D. — Grand PhD of Technical Sciences, professor.</p><p>5/7 Dvinskaya str., St. Petersburg, 198035</p></bio><email xlink:type="simple">GaskarovVD@gumrf.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib></contrib-group><aff-alternatives id="aff-1"><aff xml:lang="ru"><institution>ФГБОУ ВО «ГУМРФ имени адмирала С.О. Макарова</institution><country>Россия</country></aff><aff xml:lang="en"><institution>Admiral Makarov University of Maritime and Inland Shipping</institution><country>Russian Federation</country></aff></aff-alternatives><pub-date pub-type="collection"><year>2025</year></pub-date><pub-date pub-type="epub"><day>16</day><month>09</month><year>2025</year></pub-date><volume>17</volume><issue>4</issue><fpage>613</fpage><lpage>620</lpage><permissions><copyright-statement>Copyright &amp;#x00A9; Нырков А.П., Коротков В.В., Гаскаров В.Д., 2025</copyright-statement><copyright-year>2025</copyright-year><copyright-holder xml:lang="ru">Нырков А.П., Коротков В.В., Гаскаров В.Д.</copyright-holder><copyright-holder xml:lang="en">Nyrkov A.P., Korotkov V.V., Gaskarov V.D.</copyright-holder><license xml:lang="ru" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.</license-p></license><license xml:lang="en" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.</license-p></license></permissions><self-uri xlink:href="https://journal.gumrf.ru/jour/article/view/612">https://journal.gumrf.ru/jour/article/view/612</self-uri><abstract><p>Исследование посвящено одному из аспектов проектирования автоматизированных систем управления объектами водного транспорта, такими как контейнерные терминалы, порты, судоремонтные предприятия, судоходные компании, шлюзованные судоходные каналы на регулируемых внутренних водных путях. Рассмотрена проблема создания методики проектной количественной оценки структурной сложности разрабатываемого программного обеспечения, поскольку указанная сложность является существенным фактором для оценки его надежности, а повышение сложности неизбежно приводит к возникновению различного рода уязвимостей в программном коде. Определена совокупность факторов, от которых зависит структурная сложность. Введена совокупность терминов для обозначения этих факторов при использовании модульного принципа разработки: «спектр модуля по вызовам», «спектр модуля по альтернативам», «глубина модуля», «цикличность модуля», «взвешенная глубина модуля», «взвешенная цикличность модуля». Обоснована целесообразность перехода к соответствующим безразмерным показателям. В развитие сформулированного ранее мультипликативного способа агрегирования общесистемного интегрального показателя из набора частных показателей приведена итоговая формула показателя проектной структурной сложности программного обеспечения автоматизированной системы управления и предложен способ его включения в проектную оценку общей надежности контура управления. Введена метрика для векторной оценки различия структурной сложности альтернативных программных продуктов.</p></abstract><trans-abstract xml:lang="en"><p>This study is devoted to one aspect of designing automated control systems for water transport facilities, such as logistics centers, container terminals, ports, ship repair yards, shipping companies, and lock navigation channels on regulated inland waterways. The problem of developing a methodology for the quantitative design assessment of the structural complexity of software under development is considered, since this complexity is a significant factor in assessing its reliability, and increasing complexity inevitably leads to various types of vulnerabilities in program code. A set of factors on which structural complexity depends is defined. A corresponding set of terms is introduced to designate these factors assuming the use of a modular development principle: module call spectrum, module alternative spectrum, module depth, module cyclicity, weighted module depth, weighted module cyclicity. The expediency of transitioning to the corresponding dimensionless indicators is justified. Building on the previously formulated multiplicative method of aggregating a general system integral indicator from a set of partial indicators, a final formula for the design indicator of structural complexity of automated control system software is provided, and a method for including it in the design assessment of the overall reliability of the control loop is proposed. A metric for vector evaluation of differences in structural complexity among alternative software products is introduced.</p></trans-abstract><kwd-group xml:lang="ru"><kwd>автоматизированная система управления</kwd><kwd>водный транспорт</kwd><kwd>проект</kwd><kwd>программный модуль</kwd><kwd>структура</kwd><kwd>сложность</kwd><kwd>надежность</kwd></kwd-group><kwd-group xml:lang="en"><kwd>automated control system</kwd><kwd>water transport</kwd><kwd>project</kwd><kwd>software module</kwd><kwd>structure</kwd><kwd>complexity</kwd><kwd>reliability</kwd></kwd-group></article-meta></front><back><ref-list><title>References</title><ref id="cit1"><label>1</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Цветков В. Я. Сложные технические системы / В. Я. Цветков // Образовательные ресурсы и технологии. — 2017. — № 3 (20). — С. 86–92.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Tsvetkov, V. Ya. “Complex technical systems.” Educational Resources And Technologies 3(20) (2017): 86–92. DOI: 10.21777/2500-2112-2017-3-86-92.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit2"><label>2</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Цветков В. Я. Ресурсность и интегративность сложной организационно технической системы / В. Я. Цветков // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. — 2016. — № 5–4. — С. 676. — EDN VVTJIB.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Tsvetkov, V. Ya. “Resursnost’ i integrativnost’ slozhnoy organizatsionno tekhnicheskoy sistemy.” Mezhdunarodnyy zhurnal prikladnykh i fundamental’nykh issledovaniy 5–4 (2016): 676.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit3"><label>3</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Липаев В. В. Надежность программных средств. Сер.: Информатизация России на пороге XXI века / В. В. Липаев. — М: СИНТЕГ, 2018. — 296 c.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Lipaev, V. V. Nadezhnost’ programmnykh sredstv. Ser.: Informatizatsiya Rossii na poroge XXI veka M: SINTEG, 2018: 296.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit4"><label>4</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Климов С. М. Методика оценки функциональной надежности компонент программно-аппаратной встраиваемой микропроцессорной системы управления / С. М. Климов, Ю. В. Сосновский, Д. Р. Чачиев // Надежность. — 2025. — Т. 25. — № 1. — С. 58–66. DOI: 10.21683/1729–2646–2025–25–1–58–66. — EDN TXBYZH.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Klimov, S. M., Yu. V. Sosnovskiy and D. R. Chachiev. “A methodology for evaluating the functional dependability of the components of an embedded software and hardware microprocessor-based control system.” Dependability 25.1 (2025): 58–66. DOI: 10.21683/1729-2646-2025-25-1-58-66.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit5"><label>5</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Боровиков С. М. Оценка ожидаемой надежности прикладных программных средств для компьютерных информационных систем / С. М. Боровиков, В. О. Казючиц, В. В. Хорошко [и др.] // Информатика. — 2021. — Т. 18. — № 1. — С. 84–95. DOI: 10.37661/1816-0301-2021-18-1-84-95. — EDN AHDRCQ.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Borovikov, S. M., V. O. Kazyuchits and V. V. Khoroshko [i dr.]. “Assessment of expected reliability of applied software for computer-based information systems.” Informatics 18.1 (2021): 84–95. DOI: 10.37661/18160301-2021-18-1-84-95.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit6"><label>6</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Мякишев Д. В. Принципы и методы создания надежного программного обеспечения / Д. В. Мякишев. — М: Инфра-Инженерия, 2025. — 112 c.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Myakishev, D. V. Printsipy i metody sozdaniya nadezhnogo programmnogo obespecheniya M: InfraInzheneriya, 2025: 112.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit7"><label>7</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Звонарева А. А. Основные аспекты надежности программного обеспечения систем управления / А. А. Звонарева, А. О. Толоконский // Вестник Национального исследовательского ядерного университета «МИФИ». — 2021. — Т. 10. — № 5. — С. 429–435. DOI: 10.1134/S2304487X21050126. — EDN HZYDBT.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Zvonareva, A. A. and A. O. Tolokonskiy. “Basic aspects of the reliability of control system software.” Vestnik Natsional’nogo issledovatel’skogo yadernogo universiteta “MIFI” 10.5 (2021): 429–435. DOI: 10.1134/S2304487X21050126.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit8"><label>8</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Наумов А. А. Надежность программного обеспечения и методы ее повышения / А. А. Наумов, А. Р. Айдинян // Инженерный вестник Дона. — 2018. — № 2(49). — С. 98. — EDN VAQUWA.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Naumov, A. A. and A. R. Aydinyan. “Software reliability and methods of its improvement.” Ingineering Journal Of Don 2(49) (2018): 98.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit9"><label>9</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Тынченко В. В. К вопросу оценки надежности программного обеспечения с многоуровневой архитектурой / В. В. Тынченко, Р. Ю. Царев // Современные проблемы науки и образования. — 2015. — № 2–1. — С. 204. — EDN UHWZRD.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Tynchenko, V. V. and R. Yu. Tsarev. “Toward the problem of evaluation of the reliability of software with multiple level architecture.” Sovremennye problemy nauki i obrazovaniya 2–1 (2015): 204.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit10"><label>10</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Рогова Д. В. Особенности использования структурного подхода при разработке надежного программного обеспечения / Д. В. Рогова, А. Г. Суворов // Актуальные проблемы авиации и космонавтики: Сборник материалов VII Международной научно-практической конференции, посвященной Дню космонавтики: в 3 томах, Красноярск, 12–16 апреля 2021 года — Красноярск: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева», 2021. — С. 358–360. — EDN COMMSF.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Rogova, D. V. and A. G. Suvorov. “Features of using a structural approach in developing reliable software.” Aktual’nye problemy aviatsii i kosmonavtiki: Sbornik materialov VII Mezhdunarodnoy nauchnoprakticheskoy konferentsii, posvyaschennoy Dnyu kosmonavtiki: v 3 tomakh, Krasnoyarsk, 12–16 aprelya 2021 goda Krasnoyarsk: Federal’noe gosudarstvennoe byudzhetnoe obrazovatel’noe uchrezhdenie vysshego obrazovaniya “Sibirskiy gosudarstvennyy universitet nauki i tekhnologiy imeni akademika M. F. Reshetneva”, 2021: 358–360.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit11"><label>11</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Nyrkov A. Mathematical Models for Solving Problems of Reliability Maritime System / A. Nyrkov, K. Goloskokov, E. Koroleva, S. Sokolov, A. Zhilenkov, S. Chernyi // Advances in Systems, Control and Automation: ETAEERE-2016 — Springer Singapore, 2018. — С. 387–394. DOI: 10.1007/978-981-10-4762-6_37.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Nyrkov, A., K. Goloskokov, E. Koroleva, S. Sokolov, A. Zhilenkov and S. Chernyi. “Mathematical Models for Solving Problems of Reliability Maritime System.” Advances in Systems, Control and Automation: ETAEERE-2016Springer Singapore, 2018: 387–394. DOI: 10.1007/978-981-10-4762-6_37.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit12"><label>12</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Shipunov I. S. Developing a Reliable Information Storage Scheme Within a Partially Unmanned Maritime Convoy / I. S. Shipunov, A. P. Nyrkov, D. A. Evtushenko, A. V. Kostenkova, I. V. Li, A. A. Nyrkov // 2022 Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (ElConRus) — 2022. — С. 439–442. DOI: 10.1109/ElConRus54750.2022.9755534.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Shipunov, I. S., A. A. Nyrkov, et al. “Developing a Reliable Information Storage Scheme Within a Partially Unmanned Maritime Convoy.” 2022 Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (ElConRus) — 2022: 439–442. DOI: 10.1109/ElConRus54750.2022.9755534.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit13"><label>13</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Рванова А. С. Разработка модели оценки структурной сложности программ / А. С. Рванова, Н. С. Кольева, М. В. Панова // Цифровые модели и решения. — 2024. — Т. 3. — № 2. — С. 5–16. DOI: 10.29141/2949477X-2024-3-2-1. — EDN UEZYBI.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Rvanova, A. S., N. S. Kol’eva and M. V. Panova. “Development model for assessing the structural complexity of programs.” Digital Models And Solutions 3.2 (2024): 5–16. DOI: 10.29141/2949-477X-2024-3-2-1.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit14"><label>14</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Коротков В. В. Математическая модель формирования интегральной оценки надежности автоматизированной системы управления на стадии проектирования / В. В. Коротков // Вестник государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. — 2025. — Т. 17. — № 3. — С. 449–458. DOI: 10.21821/2309-5180-2025-17-3-449-458. — EDN WVZEVZ.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Korotkov, V. V. “Methodology for forming an integral assessment of the reliability of automated control systems of transport infrastructure at the design stage.” Vestnik gosudarstvennogo universiteta morskogo i rechnogo flota im. admirala S. O. Makarova 17.3 (2025): 449–458. DOI: 10.21821/2309-5180-2025-17-3-449-458.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit15"><label>15</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Юмашева Е. С. Интеграция графовых моделей для обнаружения аномалий в сетевом трафике / Е. С. Юмашева, А. П. Нырков // Перспективы науки. — 2025. — № 6(189). — С. 102–107.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Yumasheva, E. S. and A. P. Nyrkov. “ Integrating Graph Models to Detect Anomalies in Network Traffic.” Science Prospects 6(189) (2025): 102–107.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit16"><label>16</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Куделя В. Н. Методы перечисления путей в графе / В. Н. Куделя // Наукоемкие технологии в космических исследованиях Земли. — 2023. — Т. 15. — № 5. — С. 28–38. DOI: 10.36724/2409-5419-2023-15-5-28-38. — EDN HQEASN.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Kudelya, V. N. “Methods for enumerating paths in a graph.” High Technologies In Earth Space Research. H&amp;Es Research 15.5 (2023): 28–38. DOI: 10.36724/2409-5419-2023-15-5-28-38.</mixed-citation></citation-alternatives></ref></ref-list><fn-group><fn fn-type="conflict"><p>The authors declare that there are no conflicts of interest present.</p></fn></fn-group></back></article>
