Міністерство освіти і науки України
Національний університет «Львівська політехніка»
На правах рукопису
РАК ТАРАС ЄВГЕНОВИЧ
УДК 004.9
ІЄРАРХІЧНІ МОДЕЛІ ТА ІНФОРМАЦІЙНІ ТЕХНОЛОГІЇ ОПЕРАТИВНОГО УПРАВЛІННЯ В УМОВАХ НАДЗВИЧАЙНИХ СИТУАЦІЙ
05.13.06 – інформаційні технології
Автореферат
дисертації на здобуття наукового ступеня
доктора технічних наук
Львів – 2013
Дисертацією є рукопис.
Робота виконана у Львівському державному університеті безпеки життєдіяльності Державної служби України з надзвичайних ситуацій
Науковий консультант:
|
доктор педагогічних наук, професор
Козяр Михайло Миколайович,
ректор Львівського державного університету
безпеки життєдіяльності Державної служби України
з надзвичайних ситуацій
|
Офіційні опоненти:
|
доктор технічних наук, професор
Бідюк Петро Іванович
Національний технічний університет України
«Київський політехнічний інститут»,
професор кафедри математичних методів
системного аналізу
доктор технічних наук, професор
Філатов Валентин Олександрович
Харківський національний університет радіоелектроніки,
професор кафедри штучного інтелекту
доктор технічних наук, професор
Теслюк Василь Миколайович
Національний університет «Львівська політехніка»,
професор кафедри
систем автоматизованого проектування
|
Захист відбудеться "28" листопада 2013 р. о 14 00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 35.052.14 у Національному університеті «Львівська політехніка» (79013, Львів, вул. С. Бандери, 12).
З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Національного університету «Львівська політехніка» (79013, м. Львів, вул. Професорська, 1).
Автореферат розісланий "___" жовтня 2013 р.
Учений секретар спеціалізованої
вченої ради Д 35.052.14 А.Є. Батюк
Загальна характеристика роботи
Актуальність теми. Аналіз статистичних даних про виникнення надзвичайних ситуацій (НС) природного характеру у світі і, зокрема, в Україні впродовж останніх років показує тенденцію постійного зростання їх кількості та масштабності. У багатьох випадках НС природного характеру провокують складні техногенні аварії та катастрофи і часто призводять до відчутних збитків у економіці однієї чи навіть декількох країн, змушують залучати до ліквідації їх наслідків значні матеріальні та людські ресурси і, як наслідок, можуть спричинити економічну кризу та спад розвитку.
Динамічний розвиток промисловості, техногенних виробничих і соціо-комунальних структур характеризується зрослими вимогами до систем організаційно-адміністративного і автоматизованого управління, особливо, в контексті забезпечення стійкості під час аварійних чи екстремальних режимів роботи та НС. Для багаторівневих ієрархічних систем зі сталою структурою задачі управління розв’язуються на основі системного аналізу, теорії прийняття рішень за допомогою інтегрованих автоматизованих систем підтримки прийняття рішень. Значний внесок у теорію і практику проектування таких систем внесли Глушков В.М., Сергієнко І.В., Месарович М.Д., Такахара І., Мойсеєв І.І., Поспелов Д.А., Подчасова Т.П., Первозванський А.А. та ін.
Великий клас систем управління об’єктами з ієрархічною структурою досліджено не повною мірою, особливо в екстремальних режимах роботи. Зокрема, це стосується виробничих об’єктів із потенційно-небезпечними виробництвами та соціально-комунальних об’єктів. Ці об’єкти характеризуються розподіленою структурою на великій площі. У випадку виникнення аварій та катастроф як техногенного, так і природного характеру необхідна інтеграція усіх ресурсів підрозділів пожежно-рятувальної служби і всіх підприємств, що знаходяться в осередку НС, для ліквідації їх наслідків. Проблеми інтеграції в ієрархічних системах досліджені в працях Азізова А.М., Михалевича В.С., Сікори Л.С. та ін.; проблеми телекомунікацій, зв’язку, обробки сигналів – в роботах Драгана Я.П., Безрука В.М., Омельченка В.О., Тимченка О.В. та ін.
Для систем з невизначеністю за дії зовнішніх факторів розроблені нечіткі моделі управління на основі інформаційних та нейромережевих технологій, які, певною мірою, моделюють інтелектуальні процеси формування і прийняття рішень, що розглянуто в працях Згуровського М.З., Алієва Р.А., Бідюка П.І., Бодянського Є.В., Міхальова О.І., Меліхова А.Н. та ін.
Незважаючи на істотні досягнення в теорії управління складними ієрархічними системами, існує клас ієрархічних термінальних систем, призначених для керування процесами ліквідації наслідків НС, для яких постановка задач синтезу координації допустимих стратегій, а також методи і алгоритми їх розв’язання розроблені не повною мірою. Особливістю таких термінальних систем є наявність сталої структури Державної служби України з надзвичайних ситуацій (ДСНС), яка відіграє роль основного координатора спільних дій. Суттєве значення при цьому мають дані і знання про змінні у часі та просторі структурні компоненти, що відображають потенційно небезпечні об’єкти (ПНО), на яких сталася аварія, і системи управління, які їм відповідають, а також всі об’єкти і підприємства, що знаходяться в зоні виникнення НС. Динаміка процесів у таких комплексах має елементи невизначеності, породжені недостатнім рівнем знань про структуру об’єктів управління в системах, динаміку процесів і джерел збурення та конфліктів, динаміку ресурсних та інформаційних потоків, що потребує використання відповідних процедур та прийомів прийняття рішень щодо управління як локальними, так і складними системами. Це стало підставою для формування особливих вимог до рівня професійної підготовки осіб, які приймають як оперативні, так і стратегічні управлінські рішення під час ліквідації НС та їх наслідків.
Якщо для операторів, які керують технологічними процесами, можна з високим рівнем достовірності сформулювати процедуру прийняття рішень, згідно із стратегіями цільової поведінки, то процеси прийняття рішень в техногенних системах, які працюють в аварійних режимах та умовах НС, мають елементи невизначеності щодо формування процедур прийняття рішень.
Проблема гарантованого і прогнозованого управління великими техногенними та екологічними структурами залишається на сьогодні не вирішеною. Найбільш виразно це проявляється на регіональному рівні. Крім впливу активних загроз на такі структури, необхідно враховувати також і компоненти людського фактора. Управлінський персонал при прийняті оперативних рішень повинен враховувати вплив причинно-наслідкових факторів на зміну ситуації на об’єкті, ідентифікувати причини, прогнозувати сценарії розвитку подій в умовах НС і ризику, брати на себе відповідальність за прийняття рішень.
Таким чином, виникає необхідність у створенні інформаційних технологій для прийняття оперативних і координаційних рішень при ліквідації НС в ієрархічних енергоактивних структурах на основі інтеграції техногенних систем і ДСНС в умовах невизначеності.
Отже, з наведеного вище бачимо, що актуальною науково-прикладною проблемою є розроблення ієрархічних моделей термінальних систем, які формуються для ліквідації НС на потенційно-небезпечних об’єктах, та синтез інформаційних технологій для вибору або побудови стратегій прийняття рішень відповідальними особами при оперативному управлінні в екстремальних умовах.
Зв’язок роботи з науковим програмами, планами і темами. Тематика дисертаційної роботи, її мета і основні завдання відповідають державній програмі забезпечення пожежної безпеки в Україні на 2012-2015 рр., державним науково-технічним програмам, сформульованим в Законі України "Про науково-технічну діяльність" та в Законі України "Про Основні засади розвитку інформаційного суспільства в Україні на 2007-2015 роки". Робота виконувалася у рамках науково-дослідних робіт "Розробка моделей, методик та засобів вдосконалення професійної підготовки фахівців підрозділів МНС з використанням інформаційно-телекомунікаційних технологій" (№ держреєстрації 0107U009841); "Розробка програмного комплексу автоматизованого формування та публікації на веб-порталі МНС інформації щодо подолання наслідків Чорнобильської катастрофи" (№ держреєстрації 0108U006935); "Удосконалення нормативно-правового забезпечення функціонування УІАС НС, її організаційне та методичне супроводження (Проведення аудиту Системи)" (№ держреєстрації 0108U006939); "Інтеграція УІАС НС з міжнародними службами спостереження, прогнозування та ліквідації наслідків надзвичайних ситуацій" (№ держреєстрації 0108U006937); "Розробка засобів автоматизованого проектування високоефективних автоматизованих комплексів оперативного відтворення інформації на "твердих" носіях за принципом "print-on-demand" (№ держреєстрації 0108U006936).
Результати дисертаційної роботи використовуються у навчальному процесі
-
Львівського державного університету безпеки життєдіяльності при підготовці фахівців за напрямами та спеціальностями: «Пожежна безпека», «Цивільний захист», «Екологія, охорона навколишнього середовища та збалансоване природокористування», «Транспортні технології», а також у віртуальному освітньому середовищі «Віртуальний університет»;
-
кафедри автоматизації та комп’ютерних технологій Української академії друкарства при викладанні дисциплін: «Ідентифікація та моделювання технологічних об’єктів», «Інформаційні системи та комплекси» і «Мультимедійні та інформаційні системи»;
-
підготовки та тестування кандидатів на посади інженерів технічної служби «УМГ Львівтрансгаз».
Окремі результати дисертаційної роботи впроваджено в управліннях Державної служби України з надзвичайних ситуацій у Львівській та Тернопільській областях при створенні Системи оперативно-диспетчерського управління підрозділами оперативно-рятувальної служби та сall-центру Системи 112.
Мета і задачі дослідження. Мета роботи полягає у розробленні ієрархічних моделей термінальних систем, які виникають в процесі ліквідації НС на потенційно небезпечних об’єктах та об’єктах підвищеної небезпеки, і синтезі інформаційних технологій для формування та вибору стратегій прийняття рішень під час оперативного управління в екстремальних умовах.
Для цього необхідно розв’язати такі основні задачі:
-
провести аналіз техногенних систем, факторів виникнення НС (технічні, людські, механічні, енергетичні) та методів їх ліквідації;
-
розробити теоретичні основи формалізованого представлення енергоактивних систем та побудови їх ієрархічних моделей для визначення ступеня їх керованості в умовах НС;
-
розробити моделі координаційного управління техногенними системами в граничних режимах функціонування на основі інформаційних технологій аналізу даних та системного аналізу структури ПНО;
-
розробити інформаційні моделі формування факторів впливу на ПНО, які генерують джерела виникнення зон НС у техногенних структурах.
-
розробити концепцію інтегрального управління техногенними комплексами та їх взаємодією зі структурами ДСНС для мінімізації ризику виникнення аварійних ситуацій в граничних режимах функціонування ПНО;
-
обґрунтувати структуру баз знань для ефективної інтеграції технічних служб (ТС) і ДСНС в процесі ліквідації НС;
-
розробити когнітивні моделі поведінки оперативного персоналу (ОП) та обґрунтувати вимоги до їх інтелектуальної підготовки, тестування знань та професійного відбору;
-
розробити когнітивні моделі процесу активного навчання курсантів для роботи в НС та в умовах підвищеного ризику.
Об’єкт дослідження – процеси формування і прийняття рішень керівниками ліквідації НС в умовах невизначеності в техногенних ієрархічних системах при часових обмеженнях.
|