Software & Systems

Существующие системы информационной поддержки не обеспечивают требований к обработке информации и времени на принятие решений. Кроме того, тенденции современного развития систем безопасности непрерывно связаны с процессами широкой автоматизации и интеграции, которые касаются не только систем безопасности, но и всех остальных систем, предназначенных для управления техническими средствами.

При создании информационной технологии для разработки систем информационной поддержки руководителей при борьбе за живучесть корабля необходимо учитывать ограничения, при которых данная разработка

–      должна быть конкурентоспособной на мировом рынке;

–      иметь возможность использования на судах и кораблях различных назначений и классов;

–      разграничивать возможности систем информационной поддержки при принятии управляющих воздействий на системы и выдачу рекомендаций ЛПР;

–      не должна противоречить принятым руководствам и положениям по борьбе за живучесть на кораблях и судах;

–      не должна дублировать существующие системы сигнализации и автоматизации.

Разработка технологии потребует выполнения подготовительных работ:

–      анализа причин аварийности на флоте, связанных с человеческим фактором при принятии решений в экстремальных условиях;

–      обобщения и анализа опыта создания подобных технологий;

–      проработки существующих технологий управления, накопления, обработки и передачи информации; на этапе проработки необходимо принять следующее:

а) информационная технология – процесс, использующий совокупность средств и методов сбора, накопления, обработки и передачи данных (первичной информации) для получения информации нового качества о состоянии объекта, процесса или действия;

б) этот процесс состоит из четко регламентированной последовательности выполнения операций, действий, этапов разной степени сложности над данными, хранящимися на компьютерах или получаемых в реальном времени (вводимых вручную);

в) основная цель информационной технологии – получить необходимую для пользователя информацию в результате целенаправленных действий по переработке первичной информации;

г) компонентами технологий для производства систем информационной поддержки являются аппаратное (технические средства), программное (инструментальные средства), математическое и информационное обеспечение этого процесса;

д) сами информационные технологии требуют сложной подготовки, больших первоначальных затрат и наукоемкой техники;

е) введение информационных технологий должно начинаться с создания математического обеспечения, формирования информационных потоков;

ж) информационные технологии – это область высоких технологий, отвечающая за хранение, передачу, обработку, защиту и воспроизведение информации с использованием компьютеров;

з) технологический уровень производства – важнейший элемент конкурентоспособности предприятия, определяемый масштабами научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ и состоянием ведущих отраслей, производящих оборудование.

При создании технологии систем информационной поддержки руководителей в борьбе за живучесть корабля принимаем, что система поддержки принятия решений – это программные средства и информационно-аналитические технологии, предназначенные специально для оказания помощи в решении задач поиска, анализа и выбора лучших из возможных вариантов, а также информационная система, предназначенная для формализации и актуализации задач прогнозирования, оценки и управления состоянием корабля и техническими средствами при борьбе за живучесть и используемая руководителями в качестве инструмента.

При этом ЛПР должно обеспечиваться не только информационной, но в первую очередь технической поддержкой, то есть пуском механизмов, изменением режимов работы и т.д. вплоть до выбора лучшего решения.

Технология системы поддержки принятия решений с точки зрения системного анализа может быть представлена как

–      выбор математических моделей;

–      создание множества шкал измерений критериев и способов исследования системы;

–      отображение множества альтернатив на множестве критериев;

–      выработка системы предпочтений ЛПР;

–      определение системы, целей системы, множества критериев ее эффективности, методов моделирования системы и множества альтернатив.

В соответствии с алгоритмом принятия решений необходимо разработать технологические модули борьбы с пожарами и с водой, обеспечения пожаробезопасности, работоспособности систем и технических средств, мореходных свойств, экологии и радиационной безопасности и т.д.

Данные модули должны включать следующие этапы: анализ проблем, формулировка целей и задач, выбор критериев и оценка их эффективности, формирование множества альтернатив, анализ альтернатив, формирование управляющего воздействия.

Для обеспечения принятия решений алгоритмом необходимо разработать БД состояния корабля, инструкций технического обслуживания и инструкций по эксплуатации, о внешней обстановке, альтернатив, критериев, документов.

Наиболее важной является БЗ, в которую входит математический аппарат: теория нечетких множеств, нейронные сети, логико-вероятностный метод и др.

Рассмотрим основные понятия теории нечетких множеств [1].

Пусть U – универсальное множество, то есть полное множество, охватывающее всю проблемную область.

Нечеткое (под) множество F множества U определяется через функцию принадлежности mF(и), где и – элемент множества, то есть uÎU.

Функция принадлежности отображает элементы из множества U на множество чисел в интервале [0, 1], которые указывают степень принадлежности каждого элемента uÎU нечеткому множеству FÌU

Если универсальное подмножество U состоит из конечного числа множеств (или элементов) и1, и2, ..., иn, то нечеткое множество F представляется в виде

.

Если множество U непрерывное, используется обозначение F=

Знаки суммы и интеграла в этих формулах обозначают совокупность пар m(u)/u.

Операции дополнения, объединения и пересе­чения нечетких множеств определяются следующим образом.

1. Дополнение множества:

, mF(и)=1–mF(и).

2. Объединение множеств:

mFÈG(и)=mF(и)ÚmG(и),

где Ú – знак операции взятия максимума.

3. Пересечение множеств:

mFÈG(и)=mF(и)ÙmG(и),

где Ù – знак операции взятия минимума.

При выполнении нечетких выводов необходимо знать нечеткие отношения.

Допустим, существует знание – правило типа «если F, то G», использующее нечеткие множества FÌG и GÌV, заданные на универсальных множествах U={х1, х2, …, хn} и V={v1, v2, …, vm}.

Тогда нечеткое отношение между множествами FÌG и GÌV определяется матрицей вида

у которой элемент, стоящий на пересечении строки и и столбца v, определяется как mF(и, v)=mF(и)Ù ÙmG(v).

Нечеткий логический вывод записывается следующим образом: FG.

Это означает, что если факт G следует из факта F, то факт G следует из факта F, где F, G, F, G – нечеткие множества.

Для расчета вывода G используется формула G=F○R=F○(FxG), где ○ – операция max-min-ком­позиции, в соответствии с которой

F, FÌG; G, GÌV.

Обобщение опыта решения практических задач позволяет сформулировать научно-методический принцип, опираясь на который, следует разрабатывать метод информационной поддержки на базе нечеткой логики.

Блок выявления проблемы и определения модуля для ее решения состоит из блоков анализа БД и выявления проблемы, а также выбора модуля решения проблемы.

Предложенная функциональная схема системы информационной поддержки принятия решений отвечает современным требованиям IT-техноло­гий (см. рис.). Функциональная схема системы поддержки принятия решений построена таким образом, что при рассмотрении задач, относящихся к различным предметным областям, система перенастраивается на конкретную проблемную ситуацию. Возможность организации БД и БЗ больших объемов позволяет использовать накопленную информацию при решении различных задач с учетом методов генерации решений, формирования системы критериев и выбора решений в зависимости от предметной области проблемы.

Реализация системы поддержки принятия решений (СППР) в рамках приведенной схемы дает возможность расширять количество и круг задач при условии программной модернизации СППР и наполнения БД СППР и БЗ СППР. Однако такую сложную систему должны поддерживать специалисты, которые в зависимости от назначения структурных элементов условно разбиты на группы в соответствии с функциональными обязанностями: системные аналитики, эксперты, исследователи, ЛПР.

При проектировании, построении и програм- мной реализации системы назначения структурных элементов и функциональных задач пользователей СППР необходимы ее ориентация на поддержку принятия решений в рамках определенной предметной области или нескольких областей, а также на решение различного класса управленческих задач в соответствии с этими предметными областями.

В разработанной схеме существует возможность использования БД и БЗ, необходимых для хранения, мониторинга и анализа больших объемов информации для работы интеллектуальной системы, ориентированной на поддержку принятия решений различных классов задач.

Наличие комплексного набора алгоритмов, методов поддержки принятия решения, используемых на каждом этапе, позволит значительно увеличить число функциональных задач в области управленческой деятельности судоводителя (командира).

Создание информационной технологии для разработки систем информационной поддержки руководителей при борьбе за живучесть корабля – наукоемкий процесс, требующий от разработчика привлечения не только программистов, но и специалистов, способных организовать подготовку и ведение борьбы за живучесть корабля.

Литература

1.     Заде Л. Понятие лингвистической переменной и ее применение к принятию приближенных решений. М.: Мир, 1976. 167 с.

2.     Можаев А.С. Технология автоматизированного структурно-логического моделирования надежности, живучести, безопасности, эффективности и риска функционирования систем // Приборы и системы. Управление. Контроль. Диагностика. 2008. № 9.

References

1.  Zade L.,  Ponyatie lingvisticheskoy peremennoy i ee primenenie k prinyatiyu priblizhennykh resheniy  [The notion of linguinistic variable and its application to approximate solutions], Moscow, Mir, 1976, 167 p.

2.  Mozhaev A.S.,  Pribory i sistemy. Upravlenie, Kontrol, Diagnostika  [Instruments and Systems: Monitoring, Control, and Diagnostics], 2008, no. 9.