Методология разработки систем поддержки принятия решений в особо сложных информационных условиях критически важных объектов (23.01.2012)

Автор: Евграфов Павел Михайлович

Евграфов Павел Михайлович

МЕТОДОЛОГИЯ РАЗРАБОТКИ СИСТЕМ ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ В ОСОБО СЛОЖНЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ УСЛОВИЯХ КРИТИЧЕСКИ ВАЖНЫХ ОБЪЕКТОВ

05.13.01 – системный анализ, управление и обработка информации (промышленность)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени

доктора технических наук

Санкт-Петербург - 2011

Работа выполнена в Санкт-Петербургском университете Государственной

противопожарной службы МЧС России

Научный консультант

доктор технических наук, профессор

Шарапов Владимир Сергеевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор

Иванов Александр Юрьевич;

доктор технических наук, профессор

Куватов Валерий Ильич;

доктор технических наук, профессор

Примакин Алексей Иванович Ведущая организация Санкт-Петербургский государственный политехнический университет

Защита состоится 29 марта 2012 года в 12 часов на заседании совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 205.003.04 при Санкт-Петербургском университете Государственной противопожарной службы МЧС России по адресу: 196105, Санкт-Петербург, Московский проспект, д. 149.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского университета Государственной противопожарной службы МЧС России.

Автореферат разослан « » ___________ 2011 года

Ученый секретарь

диссертационного совета

доктор технических наук, профессор С.В. Шарапов ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования

Процесс выработки ответственных и сложных решений в процессе управления силами и средствами МЧС России характеризуется временными параметрами, содержит ряд этапов выработки и принятия частных решений. На каждом этапе осуществляется своя процедура выбора альтернативных частных решений. Поэтому, можно говорить о квази-непрерывном процессе принятия решений. Учитывая, что в СППР окончательное принятие решений (выбор альтернативы) принадлежит ЛПР, то ППР может осуществляться в форме представления ЛПР возможных альтернатив, формирования альтернатив или их частей, пояснения смысла альтернатив, представления ЛПР информации, каким-либо образом помогающей ему принять решение. В целом ППР понимается как комплекс технических математических, программных и организационных мероприятий, служащий интеллектуальному наполнению ЛПР информацией для принятия решений и повышающий его информационные интеллектуальные возможности.

С информационных позиций ЧС, в большой или меньшей степени, можно характеризовать особо сложными информационными условиями (ОСИУ) принятия решения, под которыми понимается наличие хотя бы одного из следующих факторов: 1) недостаточности и недостоверности информации, 2) влияния негативного «человеческого фактора», выражающегося в субъективности оценивания, а также – в «психологическом факторе», 3) сочетания ограничений по времени, чрезвычайной быстротечности и информационной насыщенности протекающих процессов.

Из всей области ЧС наиболее актуальна область пожарной безопасности (ПБ), дающая более 90% вклада в негативную статистику ЧС.

Действия при пожаре имеют сложный характер: тушение, эвакуация и спасение людей, эвакуация материальных ценностей, различные специальные мероприятия технического и организационного характера. Универсальных моделей развития пожара и действий во времени пожара не существует, есть только несложные модели инженерного, ориентировочного характера по оценке развития пожара и расчёта сил и средств для тушения, отдельные требования и рекомендации. По этой причине, создание действенной экспертной системы, охватывающей все стадии развития пожара и все соответствующие действия, невозможно. Но, даже, если бы и существовали необходимые модели в составе СППР, то применить их на пожаре в режиме реального времени из-за быстротечности протекающих процессов, качественности и неструктурированности поступающей информации, из-за постоянной подвижности ЛПР, оказания на него сильного влияния окружающей обстановки, также не представляется возможным.

В проблеме оказания ППР действиям при пожаре в зданиях и сооружениях можно выделить две во многом схожих, но всё-таки разных проблемы, требующих разработки отдельных СППР: проблема ППР пожарным подразделениям МЧС, и в виде «острия» - проблему ППР действиям при пожаре сотрудников различных организаций.

Пожарная охрана МЧС России проводит планирование по наиболее опасным объектам, заключающееся в моделировании наиболее тяжёлого сценария развития пожара, в расчёте и расстановке сил и средств. Вероятность наступления именно такого сценария крайне низка, планирование не содержит детального моделирования действий пожарных подразделений, и на практике показало свою низкую эффективность. Это требует смены парадигмы планирования.

Принятие решений сотрудниками объектов при пожаре характеризуется крайним сосредоточением всех факторов ОСИУ. Особая острота проблемы обусловлена чрезвычайной значимостью проведения действий, связанных с пожаром, на его начальной стадии; обязанностью для объектов, закреплённой законодательно, проводить конкретные разнообразные действия при пожаре до прибытия пожарной охраны, планировать возникновение ЧС и соответствующие мероприятия по их ликвидации, обучать своих сотрудников приёмам безопасной работы; крайне тяжёлым «психологическим фактором»; пробелами и недостатками законодательства о пожарной безопасности (ПБ) в части организации действий при пожаре; ответственностью для организаций и их сотрудников за последствия при неверных действиях или бездействии, вплоть до уголовной, при практическом отсутствии качественной информационной базы для проведения подобной работы.

В СППР компьютеру отводится роль обработки формализованной, в основном, чёткой информации, и представления информации человеку. Человек же в рамках СППР имеет дело не только с чёткой и достоверной информацией, но и с неформализованной, нечёткой, подчас противоречивой, неверной, неполной информацией, что можно характеризовать «неидеальностью» информационного поля принятия решений, и должен принимать на базе всей имеющейся у него информации решения, носящие творческий характер.

Взгляд на ЧС с информационных позиций, как на область ОСИУ принятия решений, естественным образом приводит к необходимости разработки методологических основ создания СППР, обеспечивающих эффективную деятельность различных категорий задействованных лиц.

Важнейшей частью задачи по разработке СППР является разработка методов и моделей описания решений задач управления и принятия решений, критериев и моделей оценивания решений. Такие модели являются ядром математического аппарата СППР. Традиционным является описание (представление и оценивание) решения с помощью чётких и непротиворечивых моделей свойств объекта предметной области. Но данный подход не учитывает «неидеальности» информационного поля принятия решений и не учитывает информационных особенностей ЛПР. Особую проблему, проистекающую не только из слабоструктурированности решения, но также из качественной несравнимости ценностей отдельных частей решения, представляет численное оценивание решений в области ЧС. Требуются универсальные методы объективного оценивания сложных решений и их частей вне численных оценок их уникальных и несопоставимых потребительских ценностей, но известные методы оценивания не обладают желаемой функциональностью и объективностью.

Проблемам принятия решения в разнообразных формах посвящена многочисленная литература. Известны работы следующих авторов: Eom S.B., Ginzberg M.J., Stohr E. A., Simon H.A., Т. Саати, Э. Науман, П. Фишберн, Д. Уотермен, Д. Джарратано и Г. Райли, а также, других зарубежных авторов. Среди отечественных авторов наиболее масштабно этой проблематикой занимались: Трахтенгерц Э.А., Ларичев О.И. и иные учёные. В силу сложности рассматриваемых задач, многие аспекты проблемы поддержки и принятия решений остаются ещё изученными не полностью, а известные методы ППР не всегда применимы по причине узости специализации и не всегда удовлетворяют требованиям объективности описания решений и оценивания их эффективности.

В области оказания поддержки и принятия решений при ЧС известны работы авторов: Артамонов В.С., Тетерин И.М., Брушлинский Н.Н, Топольский Н.Г., Мешалкин Е.А., Ноженкова Л.Ф., Геловани В.А., Ямалов И.У. и другие авторы. Проведённый анализ не выявил наличия универсальных методов и систем, способных эффективно поддерживать принятие решений в интересующем нас классе задач. Известные решения в области ЧС либо предназначены для оказания ППР при относительно медленных процессах объекта (лесные, торфяные пожары, радиоактивное, химическое и бактериологическое заражения), либо они решают ограниченные частные задачи моделирования и планирования без общего системного подхода оказания ППР для различных ситуаций, характерных наличием ОСИУ. Некоторые методы ППР для ЧС абстрагируются от конкретного объекта ЧС, каждый из которых весьма специфичен. Это, либо требует для их применения специалистами в конкретных видах ЧС дополнительных серьёзных интеллектуальных усилий, не характерных для них, препятствуя внедрению таких СППР, либо предопределяет возможность использования СППР только на стадии сосредоточения заданных необходимых сил и средств для ликвидации ЧС и их последствий, не оказывая поддержки решению на стадии воздействия на объект ЧС. В отношении пожаров на объектах в соответствующих СППР распространена тенденция управления силами и средствами с удалением ЛПР от места пожара (т.н. АРМ «Диспетчер», АРМ «Гарнизон»), что снижает оперативность и детальность управления. Также известные СППР слабо учитывают информационные возможности ЛПР и «неидеальность» информации.

Информационные возможности ЛПР определяются его психо-физиологическими и интеллектуальными возможностями, которые в немалой степени зависят от знаний, умений и навыков ЛПР, формируемых в ходе процесса обучения различных форм и родственных ему процессов, включая самообразование и непосредственно практическую работу. Отметим, что практика включения в состав СППР учебного блока, с помощью которого можно добиваться большего или меньшего увеличения информационных возможностей ЛПР, в зависимости от эффективности реализованного учебного процесса, не нова. Самым ценным для ЛПР и наиболее проблемным аспектом использования методов компьютерного обучения (МКО) в области ЧС стоит, по-видимому, признать развитие творческих возможностей ЛПР. При этом надо исходить из того, что максимального интеллектуального и творческого развития можно добиться решением сложных, новых профессиональных задач. При таком подходе, процесс обучения моделирует процесс принятия профессиональных решений, что даёт возможность распространения некоторых теоретических положений к разработке СППР и МКО одновременно. Наибольший учебный эффект в профессиональной подготовке могли бы дать активные МКО (деловые игры и ситуационный анализ), однако из-за нерешённости многих проблем компьютерного представления информации, объективности оценивания знаний, высокой трудоёмкости, принижения общественной значимости обучения вообще, данное направление не получило развития.

Достижение системности в разработке эффективных СППР для области ЧС видится в учёте: факторов, характеризующих специфику ОСИУ, принципиального различия информационных возможностей человека (ЛПР) и компьютера, особенностей предметной области принятия решений, как для ЧС в целом, так и для отдельных видов ЧС, для которых предназначена конкретная СППР;

в использовании знаний о методах и средствах организации эффективного учебного процесса, знаний о психологических аспектах принятия решений в области ЧС.


загрузка...