COMPLEX TECHNICAL OBJECTS PROACTIVE CONTROL CONCEPTION AND ITS IMPLEMENTATION TECHNOLOGIES
73
УДК 519.8
М. Ю. ОХТИЛЕВ, В. А. ЗЕЛЕНЦОВ, С. А. ПОТРЯСАЕВ, Б. В. СОКОЛОВ
КОНЦЕПЦИЯ ПРОАКТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ СЛОЖНЫМИ ТЕХНИЧЕСКИМИ ОБЪЕКТАМИ
И ТЕХНОЛОГИИ ЕЕ РЕАЛИЗАЦИИ
Рассмотрены концепция проактивного управления сложными техническими объектами, а также технологии ее реализации, базирующиеся на разработанной авторами теории управления структурной динамикой указанных объектов. Ключевые слова: проактивное управление и мониторинг, комплексное моделирование, сложный технический объект.
Главная особенность управления в кризисных ситуациях состоит в том, что оно происходит в условиях неполноты, неопределенности, неточности и противоречивости информации о складывающейся обстановке и при наличии неустранимого порогового ограничения времени на цикл формирования и реализации решений по предотвращению возможных катастроф, чрезвычайных и аварийных ситуаций. Это определяет принципиальное отличие технологий принятия решений в данных обстоятельствах от технологий управления при единичных отказах отдельных элементов и подсистем в сложных технических объектах (СТО), базирующихся на классических положениях теории надежности и отказоустойчивости. В условиях кризисных ситуаций снижение возможных негативных последствий природных и техногенных катастроф достигается только при использовании проактивного управления, которое в отличие от традиционно используемого на практике реактивного, ориентированного на оперативное реагирование и последующее недопущение инцидентов, предполагает предотвращение возникновения инцидентов за счет создания в соответствующих системах мониторинга и управления (СМУ) СТО принципиально новых прогнозирующих и упреждающих возможностей при формировании и реализации управляющих воздействий, базирующихся на концепции комплексного моделирования [1].
Предлагаемый авторами подход к решению перечисленных проблем базируется на разработанной ими междисциплинарной методологии создания и применения интеллектуаль-
ИЗВ. ВУЗОВ. ПРИБОРОСТРОЕНИЕ. 2012. Т. 55, № 12
74 М. Ю. Охтилев, В. А. Зеленцов, С. А. Потрясаев, Б. В. Соколов
ных технологий мониторинга, прогнозирования структурной динамики СТО, а также проактивного управления указанными инфраструктурами в реальном масштабе времени. Использование этой методологии позволяет осуществить переход от эвристических методов описания процессов мониторинга и управления в кризисных ситуациях к целенаправленному построению моделей и алгоритмов анализа состояний, адаптивных к возможным изменениям структуры критически важных объектов различного назначения. В основу предлагаемой авторами технологии проактивного управления СТО была положена разрабатываемая ими теория управления структурной динамикой (УСД) СТО.
В работах [1—3] показано, что задачи УСД по своему содержанию относятся к классу задач динамического адаптивного структурно-функционального синтеза облика СТО и формирования соответствующих программ управления их развитием (модернизацией). Главная трудность и особенность решения задач рассматриваемого класса состоит в следующем. Определение оптимальных программ и законов управления (планирования) основными элементами и подсистемами СТО в динамично изменяющейся обстановке может быть выполнено лишь после того, как станет известен перечень функций и алгоритмов обработки информации и управления, который должен быть реализован в указанных элементах и подсистемах. В свою очередь, распределение функций и алгоритмов по элементам и подсистемам СТО зависит от структуры и параметров законов управления данными элементами и подсистемами. Трудность разрешения данной противоречивой ситуации усугубляется еще и тем, что под действием различных причин (объективных, субъективных, внешних и внутренних) во времени изменяется состав и структура СТО на различных этапах ее жизненного цикла. Новизна разработанного авторами подхода состоит в следующем: базируясь на сформулированных концепциях управляемой структурной динамики, инвариантности состояний СТО, а также состояний распределенного асинхронного вычислительного процесса, их описывающих, осуществить переход от эвристических методов алгоритмизации этих процессов к последовательности целенаправленных теоретически и методически обоснованных взаимосвязанных этапов построения как алгоритмов анализа многоструктурных макро- и микросостояний СТО, так и алгоритмов проактивного управления ими. К настоящему времени разработана интеллектуальная информационная технология и соответствующее модельноалгоритмическое, программное и информационное обеспечение, которые позволили на конструктивном уровне решить широкий спектр актуальных научно-технических задач, связанных с проактивном управлением СТО в таких предметных областях, как космонавтика, логистика, атомная энергетика [1].
Исследования по рассматриваемой тематике проводились при финансовой поддержке РФФИ (гранты 11-08-01016-а, 12-07-00302-а,12-07-13119-офи-м-РЖД), Программы фундаментальных исследований ОНИТ РАН (проект №2.11. 2.12), проекта ESTLATRUS 2.1/ELRI 184/2011/14 “Integrated Intelligent Platform for Monitoring the Cross-Border Natural-Technological Systems” (2012—2013 гг.).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Охтилев М. Ю., Соколов Б. В., Юсупов Р. М. Интеллектуальные технологии мониторинга и управления структурной динамикой сложных технических объектов. М.: Наука, 2006. 410 с.
2. Соколов Б. В., Юсупов Р. М. Концептуальные основы оценивания и анализа качества моделей и полимодельных комплексов // Теория и системы управления. 2004. № 6. C. 5—16.
3. Майданович О. В., Охтилев М. Ю., Куссуль Н. Н., Соколов Б. В., Цивирко Е. Г., Юсупов Р. М. Междисциплинарный подход к оцениванию и анализу эффективности информационных технологий и систем // Изв. вузов. Приборостроение. 2010. Т. 53, № 11. С. 7—16.
ИЗВ. ВУЗОВ. ПРИБОРОСТРОЕНИЕ. 2012. Т. 55, № 12
Концепция проактивного управления сложными техническими объектами
75
Михаил Юрьевич Охтилев Вячеслав Алексеевич Зеленцов Семен Алексеевич Потрясаев Борис Владимирович Соколов
Сведения об авторах — д-р техн. наук, профессор; Специальное конструкторское бюро „Ори-
он“, Санкт-Петербург; заместитель главного конструктора; E-mail: oxt@mail.ru — д-р техн. наук, профессор; Санкт-Петербургский институт информатики и автоматизации Российской академии наук, лаборатория информационных технологий в системном анализе и моделировании; ведущий научный сотрудник; E-mail: zvarambler@rambler.ru — канд. техн. наук; Санкт-Петербургский институт информатики и автоматизации Российской академии наук, лаборатория информационных технологий в системном анализе и моделировании; старший научный сотрудник; E-mail: spotryasaev@gmail.com — д-р техн. наук, профессор; Санкт-Петербургский институт информатики и автоматизации Российской академии наук, лаборатория информационных технологий в системном анализе и моделировании; заместитель директора по научной работе; E-mail: sokol@iias.spb.su
Рекомендована СПИИРАН
Поступила в редакцию 01.11.12 г.
ИЗВ. ВУЗОВ. ПРИБОРОСТРОЕНИЕ. 2012. Т. 55, № 12
УДК 519.8
М. Ю. ОХТИЛЕВ, В. А. ЗЕЛЕНЦОВ, С. А. ПОТРЯСАЕВ, Б. В. СОКОЛОВ
КОНЦЕПЦИЯ ПРОАКТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ СЛОЖНЫМИ ТЕХНИЧЕСКИМИ ОБЪЕКТАМИ
И ТЕХНОЛОГИИ ЕЕ РЕАЛИЗАЦИИ
Рассмотрены концепция проактивного управления сложными техническими объектами, а также технологии ее реализации, базирующиеся на разработанной авторами теории управления структурной динамикой указанных объектов. Ключевые слова: проактивное управление и мониторинг, комплексное моделирование, сложный технический объект.
Главная особенность управления в кризисных ситуациях состоит в том, что оно происходит в условиях неполноты, неопределенности, неточности и противоречивости информации о складывающейся обстановке и при наличии неустранимого порогового ограничения времени на цикл формирования и реализации решений по предотвращению возможных катастроф, чрезвычайных и аварийных ситуаций. Это определяет принципиальное отличие технологий принятия решений в данных обстоятельствах от технологий управления при единичных отказах отдельных элементов и подсистем в сложных технических объектах (СТО), базирующихся на классических положениях теории надежности и отказоустойчивости. В условиях кризисных ситуаций снижение возможных негативных последствий природных и техногенных катастроф достигается только при использовании проактивного управления, которое в отличие от традиционно используемого на практике реактивного, ориентированного на оперативное реагирование и последующее недопущение инцидентов, предполагает предотвращение возникновения инцидентов за счет создания в соответствующих системах мониторинга и управления (СМУ) СТО принципиально новых прогнозирующих и упреждающих возможностей при формировании и реализации управляющих воздействий, базирующихся на концепции комплексного моделирования [1].
Предлагаемый авторами подход к решению перечисленных проблем базируется на разработанной ими междисциплинарной методологии создания и применения интеллектуаль-
ИЗВ. ВУЗОВ. ПРИБОРОСТРОЕНИЕ. 2012. Т. 55, № 12
74 М. Ю. Охтилев, В. А. Зеленцов, С. А. Потрясаев, Б. В. Соколов
ных технологий мониторинга, прогнозирования структурной динамики СТО, а также проактивного управления указанными инфраструктурами в реальном масштабе времени. Использование этой методологии позволяет осуществить переход от эвристических методов описания процессов мониторинга и управления в кризисных ситуациях к целенаправленному построению моделей и алгоритмов анализа состояний, адаптивных к возможным изменениям структуры критически важных объектов различного назначения. В основу предлагаемой авторами технологии проактивного управления СТО была положена разрабатываемая ими теория управления структурной динамикой (УСД) СТО.
В работах [1—3] показано, что задачи УСД по своему содержанию относятся к классу задач динамического адаптивного структурно-функционального синтеза облика СТО и формирования соответствующих программ управления их развитием (модернизацией). Главная трудность и особенность решения задач рассматриваемого класса состоит в следующем. Определение оптимальных программ и законов управления (планирования) основными элементами и подсистемами СТО в динамично изменяющейся обстановке может быть выполнено лишь после того, как станет известен перечень функций и алгоритмов обработки информации и управления, который должен быть реализован в указанных элементах и подсистемах. В свою очередь, распределение функций и алгоритмов по элементам и подсистемам СТО зависит от структуры и параметров законов управления данными элементами и подсистемами. Трудность разрешения данной противоречивой ситуации усугубляется еще и тем, что под действием различных причин (объективных, субъективных, внешних и внутренних) во времени изменяется состав и структура СТО на различных этапах ее жизненного цикла. Новизна разработанного авторами подхода состоит в следующем: базируясь на сформулированных концепциях управляемой структурной динамики, инвариантности состояний СТО, а также состояний распределенного асинхронного вычислительного процесса, их описывающих, осуществить переход от эвристических методов алгоритмизации этих процессов к последовательности целенаправленных теоретически и методически обоснованных взаимосвязанных этапов построения как алгоритмов анализа многоструктурных макро- и микросостояний СТО, так и алгоритмов проактивного управления ими. К настоящему времени разработана интеллектуальная информационная технология и соответствующее модельноалгоритмическое, программное и информационное обеспечение, которые позволили на конструктивном уровне решить широкий спектр актуальных научно-технических задач, связанных с проактивном управлением СТО в таких предметных областях, как космонавтика, логистика, атомная энергетика [1].
Исследования по рассматриваемой тематике проводились при финансовой поддержке РФФИ (гранты 11-08-01016-а, 12-07-00302-а,12-07-13119-офи-м-РЖД), Программы фундаментальных исследований ОНИТ РАН (проект №2.11. 2.12), проекта ESTLATRUS 2.1/ELRI 184/2011/14 “Integrated Intelligent Platform for Monitoring the Cross-Border Natural-Technological Systems” (2012—2013 гг.).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Охтилев М. Ю., Соколов Б. В., Юсупов Р. М. Интеллектуальные технологии мониторинга и управления структурной динамикой сложных технических объектов. М.: Наука, 2006. 410 с.
2. Соколов Б. В., Юсупов Р. М. Концептуальные основы оценивания и анализа качества моделей и полимодельных комплексов // Теория и системы управления. 2004. № 6. C. 5—16.
3. Майданович О. В., Охтилев М. Ю., Куссуль Н. Н., Соколов Б. В., Цивирко Е. Г., Юсупов Р. М. Междисциплинарный подход к оцениванию и анализу эффективности информационных технологий и систем // Изв. вузов. Приборостроение. 2010. Т. 53, № 11. С. 7—16.
ИЗВ. ВУЗОВ. ПРИБОРОСТРОЕНИЕ. 2012. Т. 55, № 12
Концепция проактивного управления сложными техническими объектами
75
Михаил Юрьевич Охтилев Вячеслав Алексеевич Зеленцов Семен Алексеевич Потрясаев Борис Владимирович Соколов
Сведения об авторах — д-р техн. наук, профессор; Специальное конструкторское бюро „Ори-
он“, Санкт-Петербург; заместитель главного конструктора; E-mail: oxt@mail.ru — д-р техн. наук, профессор; Санкт-Петербургский институт информатики и автоматизации Российской академии наук, лаборатория информационных технологий в системном анализе и моделировании; ведущий научный сотрудник; E-mail: zvarambler@rambler.ru — канд. техн. наук; Санкт-Петербургский институт информатики и автоматизации Российской академии наук, лаборатория информационных технологий в системном анализе и моделировании; старший научный сотрудник; E-mail: spotryasaev@gmail.com — д-р техн. наук, профессор; Санкт-Петербургский институт информатики и автоматизации Российской академии наук, лаборатория информационных технологий в системном анализе и моделировании; заместитель директора по научной работе; E-mail: sokol@iias.spb.su
Рекомендована СПИИРАН
Поступила в редакцию 01.11.12 г.
ИЗВ. ВУЗОВ. ПРИБОРОСТРОЕНИЕ. 2012. Т. 55, № 12