Введение к работе
Актуальность темы. Научно-технический прогресс неуклонно влечет за собой значительное усложнение иерархической информационной структуры различных, как административно-экономических, так и производственно-технических систем. Это вносит существенные трудности в задачи управления, в организацию систем управления, которые в отечественном хозяйстве приобретают сейчас чрезвычайно важное значение. Именно сфера управления содержит большие резервы повышения эффективности и качества нашего производства, дальнейшего развития науки и техники.
Общение человека со сложными системами, возникновение сложных информационных ситуаций требует разработки новых принципов и методологии поведения. Это ешгзано с тем, что в большинстве случаев, из-за наличия случайной составляющей у многих явлений и процессов, управление и принятие решений осуществляется в условиях некоторой неопределенности. Информационные массивы в таких случаях формируются в виде случайной выборки или реализаций случайного процесса. Поэтому в задачах управления широкое применение находят методы математической статистики, входящие в информационные средства поддержки принятия управленческих решений. Причем корректность и эффективность принимаемого решения определяется в значительной степени объемом поступающей информации.
Наряду с неуклонным ростом общего потока информлпшг. . оторая удваивается примерно каждые пять лет, наблюдается резкое сокращение объемов информации в конкретных ситуациях и задачах, что является причиной поиска путей более эффективного использования ограниченной информации. Это приводит в первую очередь к необходимости создания более эффективных статистических методов анализа ограниченных дан-
ных. В условиях ограниченной информации обычно оперируют с малой выборкой, под которой понимают малое число наблюдений над случайной величиной, описывающей изучаемое явление. Незначительная эффективность традиционных методов статистического анализа при ограниченном объеме данных приводит к необходимости поиска новых информационных технологий и методов обработки этих данных.
Конкретные задачи анализа малой выборки в предметной области контроля и управления судовыми механизмами многообразны, однако в теоретическом плане можно выделить вопросы, которые необходимо решать довольно часто. Это следующие задачи анализа малой выборки:
- оценивание закона распределения параметров судовых объектов;
- оценивание случайных моментов контролируемых параметров объектов;
проверка статистических гипотез;
оценивание статистических зависимостей.
В связи с этим целью исследования диссертационной работы является теоретическое обобщение математических моделей и алгоритмов обработки ограниченных данных для автоматизированных информационных систем применительно к судовым устройствам.
В соответствии с поставленной целью в работе решаются следующие основные задачи:
упорядочение и сравнительная оценка математических моделей, методов обработки данных, использующие принципы методов вкладов и методов «уменьшения неопределенности»;
модификация методов построения функций распределения на основе принципа «уменьшения неопределенности», а также через определение энтропийных характеристик;
разработка приемов принятия решений о состоянии индивидуального многопараметрического технического объекта через построение методами обработки малых выборок индивидуальной функции состояния;
доказательство эффективности обработки ограниченной информации с помощью методов, использующих функции вкладов;
разработка методического обеспечения и алгоритмов обработки малых выборок на основе апробации существующих подходов;
разработка программного обеспечения и структуры информационной компьютерной системы обработки ограничешгой информации.
Предмет исследования диссертации составляют элементы теории и алгоритмы обработки ограниченной информации о состоянии судовых устройств, программное обеспечение и структурные решения автоматизированных информационных систем.
Методы исследования. Методической основой и общей формальной базой диссертационного исследования служат принципы теории статистического анализа информационных массивов, теории информации теории управления, теории алгоритмов и программирования, теории информационных систем. Используются методы теории моделирования, численного анализа, теории надежности и контроля технических объектов, теории тригонометрических функций.
Исследования опираются на материалы Министерства транспорта России, Санкт-Петербургского государственного университета водных коммуникаций, специальную математическую и техническую титсратуру-
Научная новизна полученных в диссертации результатов заключается в следующем:
1. Упорядочены по точностным критериям существующие методы обработки ограниченных данных, использующие теорию методов вкладов и «уменьшение неопределенности».
-
Модифицирован метод построения функций распределения на основе принципа «уменьшения неопределенности», отличающийся от известных нелинейным характером изменения подъема функции.
-
Предложена методика построения индивидуальной функции состояния контролируемого многодараметрического объекта.
-
Доказано на основе компьютерного эксперимента преимущество методов обработки.
-
Разработано алгоритмическое и программное обеспечение обработки малых выборок для современных ПЭВМ.
-
Предложена структура автоматизирующей информационной системы для анализа и обработки ограниченных массивов информации. '
Практическая ценность. В результате исследования доказана целесообразность и эффективность использования теоретических разработок и программных средств для решения конкретных задач, возникающих при контроле работоспособности судовых устройств при ограниченной информации.
Полученные результаты в основном доведены до методик, алгоритмов и программного обеспечения, а также структур информационных систем, которые использованы в исследовательских разработках организаций различных отраслей Министерства транспорта России.
Реализация работы. Основные результаты работы получены в рамках выполнения научно-исследовательских работ, проводимых на кафедре «Вычислительные системы и информатика» СПГУВК.
Разработанные в диссертации методические положения, алгоритмы построения функций распределения при ограниченной информации были апробированы для решения конкретных задач в транспортной отрасли, в университете и.ряде предприятий.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих научно-технических конференциях и семинарах:
Международной научно-технической конференции «ТРАНСКОМ-99» (октябрь, 1999, Санкт-Петербург);
Юбилейной научно-технической конференции, посвященной 190-летию транспортного образования в России (декабрь, 1999, Санкт-Петербург);
научно-техническом семинаре «Диагностика и контроль судового оборудования» (1998-2000 г.г., СПГУВК).
Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 5 печатных работах.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения. Общий объем работы состоит страниц текста, в том числе
