Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Анализ проблемы моделирования процессов управления в чрезвычайных ситуациях 11
1.1 Актуальность проблемы моделирования процессов управления ликвидацией быстропротекающих ЧС 11
1.2 Анализ подходов к моделированию ЧС 15
1.3 Анализ существующих информационных систем поддержки принятия решения в условиях ЧС 19
1.4 Классификация ЧС и общие требования к моделям СОУ ликвидацией ЧС 28
1.5 Цели и задачи исследований 32
Выводы по главе 1 35
ГЛАВА 2. Модели процессов ликвидации быстропротекающих чрезвычайных ситуаций 31
2.1 Подходы и принципы формирования СОУ в ЧС 37
2.2 Модель системной организации процесса предупреждения, управления ликвидацией ЧС 44
2.3 Общая характеристика быстропротекающей ЧС 48
2.4 Динамическая модель ликвидации абстрактной быстропротекающей ЧС 51
Выводы по главе 2 57
ГЛАВА 3 Модели и организационно-функциональные структуры систем управления ликвидацией ЧС 58
3.1 Организационно - функциональная структура системы оперативного управления в ЧС 58
3.2 Управление ликвидацией БП ЧС на основе сценариев и когнитивных карт 69
3.3 Динамическая модель действий ФП как самоуправляемых агентов 78
3.4 Модель взаимодействия Центра с функциональными подразделениями 86
Выводы по главе 3 101
ГЛАВА 4 Исследование процессов оперативного управления ликвидацией ЧС методом моделирования 102
4.1 Адекватность моделей оперативного управления ликвидацией ЧС 102
4.2 Моделирование процессов управления ликвидацией абстрактной быстропротекающей ЧС 106
4.3 Моделирование процесса ликвидации БП ЧС одним ФП 117
4.4 Моделирование взаимодействия нескольких ФП при ликвидации ЧС 127
4.5 Разработка системы имитационного моделирования 134
4.6 Структура информационной системы поддержки принятия решений на основе динамических моделей 139
Выводы по главе 4 143
Заключение 145
Список литературы 148
- Актуальность проблемы моделирования процессов управления ликвидацией быстропротекающих ЧС
- Модель системной организации процесса предупреждения, управления ликвидацией ЧС
- Организационно - функциональная структура системы оперативного управления в ЧС
- Моделирование процессов управления ликвидацией абстрактной быстропротекающей ЧС
Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ
Своевременная ликвидация крупномасштабных и локальных чрезвычайных ситуаций (ЧС) является одной из центральных проблем нашей цивилизации. Рост масштабов хозяйственной деятельности и бурное развитие научно-технической революции привели к росту количества масштабов, возникающих ЧС. Ежегодно во всем мире происходит огромное количество ЧС различной физической природы: техногенные ЧС, природные катаклизмы. При этом частота этих ЧС возрастает с ростом темпа производственной деятельности человека. Во многих источниках литературы приводятся данные об увеличении как количества ЧС, так и количества пострадавших и погибших людей в этих ситуациях, а также причиненного материального ущерба. По данным ЮНЕСКО, наибольший ущерб человечеству приносят природные катаклизмы и стихийные бедствия в виде землетрясений и наводнений.
ЧС сопровождается не только материальными, но и огромными людскими потерями, поэтому в условиях ЧС очень важно быстро и правильно принять решение по ликвидации последствий ЧС. Процесс принятия решений по ликвидации ЧС характеризуется недостатком времени, неполнотой и плохим качеством представления информации, необходимой для принятия решений.
В силу вышеизложенного, создание систем оперативного управления и
ликвидации ЧС является весьма актуальной проблемой. Вопросам
разработки данного класса систем посвящены работы многих отечественных
и зарубежных исследователей, в частности работы В.В Кульбы [1,51],
М.А. Шахраманьяна, С.К. Шойгу [97], Р.З. Хамитова, В.Г. Крымского,
В.И. Васильева [9,10,11,12], И,У.Ямалова [101,102,70], Б.Г.Ильясова, [31,32],
В.И.Ефанова, Дж.Апосталакиса, Х.Кукамото, В.Маршалла,
Э.Хенли, Г.Сейвера, Ф.Лисса и др. Вопросам разработки систем поддержки
принятия решений при управлении в критических ситуациях посвящены работы профессоров И.Ю. Юсупова, Н.И. Юсуповой, В.В. Миронова, Ю.М. Гусева, Л.Р.Черняховской [5]. Вопросам разработки геоинформационных моделей развития ЧС природного и техногенного характера посвящены работы профессоров СВ. Павлова [66,67,69,70], В.Е.Гвоздева [17,18,19,20]. Вопросам построения многоуровневых иерархических систем в ЧС посвящены работы профессоров В.И.Васильева и Л.Б.Уразбахтиной [91].
Однако вопросам динамического моделирования процессов оперативного управления ликвидацией ЧС уделено недостаточное внимание, что в конечном итоге снижает эффективность данных систем и как следствие снижает научную обоснованность принимаемых решений по ликвидации ЧС.
Указанные обстоятельства обуславливают актуальность
сформулированной темы исследования, направленной на разработку математических моделей системы оперативного управления ликвидацией БП ЧС, алгоритмов управления в ЧС на основе динамических моделей, прикладного программного обеспечения, а также применение полученных результатов для оценки эффективности процессов ликвидации ЧС.
ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
Целью исследований является разработка системы оперативного управления процессом ликвидации БП ЧС на основе динамических моделей, а также оценка ее эффективности методом моделирования.
Для достижения поставленной цели в работе решаются следующие задачи:
Разработать модель системной организации процессов ликвидации БП ЧС.
Разработать динамические модели и структуры системы оперативного управления в ЧС, включая:
структуру и модели действий функционального подразделения (ФП) по выполнению работ по ликвидации ЧС,
модель развития ЧС и модель наносимого ущерба,
модель планирования темпов расхода ресурсов между ФП,
структуру и модель ликвидации динамически развивающейся однооочаговой ЧС одним ФП,
модель согласованного взаимодействия нескольких ФП при ликвидации двухочаговой ЧС.
Разработать структуру информационной системы поддержки принятия решения при управлении в ЧС на основе разработанных динамических моделей, включая систему моделирования процессов ликвидации ЧС.
Разработать программное обеспечение, реализующее разработанные модели и структуры.
Провести моделирование предложенных структур СОУ с целью анализа эффективности выполнения работ по ликвидации одно- и двухочаговых ЧС.
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
В работе использовались методы системного анализа, теории управления, общей теории систем, методы математического моделирования, автоматизированного проектирования информационных систем.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА
Научная новизна модели системного анализа процесса ликвидации ЧС заключается в объединении всех организационных и технологических этапов в единую систему, что позволяет проанализировать влияние различных факторов на эффективность процесса ликвидации ЧС.
Научная новизна разработанного комплекса моделей заключается в описании действий ФП и развития ЧС с помощью нелинейных дифференциальных уравнений с чистым запаздыванием, отражающих динамику процессов БП ЧС с учетом наносимого ущерба, возможности возникновения угроз и инерционности системы распределения ресурсов.
Научная новизна структуры ИСППР заключается в том, что в ней на основе динамических моделей и системы моделирования, построенной на их базе, сформирован канал, позволяющий формировать управленческие
решения по темпу ликвидации ЧС с учетом темпа доставки ресурсов и давать оценку последствий от управленческих ошибок.
4. Научная новизна программного обеспечения определяется научной новизной разработанного комплекса моделей.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ Практическую ценность представляют:
Система моделирования процессов оперативного управления ликвидацией одно- и двухочаговых ЧС для оценки эффективности действий ФП.
Программное обеспечение, реализующее некоторые задачи моделирования процессов оперативного управления ликвидацией БП ЧС, позволяющее повысить качество и оперативность принимаемых решений по ликвидации ЧС.
Результаты моделирования процесса ликвидации БП ЧС при различных структурах взаимодействия ФП.
Полученные результаты в виде концепции, моделей и алгоритмов внедрены в Научно исследовательском институте безопасности жизнедеятельности Республики Башкортостан (НИИ БЖД РБ).
СВЯЗЬ ТЕМЫ ИССЛЕДОВАНИЯ С НАУЧНЫМИ ПРОГРАММАМИ
Работа выполнена в период 2000-2004 г.г. на кафедре технической кибернетики Уфимского государственного авиационного технического университета в рамках Федеральной целевой программы "Интеграция" и хоздоговорной работы с НИИ БЖД РБ.
НА ЗАШИТУ ВЫНОСЯТСЯ
Системная модель процессов ликвидации БП ЧС.
Динамические модели и структуры системы оперативного управления в ЧС, включая:
модель действий функционального подразделения (ФП) по выполнению работ по ликвидации ЧС,
модель развития ЧС и модель наносимого ущерба,
модель планирования темпов расхода ресурсов между ФП,
модель ликвидации динамически развивающейся однооочаговой ЧС одним ФП.
модель согласованного взаимодействия двух-трех ФП при ликвидации двухочаговой ЧС.
Программное обеспечение, реализующее разработанные модели и структуры.
Структура информационной системы поддержки принятия решения при управлении в ЧС на основе разработанных динамических моделей.
Результаты моделирования предложенных структур СОУ с целью анализа эффективности выполнения ФП работ по ликвидации одно- и двухочаговых ЧС по критерию нанесенного ущерба.
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ
Основные теоретические и практические результаты работ докладывались на следующих конференциях, симпозиумах и семинарах:
II Всероссийская научно-практическая конференция "Проблемы прогнозирования, предотвращения и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций", Уфа, 2001.
3-rd International Workshop on "Computer Scince and Information Technologies" (CSIT'2001).
Ill Международная конференция "Проблемы управления и моделирования в сложных системах", Самара, 2001.
Международная молодежная научно-техническая конференция. "Интеллектуальные системы управления и обработки информации", Уфа, 2001.
III Всероссийская научно-практическая конференция "Проблемы прогнозирования, предотвращения и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций", Уфа, 2002.
VIII-международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов "Радиоэлектроника, электротехника и энергетика", Москва, 2002.
IV Международная конференция "Проблемы управления и моделирования в сложных системах", Самара, 2002.
VI Международная научно-практическая конференция "Системный анализ в проектировании и управлении", Санкт Петербург, 2002.
IV International Workshop on "Computer Science and Information Technologies" (CSIT'2003).
10.1 Всероссийская научно-техническая конференция "Мехатроника, Автоматизация, Управление", Владимир, 2004.
ПУБЛИКАЦИИ
Основные положения и результаты диссертационной работы опубликованы в 14 научных работах автора, включая 6 статей и 8 тезисов докладов на Всероссийских и международных научно-технических конференциях.
СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ
Работа включает введение, 4 главы основного материала, библиографический список и приложение.
Работа без библиографического списка изложена на 147 страницах машинописного текста. Библиографический список включает 120 наименований.
Автор выражает глубокую благодарность зам. Министра по делам ГО и ЧС Ямалову И. У. за высококвалифицированные консультации в области ликвидации ЧС и управления в сложных системах.
Актуальность проблемы моделирования процессов управления ликвидацией быстропротекающих ЧС
Своевременная ликвидация крупномасштабных и локальных чрезвычайных ситуаций (ЧС) является одной из центральных проблем нашей цивилизации. Рост масштабов хозяйственной деятельности и бурное развитие научно-технической революции привели к росту количества масштабов, возникающих ЧС. Ежегодно во всем мире происходит огромное количество ЧС различной физической природы: техногенные ЧС, природные катаклизмы. При этом частота этих ЧС возрастает с ростом темпа производственной деятельности человека. Во многих источниках литературы приводятся данные об увеличении как количества ЧС, так и количества пострадавших и погибших людей в этих ситуациях, а также причиненного материального ущерба. По данным ЮНЕСКО, наибольший ущерб человечеству приносят природные катаклизмы и стихийные бедствия в виде землетрясений и наводнений. Анализ ЧС в статистическом обзоре МЧС РФ [5], показывает, что количество ЧС, произошедших в России в период с 1997 по 2002г. существенно не уменьшается.
Чрезвычайная ситуация - это такая ситуация, которая сложилась или может сложиться под действием неблагоприятных факторов, представляющих собой угрозу для жизни людей и их нормальной жизнедеятельности. Если не принять своевременно превентивные (упреждающие) меры по предупреждению и ликвидации ЧС, то ущерб от возникновения ЧС может быть настолько велик, что может вызвать социально-экономическую и даже политическую дестабилизацию на территории того или иного государства. ЧС сопровождается не только материальными, но и огромными людскими потерями, поэтому в условиях ЧС очень важно быстро и правильно принять решение по ликвидации последствий ЧС. Процесс принятия решений по ликвидации ЧС характеризуется недостатком времени, неполнотой и плохим качеством представления информации, необходимой для принятия решений.
Сложность решения данной проблемы заключается в ее многогранности, так как требует рассмотрения в комплексе различных аспектов: социально-экономических, организационных, технических, управленческих, информационных, кадровых, психологических и т.д. Попытка совместного рассмотрения этих проблем требует в свою очередь разработки новых концепций с использованием современных достижений научной мысли. Разработка научных основ поведения и организации управляемых сложных систем, в частности человеко-машинных систем, в экстремальных (чрезвычайных, критических, кризисных) ситуациях является одной из важнейших научных проблем.
Задача анализа поведения управляемых сложных систем в условиях неопределенности, характерных для ЧС, относится к категории трудноформализуемых задач. А поэтому одним из основных методов исследования является метод моделирования.
Моделирование как средство описания и исследования, в силу своей универсальности и высокой эффективности, является широко признанным методом анализа и синтеза, оптимизации и проектирования сложных динамических систем, содержащих слабо формализуемые элементы [57, 53]. Поэтому идея динамического моделирования достаточна корректна и перспективна. Моделирование при управлении сложными объектами различной физической природы, функционирующими, как правило, в условиях неопределенности, позволяет существенно повысить эффективность управления за счет того, что, моделируя возможные ситуации и их развитие при выборе управляющего воздействия, учитывает результаты прогнозов. Предвидение возможных путей развития ситуаций и использование этих знаний при управлении особенно важно, когда степень неопределенности при описании самого объекта управления, внешней среды и алгоритмов управления достаточно высока.
Основная задача моделирования процессов ликвидации динамически развивающихся ЧС состоит во всестороннем изучении и описании ЧС как сложного объекта управления, выявлении характеристик системы управления (СУ), в анализе подсистем разного уровня и всей системы в целом при взаимодействии с внешней средой и другими подсистемами в процессе достижения основной цели (т.е. ликвидации ЧС), а также в разработке моделей системы и синтезе алгоритмов управления.
Трудность решения задачи моделирования и управления в ЧС природного и техногенного характера вызвана тем, что характер развития конкретной ЧС является сугубо индивидуальным, а само развитие ЧС происходит в условиях неопределенности, когда не известны требуемые темпы ликвидации ЧС, необходимый объем ресурсов, уровень сложности выполняемых работ. Также мало информации о характере развития ЧС, о возможных условиях, когда ЧС может перейти в ситуацию с катастрофическими последствиями. Возникает проблема, каким образом распределять ресурсы при их ограниченности между функциональными подразделениями (ФП) по ликвидации ЧС и с какими темпами обеспечить своевременную доставку этих ресурсов. Таким образом, объектом научных исследований должна быть не только сама ЧС, ее характеристики и свойства как объекта управления, но и сам процесс организации управления в ЧС.
Модель системной организации процесса предупреждения, управления ликвидацией ЧС
Принцип управления по возмущению позволяет построить в системе дополнительный информационно-управляющий канал, в котором формируется дополнительное управляющее воздействие в виде комплекса превентивных мер, направленных на компенсацию возможных последствий, вызванных действием возмущающих факторов. Такой подход особенно эффективен, если возможные возмущающие факторы хорошо прогнозируются и имеется возможность оценки последствий от воздействия этих факторов.
Принцип комплексно-целевого планирования ориентирован на оценку эффективности распределения планируемых ресурсов и направленных на достижение конечной цели.
Принцип саморазвития. Для реализации этого принципа в информационно-управляющей системе необходима компьютерная интеграция знаний о прошлых, настоящих и будущих ЧС, а также знания о законах развития динамических систем, которые отражают закономерности качественных изменений в системах в процессе реализации их жизненного цикла.
Реализация принципа самообучения требует построения трехуровневой системы, в которой на верхнем уровне в результате анализа располагаемых знаний, опыта, текущего состояния системы и внешней среды формируется новая модель функционирования (поведения) системы, адекватная возникшей ситуации. В дальнейшем уже на втором уровне управления (уровне адаптации) решается задача адаптации системы в новой ситуации по новой модели ее функционирования.
Ситуационное управление, когда принятие управленческого решения осуществляется только на основе анализа текущей информации о состоянии системы и внешней среды. Эта концепция используется для управления в чрезвычайных (нештатных) ситуациях [53,78]. Ситуационное управление предусматривает такую организацию системы, которая позволяет всесторонне анализировать возникшую ЧС, связанную с внутренним состоянием системы и состоянием внешней среды, и по результатам этого анализа формировать такие управляющие воздействия на систему, реализация которых обеспечивает ее эффективное функционирование в данной ситуации. Эффективность систем управления, построенных по данному принципу, проявляется при оперативном управлении в условиях неопределенности, дефицита ресурсов, характерных для ЧС, обуславливается использованием интеллектуальных алгоритмов управления. Формирование интеллектуального управления осуществляется на основе компьютерной интеграции знаний благодаря систематизации и структуризации знаний в различных предметных областях. Эти знания в дальнейшем используются для принятия решений как отдельными подсистемами (агентами), так и лицами, принимающими решения.
Адаптивное управление по моделям, в качестве которых могут выступать: типовые ситуации, динамические модели, сценарии развития ситуации, прецеденты, как сценарии ликвидации ЧС, инструкции по поведению в уже известных ситуациях и т.д. Эта концепция позволяет быстро адаптироваться к изменяющейся ситуации. Принцип адаптивного управления по модели порождает двухуровневую структуру системы и основан на сравнении текущего состояния объекта управления с состоянием, определяемым моделью функционирования системы, которая отражает желаемое поведение системы. В соответствии с этим отклонением формируются управленческие решения. Управление по модели придает системе свойство адаптации. Иногда принцип адаптивного управления системы связывают с принципом самоорганизации. В широком смысле принцип самоорганизации предусматривает возможность изменения организационной структуры как всей системы в целом, так и ее отдельных подсистем. При этом также предусматривается возможность изменения отношений (связей) между подсистемами (агентами). Принцип самоорганизации широко используется в мультиагентных системах.
Мулыпиагентная система - это такая форма самоорганизации систем, когда сложная система состоит из множества автономных активных элементов (агентов), которые могут самостоятельно: ? формировать индивидуальную .цель и согласовывать ее с глобальной целью; ? ставить и решать задачи по достижению цели; ? выполнять отдельные функции; ? ориентироваться в среде и принимать решения; ? устанавливать связь с другими агентами, обмениваться с ними информацией, вести переговоры, совещаться, кооперироваться; ? обладать мобильностью. Агенты могут быть реализованы в виде отдельных программ в информационных и вычислительных системах, в виде отдельных элементов модели ликвидации ЧС и т.д. Мультиагентные системы относятся к классу распределенных интеллектуальных систем. Распараллеливание процессов выполнения функций и решения задач с помощью агентов значительно сокращает время достижения цели, позволяет легче решать задачи самоорганизации систем. Агенты могут временно кооперироваться в самые различные организационные структуры. В мультиагентных системах реализуются принципы адаптации, самоорганизации, координации, оптимизации, интеллектуализации.
Организационно - функциональная структура системы оперативного управления в ЧС
Все ФП как активные агенты обмениваются со Штабом, в первую очередь, оперативной информацией. При этом Штаб координирует действия ФП: корректирует планы работ ФП, обеспечивает их необходимыми ресурсами (трудовыми, материально-техническими и т.д.) для выполнения этих работ. ФП дают Штабу оперативную информацию о результатах выполненных работ и об их влиянии на изменение состояния ЧС, а также о необходимых дополнительных ресурсах для дальнейших работ. Здесь ЧС рассматривается как организационный объект управления, для перевода которого из текущего в другое, более благоприятное состояние требуется осуществление ряда организационных мер в виде выполнения некоторого объема работ с требуемым темпом.
В ходе ликвидации ЧС возникают две организационные задачи. С одной стороны, необходима координация действий ФП со стороны Штаба. С другой стороны необходима координация действий мобильных оперативных групп (МОГ) как функциональных агентов, входящих в состав ФП, со стороны руководителя ФП. Структура представлена на рис.3.4.
При этом под управлением процессом ликвидации ЧС понимаются целенаправленные действия, которые выполняют МОГ и включают в себя сбор информации о развитии ЧС, об объеме, характере и сроках проведения необходимых работ по ликвидации ЧС, о располагаемых ресурсах, планирование и распределение этих работ, принятие решений по управлению, доведение информации до всех МОГ и контроль за реализацией принятых решений. ? четкость координации и управления действиями всех МОГ и технических средств, особенно на первых этапах развития БП ЧС, ? использование эффективной технологии выполнения работ, направленной на сбережение ресурсов, быструю локализацию ЧС или защиту населения и потенциально опасных объектов, ? оперативность как способность немедленно приступить к ликвидации ЧС и локализации источников ЧС, а также к проведению поисково-спасательных работ, ? наличие единой разветвленной сети связи и оповещения в зонах возможных ЧС на основе как стационарных, так и передвижных средств связи, ? наличие в ФП и МОГ специалистов по работе с личным составом, обеспечивающих контроль за морально-психологическим состоянием ликвидаторов, так и местного населения, ? наличие мобильных транспортных средств и средств оказания первой помощи, ? наличие МОГ, отвечающей за охрану мест, из которых эвакуировано население, ? наличие у ликвидаторов эффективных средств индивидуальной защиты и возможность их использования. Для ликвидации БПЧС как сложных динамических объектов требуется создание гибких управленческих структур. Особенностью системы оперативного управления БПЧС является то, что под командованием руководителя ФП из МОГ могут образовываться различные управленческие структуры. Эффективность и возможность каждой из оргструктур может быть оценена заранее на основе компьютерного моделирования для различных реально возможных ситуаций. Это дает принципиальную возможность повышения эффективности информационной системы поддержки принятия решений, также и в ходе ликвидации ЧС за счет оперативного проведения расчетов на основе реальных параметров развития ЧС. Оргструктура мультиагентной СОУ в условиях ЧС с учетом объекта управления, в качестве которого рассматривается ЧС, представлена на рис.3.5. В этой системе реализован принцип распараллеливания процесса выполнения функций по управлению и ликвидации ЧС. Реализация этого принципа позволяет значительно повысить эффективность системы управления, сократить время на достижение глобальной цели.
Рис. 3.5- Технологический подход к ликвидации ЧС Согласно функционально - технологической концепции весь объем работ (действий, операций, функций), который должна выполнять система, декомпозируется (разбивается) на множество отдельных более мелких работ (операций, функций), каждое из которых требует использование одной и той же технологии, т.е. способов, приемов, техники, оборудования, специалистов и т.д. При этом считается, что выполнение полного объема работ обеспечивает достижение поставленной цели. Для выполнения этих работ также требуется некоторый объем ресурсов, который должен быть распределен между множеством отдельных работ. Здесь ЧС рассматривается как технологический объект управления.
Таким образом, в функционально - технологической концепции осуществляется переход от одного объекта управления (чрезвычайной ситуации) к другому объекту (объему работ, функций, действий). Хотя содержание, динамические свойства и характеристики этих объектов различны, все же между ними существует прямая зависимость, которая устанавливается эмпирическим путем. Поэтому эти объекты управления можно считать условно-эквивалентными.
Моделирование процессов управления ликвидацией абстрактной быстропротекающей ЧС
В данной работе в результате проведенных исследований показано, что задача анализа поведения управляемых сложных систем в условиях неопределенности, характерных для ЧС, относится к категории трудноформализуемых задач, а поэтому одним из основных методов исследования является метод математического моделирования.
В диссертационной работе получены следующие научные и практические результаты: 1. В работе предложены две системные модели: - системная модель организации планирования процесса ликвидации БПЧС, - системная модель ликвидации БП ЧС. Первая из них представлена в виде множества последовательно связанных триад, реализация которых позволяет перевести ЧС в желаемую ситуацию. Вторая модель построена на основе интеграции мультиагентной и функционально-технологической концепции организации управления. Использование данной модели позволяет построить высокоэффективную гибкую СОУ, которая планирует и координирует деятельность множества ФП как агентов, направленную на выполнение намеченного объема работ с требуемыми темпами. Объединение всех организационных и технологических этапов в единую систему позволяет проанализировать влияние различных факторов на эффективность процесса ликвидации ЧС и выявить априори множество возникающих организационных проблем. 2. Разработаны динамические модели и структуры системы оперативного управления в ЧС, включая: - структуру и модели действий ФП по выполнению работ по ликвидации БП ЧС как самоуправляемых агентов с учетом их динамических свойств, уровня профессионализма, психологического состояния, чистого запаздывания и инерционности в действиях; - модель развития ЧС, представленную в виде интегрирующего звена, охваченного неединичной обратной связью, величина и знак которой отражает особенности развития конкретной ЧС; - модель наносимого ущерба, которая интегрально отражает особенности развития ЧС и динамику работ по ее ликвидации; - модель планирования распределения темпов расхода ресурсов между ФП, которая учитывает различные механизмы распределения и динамику доставки ресурсов; - структуру и модель ликвидации БП однооочаговой ЧС одним ФП; Исследованы ее динамические свойства. Предложены различные структуры СОУ ликвидацией ЧС одним ФП. Показано, что наиболее эффективной является структура СОУ ФП, построенная по комбинированной схеме и использующая информацию об изменении параметра ЧС, наносимого ущерба и их скорости (темпа). - модель согласованного взаимодействия нескольких ФП при ликвидации двухочаговой ЧС. Предложены различные алгоритмы и структуры систем управления ликвидацией двухочаговой ЧС, отличающиеся принципами организационного взаимодействия. Разработанные модели описаны в виде дифференциальных уравнений и представлены в виде множества взаимосвязанных и взаимодействующих подсистем (агентов), имеющих собственные локальные цели и функции. Разработанные модели и структуры отражают динамику действий ФП по ликвидации БП ЧС, позволяют оценить темп и время ликвидации ЧС, объем выполненных работ по ликвидации ЧС и нанесенный ущерб. 3. Предложена структура информационной системы поддержки принятия решения в ЧС. 4. В структуре ИСППР в ЧС на основе динамических моделей и системы моделирования, построенной на их базе, предложен дополнительный канал, позволяющий формировать управленческие решения по ликвидации ЧС и давать оценку последствий от ошибок. 5. Разработано программное обеспечение, в виде системы имитационного моделирования в среде MATLAB. Система имитационного моделирования позволяет моделировать динамические процессы ликвидации БП ЧС путем принятия решений по управлению темпами работ при различных структурах СОУ. 6. Проведены экспериментальные исследования предложенных структур систем оперативного управления с целью анализа эффективности выполнения работ по ликвидации одно- и двухочаговых ЧС по критерию нанесенного ущерба. Показано, что при рациональном распределении ресурсов между ФП и правильной организации взаимодействия между ФП можно достичь желаемых результатов по ликвидации ЧС. Разработанные модели и программное обеспечение могут быть использованы специалистами в области ликвидации ЧС для проведения экспериментальных исследований процесса ликвидации БП ЧС, а также для расширения знаний и приобретения дополнительного опыта в этой области.
Похожие диссертации на Оперативное управление процессом ликвидации быстропротекающих чрезвычайных ситуаций на основе динамических моделей
