Введение к работе
Корабль представляет собой сложную многофункциональную автономную организационно-техническую систему (ОТС). Выполнение возложенных на корабль задач обеспечивается процессом эксплуатации.
Сложность согласованного управления комплексом технических средств корабля (КТСК) определяется взаимной зависимостью задач, систем и ресурсов, дефицитом ресурсов и времени, противоречивостью частных эксплуатационных критериев, значительным объемом документации, неполнотой информации о состоянии систем, а также сокращением личного состава при постоянном усложнении техники. Особенно сложно принимать -решение в аварийных ситуациях при дефиците времени, когда неправильное управляющее воздействие может привести к необратимым последствиям.
Необходимость согласованного управления множеством различных взаимосвязанных систем для решения разнородных задач обусловили актуальность разработки систем интеллектуальной поддержки по вопросам эксплуатации корабля.
Анализ существующих систем управления эксплуатацией корабля показал, что эти системы обеспечивают решение ограниченного круга задач. В настоящее время требуется создание единых систем, управляющих всем комплексом эксплуатационных процессов. Проблема заключается в отсутствии законченных разработок в области создания корабельных систем управления технической эксплуатацией (СУТЭ), основанных на системном подходе и обеспечивающих координированное управление кораблем как ОТС с единых методологических позиций. Эта проблема определила цели и задата исследования.
Разработка методики проектирования СУТЭ, обеспечивающей комплексное решение эксплуатационных задач путем координированного управления кораблем как ОТС.
Для достижения поставленной цели требовалось решить следующие задачи:
-
Выполнить анализ процессов технической эксплуатации корабля.
-
Предложить метод формализации представления процессов эксплуатации КТСК;
-
Предложить метод представления информации в СУТЭ;
-
Разработать методы принятия решений по управлению технической эксплуатацией КТСК;
-
На основе полученных результатов разработать методику построения СУТЭ;
6. Апробировать разработанную методику для проектирования СУТЭ электроэнергетической системы корабля.
ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ: процессы технической эксплуатации корабля.
ПРЕДМЕТ ИССЛЕДОВАНИЯ: применение методов структурного и имитационного моделирования сложных систем, теории принятия решений и методов построения информационных и экспертных систем для управления процессами эксплуатации.
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ: системный анализ, имитационное моделирование, теория принятия решений.
Формализованный метод представления процессов технической эксплуатации КТСК.
Аппарат модифицированных сетей Петри для описания процессов технической эксплуатации.
Методика проектирования баз данных для СУТЭ КТСК.
Методика принятия решений по управлению технической эксплуатацией КТСК.
Методика построения СУТЭ КТСК.
Научные результаты диссертационной работы в полной мере обоснованы. Достоверность результатов и выводов подтверждается корректным использованием методов системного анализа, имитационного моделирования, методов принятия решений. Все теоретические выводы проверены при реализации предложенной методики в виде пакета прикладных программ и его тестировании.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА результатов состоит в следующем:
применение комбинированного формального аппарата (КФА) в качестве метода построения обобщенной модели системы управления процессами эксплуатации;
модификация сетей Петри, отличающаяся от известных тем, что позволяет описывать как динамику разноплановых взаимосвязанных процессов, происходящих при функционировании сложных комплексов ОТС, так и процессы принятия решений по эксплуатации этих комплексов;
методика структурирования информации, дополняющая известные методы приведения баз данных к 3-ей нормальной форме формализованным построением первичных отношений-справочников и вторичных отношений-связок, существенно повышающим целостность данных;
методика принятия решений по управлению эксплуатацией КТСК, основанная, в отличие от известных методик, на применении стратифицированных моделей систем и процессов с последующим согласованием полученных частных решений;
методика построения систем управления процессами эксплуатации, обобщающая полученные результаты.
Научная значимость диссертации состоит в развитии методов системного анализа, имитационного моделирования, принятия решений и применении их для анализа и управления ОТС.
Практическая значимость работы определяется тем, что полученные
методики и алгоритмы позволяют проектировать СУТЭ, основанные на
системном подходе, то есть обеспечивающие комплексное решение
широкого спектра задач с единых методологических позиций. В результате
проведенного исследования решена проблема, имеющая важное значение для
повышения готовности флота - разработана методика проектирования
системы информационной поддержки принятия решений (СИП ПР) по
эксплуатации КТСК. '
Практическая значимость диссертации подтверждена актом о внедрении результатов работы в Высшем ' военно-морском училище подводного плавания (ВВМУПП).
В перспективе данная методика может быть применена для создания систем управления эксплуатацией сложных ОТС в различных отраслях народного хозяйства.
Основные результаты диссертации получены при выполнении автором в качестве исполнителя хоздоговорных и госбюджетных научно-исследовательских работ, проводимых на кафедре Корабельных систем управления и в вычислительной лаборатории факультета Корабельной электрорадиотехники и автоматики СПбГЭТУ в 1989-1998 гг.
Разработанные в диссертации методы и модели были реализованы для проектирования системы управления техническим обслуживанием
оборудования электроэнергетической системы конкретного корабля Методика проектирования и пакет прикладных программ, ее реализующий переданы в Высшее военно-морское училище подводного плавания дш использования в научно-исследовательских лабораториях кафедрь электрооборудования кораблей. Реализованная система управленш техническим обслуживанием используется в ВВМУПП в качестве обучающего тренажера.
В учебном процессе результаты диссертации используются на кафедре корабельных систем управления СПГЭТУ при изучении дисциплинь "Информационные корабельные системы", разработанной и читаемої автором, и в ВВМУПП при изучении дисциплины "Эксплуатации корабельного оборудования".
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные научные положения и результать диссертации докладывались на ежегодных конференциях профессорски преподавательского состава СПбГЭТУ, на семинарах Факультет; информатики и вычислительной техники Университета гЛинчопик (Швеция), на 1 всероссийской и 9 международных конференциях опубликованы в 21 печатной работе, в 2 отчетах по НИР.
ГГУБЛИКАЦИИ. По теме диссертации опубликованы 22 работы.
СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертационная работа состоит и введения, четырех глав, заключения, изложенных на 153 страница; машинописного текста, содержит 30 рисунков, 6 таблиц, список литературь из 119 наименований и 5 приложений.