автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.17, диссертация на тему:Исследование и разработка методов построения систем отображения информации для ситуационного центра



На правах рукописи

ЧУПРАКОВ КОНСТАНТИН ГРИГОРЬЕВИЧ

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ПОСТРОЕНИЯ СИСТЕМ ОТОБРАЖЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ ДЛЯ СИТУАЦИОННОГО ЦЕНТРА

Специальность: 05.13.17 - Теоретические основы информатики

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва-2010 8 НОЯ 2010

004612970

Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук Институт проблем информатики РАН

Научный руководитель — доктор технических наук, профессор

Зацаринный Александр Алексеевич

Официальные оппоненты — доктор технических наук,

Сучков Александр Павлович

кандидат технических наук Фролов Дмитрий Михайлович

Ведущая организация — СпИИ РАН

Защита диссертации состоится 17 ноября 2010 года в т( часов ь^мин. на заседании диссертационного совета Д002.073.01 при Учреждении Российской академии наук Институт проблем информатики РАН по адресу: 119333, Москва, ул. Вавилова, 44, корп. 2.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Учреждения Российской академии наук Институт проблем информатики РАН.

Автореферат разослан « (Р/СГЛ^М 2010 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д002.073.01 доктор технических наук, профессор ^— _ Гринченуп С.Н.

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Ситуационные центры становятся все более востребованным инструментом управления в государственных структурах, крупных корпорациях и промышленных предприятиях. Бурное развитие информатики и информационных технологий в нашей стране привело к созданию десятков ситуационных центров. Однако многие вопросы их создания остаются открытыми, в том числе и вопросы построения систем отображения информации как необходимого компонента любого ситуационного центра, реализующего связь между информационно-аналитической системой и лицами, принимающими решение. С одной стороны, выбор средств отображения сводится либо к наиболее доступным системам, либо к наиболее дорогому и функциональному продукту без поиска, как правило, оптимального или хотя бы рационального решения. С другой стороны, существует проблема с обеспечением необходимых условий для наблюдения должностным лицам, которая состоит в размещении их рабочих мест относительно экрана. Таким образом, опыт создания ситуационных центров в государственных структурах и крупных компаниях указывает на необходимость совершенствования методов построения систем отображения информации.

Проблема построения систем отображения информации для ситуационного центра — сложная и комплексная задача, требующая системного подхода. Ее решение затрудняется следующими факторами:

— большое количество ограничений в проблеме выбора;

— нечеткость формулировок ограничений и определения ситуационного центра, неполнота информации;

— критичность требований к системам отображения информации в ситуационном центре, следующая из критичности приложений;

— большое число функциональных задач, решаемых ситуационным центром и системами отображения информации;

— развитие ограничений во времени;

— развитие и совершенствование организационных процедур;

— отсутствие единообразия восприятия визуальной информации людьми;

— большое количество альтернатив выбора, в том числе и технологий;

— развитие и совершенствование технологий.

Еще одним фактором, влияющим на актуальность исследований, служит относительно небольшой объем публикаций и теоретических работ, посвященных построению систем отображения информации в ситуационных

центрах. При этом можно выделить два вполне отдельных направления этих трудов: часть посвящена технологиям визуализации и построения моделей отображаемого контента в ситуационном центре, а другая часть — общим возможностям средств отображения информации, их ключевым характеристикам. Таким образом, существует необходимость разработки теоретической базы, которая бы позволила соединить эти две отдельные ветви исследований для построения систем отображения в ситуационных центрах с учетом, как специфики их приложений, так и возможностей средств отображения информации.

С учетом приведенных факторов, тема диссертационной работы, направленной на обоснование и разработку методов, обеспечивающих выбор основных системотехнических и технологических решений, а также выбор оборудования для построения систем отображения на основе требований, предъявляемых к ситуационным центрам, и особенностей их функционирования, является актуальной.

Объектом диссертационного исследования являются системы отображения информации в ситуационных центрах.

Предметом исследования в диссертации являются системотехнические вопросы построения систем отображения информации в ситуационных центрах.

Целью диссертационной работы является анализ, обоснование и разработка комплекса взаимоувязанных методов, направленных на системное решение задач по построению систем отображения информации в ситуационном центре с учетом как особенностей и возможностей средств отображения информации, так и специфики функционирования ситуационных центров.

Для достижения поставленной цели диссертационного исследования решены следующие научные задачи:

• обоснование требований к построению систем отображения информации на основе анализа основных особенностей ситуационных центров;

• разработка комплекса взаимоувязанных методов и методик, обеспечивающих многокритериальный выбор технологий, систем отображения, и параметров оборудования для их реализации;

• обоснование практических рекомендаций по построению системы отображения информации в ситуационном центре с учетом совокупности исходных данных и требований, возможностей средств и технологий отображения информации, на основании разработанного комплекса взаимоувязанных методов и методик.

Методы исследования. Диссертационное исследование базируется на методах системного анализа, исследования операций, дедуктивной логики, теории вероятностей, комбинаторной и аналитической геометрии, компьютерной алгебры.

Научная новизна диссертационного исследования определяется следующими результатами:

• разработан метод выбора технологий и оборудования, обеспечивающий выбор технологий и оборудования в условиях неполноты информации и возможных корректировок перечней условий и требований;

• предложен методический подход к обоснованию параметров системы отображения информации на основании ее функционального строения, обеспечивающий системный анализ характеристик системы отображения, важных на момент проектирования, инсталляции, эксплуатации, сервисного обслуживания и модернизации;

• получены аналитические зависимости для определения основных параметров системы отображения информации при наличии ограничений со стороны помещения, количества наблюдателей с помощью эргономических рекомендаций, содержащихся в нормативно-технических документах, результатов комбинаторной и аналитической геометрии.

Достоверность результатов, полученных в диссертации, подтверждается корректным выбором математического аппарата, адекватным использованием методов системного анализа, исследования операций, дедуктивной логики, а также результатами практического внедрения при создании ситуационных центров.

Личный вклад. Диссертационные исследования выполнены автором самостоятельно с учетом замечаний и рекомендаций научного руководителя. Практическая значимость результатов диссертационного исследования определяется возможностью применения разработанного комплекса взаимоувязанных методов к построению систем отображения информации в ситуационных центрах в различных отраслях экономики. Разработанный метод выбора на базе схемы симплификации и его основные идеи могут быть использованы для решения широкого круга задач, связанных с многокритериальным выбором. Результаты диссертационной работы реализованы:

• при построении систем отображения информации в системе ситуационных центров МГИМО;

• при построении аудиовизуальных комплексов для переговорных, залов совещаний, залов заседаний компанией «Делайт 2000».

Апробация основных результатов диссертационной работы выполнена в рамках:

• научно-технического семинара в ИПИ РАН;

• доклада «Методические подходы к обоснованию решений по размещению средств отображения информации в ситуационном центре», XXXVII международная конференция «Информационные технологии в науке, образовании, телекоммуникации и бизнесе» (1Т + 8&ЕЧ0);

• доклада «Метод выбора технологий и системотехнических решений на основе схем симплификации», XXXVII международная конференция «Информационные технологии в науке, образовании, телекоммуникации и бизнесе» (1Т + Б&Е' 10);

• доклада «Метод выбора на основе схем симплификаций для решения проблем многокритериального выбора в условиях неполноты информации и возможных корректировок условия задачи», межрегиональная конференция «Модели и технологии интеллектуальной поддержки решений при управлении проектами Москвы», Москва, декабрь 2009;

• доклада «Методический подход к обоснованию количества рабочих мест и их расположения при работе с коллективным экраном и наличии ограничений со стороны помещения и отображаемого материала», «Системы организационного поведения. Первая Всероссийская НТК», Москва, сентябрь 2009;

• доклада «Методический подход к обоснованию перечней требований при построении систем отображения информации в ситуационных центрах», межрегиональная конференция «Проблемы управления, информатизации и моделирования», Москва, апрель 2010.

Основные положения, выносимые на защиту

• методика обоснования параметров системы отображения информации на основании ее функционального устройства, важных

при проектировании, инсталляции, эксплуатации, сервисном обслуживании и модернизации;

• методика обоснования требований к системам отображения информации для ситуационного центра, обеспечивающая подготовку перечней требований, необходимых для решения проблемы выбора технологии и оборудования;

• метод определения значений основных параметров системы «экран, помещение, наблюдатели» на основании разработанных аналитических зависимостей между параметрами этой системы;

• метод выбора на базе схемы симплификации, позволяющий осуществить выбор технологии и оборудования в условиях неполноты информации о требованиях и альтернативах.

Публикации. По теме диссертации опубликовано семь научных статей, в том числе две из перечня изданий, рекомендованных ВАК России.

Структура и объем работы. Работа оформлена в составе введения, трех глав, заключения, библиографического списка и шести приложений. Объем работы 214 стр., включая 37 иллюстраций на 23 стр., 6 таблиц на 7 стр., 6 приложений на 45 стр. Библиографический список состоит из 126 наименований на 9 стр.

Содержание работы

Во введении обоснована актуальность исследований диссертационной работы, представлены положения, характеризующие новизну, практическую значимость, личный вклад автора, достоверность результатов. Кроме того, сформулированы основные цели и задачи исследования.

В первой главе проводится анализ предметной области, а именно вопросов построения систем отображения информации в ситуационном центре. Этот анализ базируется на исследованиях сущности ситуационного управления и его особенностей с точки зрения информации и схем ее обработки. Гибкость управления, обеспечиваемая ситуационным подходом к управлению, влечет за собой необходимость получения, переработки и отображения значительных объемов разнородной информации. Поэтому создание ситуационного центра требует использования самых современных методов сбора, обработки, анализа и отображения информации, а также технологических и технических средств, поддерживающих выполнение функциональных задач.

В отсутствие общепринятого подхода к определению ситуационного центра необходим анализ этого понятия и выделения его практических особенностей, которые могут повлиять на исследования по созданию ситуационных центров и систем отображения в них. В рамках исследований автором предложен подход к определению ситуационного центра как объекта, имеющего разные представления с нескольких точек зрения. Такой же подход используется при определении таких сущностей, как «информатика» или «философия». Этот подход обусловлен большим числом существующих определений ситуационного центра, обусловленным разнообразным опытом определяющих его субъектов.

Рис. 1. Классификации ситуационных центров

Проведенное исследование практических реализаций ситуационных центров в части систем отображения информации включает в себя анализ существующих классификаций ситуационных центров (рис. 1) и опыта создания ситуационных центров в государственных структурах и крупных корпорациях. Рассмотрены лишь те классификации, которые имеют отношение к системам отображения информации и не ограничивают использование визуализирующих технологий.

Анализ опыта создания ситуационных центров выделяет, во-первых, важность вопросов взаимной интеграции информационно-аналитической системы ситуационного центра с его организационной структурой. Это связано с тем, что ситуационный центр не является самостоятельным инструментом и может лишь предложить варианты решения проблемы. Кроме того,

ситуационные центры создаются для конкретных лиц, принимающих решение, имеющих собственные привычки и представления о том, как должно приниматься решения. Во-вторых, подчеркивается критичность требований, которые возникают к техническому компоненту ситуационного центра по причине критичности его приложений. Выход оборудования из строя может лишить возможности принимать решения, особенно в условиях кризисной ситуации. В-третьих, формулируется условие неполноты информации при создании систем отображения информации, что должно быть учтено при ее проектировании.

На основании проведенного анализа предметной области обосновывается формализованная задача построения системы отображения информации в ситуационном центре как задача сбора и переработки информации, включающая в себя несколько этапов (рис. 2).

Рнс. 2. Формализованная задача построения системы отображения информации в ситуационном центре

На основании формализованной задачи построения системы отображения информации в ситуационном центре складываются цели и задачи исследования.

Во второй главе формируется комплекс взаимоувязанных методов, позволяющих обеспечить решение задач, выделенных на схеме (рис. 2). Структура главы повторяет перечень пунктов, представленных на этой схеме.

На основании функционального устройства системы отображения информации предложен метод обоснования перечня параметров, которые

важны с пользовательской точки зрения и влияют на процессы проектирования, инсталляции, эксплуатации, сервисного отображения и модернизации. Анализ функционального устройства системы отображения информации предложен в приложении к диссертации и основывается на существующих средствах отображения информации, используемых в ситуационных центрах.

Рис. 3. Требования к системе отображения информации в ситуационном центре

При помощи сформированного перечня параметров и структурно-функционального представления ситуационного центра обосновывается метод построения и обоснования перечня требований к системе отображения информации в ситуационном центре. Все требования делятся на четыре группы: эргономические, функциональные, системотехнические и экономико-правовые (рис. 3). Важно, что процесс обоснования требований может как расширить, так и сузить перечень используемых параметров системы отображения информации.

Как было выделено в актуальности исследования, одной из важных и не оптимально решаемых задач при построении систем отображения является проектирование рабочего пространства и определение необходимых размеров экрана с учетом количества наблюдателей, размеров помещения, отображаемого контента. Часто рабочие места располагаются в неудобном для наблюдения месте относительно экрана: либо слишком близко, либо слишком далеко, либо под слишком острым углом к поверхности экрана.

Для решения этой задачи разработан метод установления аналитических зависимостей, связывающих между собой параметры: размеры и разрешение экрана, количество рабочих мест, диаметр помещения, информативность отображаемого контента.

Базой для этих зависимостей служат численные рекомендации нормативно-технических документов, а также результаты аналитической и комбинаторной геометрии. Полученные зависимости позволяют определить

неизвестные параметры системы «экран, наблюдатели, помещение» из известных параметров этой же системы. На основании этих зависимостей построены таблицы, которые позволяют производить оценку необходимых параметров. Эти таблицы приведены в приложении к диссертации.

Рис. 4. Область наилучшего наблюдения

Суть разработанного метода оценки параметров заключается в построении области наилучшего наблюдения для экрана и вычислении ее площади, формы и размеров с учетом ограничений параметров наблюдения, заданных в нормативно-технических документах. В диссертации показано, что область наилучшего наблюдения представляется в виде замкнутой фигуры в пересечении двух кругов и внутри угла между двумя прямыми (рис. 4). Под областью наилучшего наблюдения подразумевается область в пространстве, удовлетворяющая нормативно-техническим документам. Далее используется представление области наилучшего наблюдения в координатной плоскости, где середина экрана совпадает с началом координат, ось абсцисс параллельна плоскости экрана, а ось ординат параллельна оси симметрии экрана. Методами аналитической геометрии вычисляются координаты точек А, В, С и Е, которые описывают область наилучшего наблюдения.

Пусть Ш — ширина экрана, И — проектное расстояние наблюдения, а — угол наблюдения, Р — диаметр помещения, I — информативность контента, N — количество рабочих мест. В этих обозначениях получены следующие аналитические зависимости:

С

о

• площади области наилучшего наблюдения

Зонн = ^(Ж, О, а) = -(0йп2а-1¥)(0-И'Ща+\1о2

(1);

максимальной площади наилучшего наблюдения при ограничениях со стороны помещения (рис. 5)

= F(P, а,,) Л1 (sin 2а + Д

™х v 2 193 193 V 193 (2);

• максимального количества рабочих мест при ограничении со стороны помещения (рис. 6)

к, гт 74 п ЛА с- р ,193sin2ar—\/7 , „ . yf¡.,.

N = Р, а, /) = 0,44 • S,„ +—(-+ 2а - arcsin —) +1

'"" 3,6 193 sin а 193 (3).

• минимальной необходимой ширины экрана при наличии ограничений со стороны помещения

Wm¡„ = F(P, 1) = P-CÍP-С1Ш

• минимальной необходимой ширины экрана при отсутствии ограничений со стороны помещения и наличии ограничений со стороны количества наблюдателей (рис. 7)

^(1935т2а-л/7)(193-77.с^а + л/193Т^7) (5).

В диссертации выполнен качественный анализ этих соотношений. Благодаря полученным зависимостям обосновываются необходимые значения параметров рабочего пространства системы отображения информации. Эти значения могут служить отправной точкой для их дальнейшего изменения в сторону, нужную для особенностей инсталляции, например, за счет ухудшения условий наблюдения. В этом случае подобные корректировки могут быть проконтролированы с помощью сравнения с условиями «наилучшего наблюдения» на основе полученных в диссертации аналитических зависимостей.

Площлдь ОНН, м*

Информативность 1,10'

Рис. 5. Площадь ОНН в зависимости от информативности I при Р=10 м и различных значениях угла а

Количество раб. местМ

.»у

-45(рэд —30 град »15 град

10 11 11

Диаметр помещения Р, м

Рис. 6. Максимальное количество рабочих мест в зависимости от диаметра помещения Р при 1=3000 и различных значениях угла а

Рис. 7. Минимальная ширина экрана W в зависимости от информативности I при N=10 и при различных значениях угла а

Второй ключевой задачей при построении системы отображения информации является выбор технологии средств отображения и системотехнических решений. На практике чаще встречается обоснование выбранного по неформализованным критериям решения, а не полноценный выбор, направленный на получение оптимального с точки зрения критерия эффективности системотехнического решения. Решение задачи выбора представлено в диссертации виде следующей совокупности шагов.

1. Анализ особенностей системы ценностей и ее внутренних связей, реализующих критерий эффективности.

2. Анализ рациональности и ее базовых аксиом. Выбор базовой аксиомы для выбора оборудования с учетом специфики ситуационных центров.

3. Анализ задачи многокритериального выбора оборудования в условиях ситуационного центра.

4. Анализ существующих методов выбора. Оценка их применимости к выбору оборудования. Составление перечня требований к разрабатываемому методу выбора.

5. Разработка нового метода выбора с учетом составленного на предыдущем шаге перечня требований к методу, его математическое обоснование. Приложение общетеоретических моделей к задаче выбора. Формальная структура нового метода выбора и его сравнение с существующими методами выбора.

Система ценностей субъекта выбора служит базой для построения критериев эффективности. Основным затруднением в этом процессе становится взаимоувязка между собой компонентов системы ценностей. В этом случае происходит либо формирование таких связей на основании опыта, убеждений, условий задачи, либо необходимо принять решение о невозможности сравнения некоторых компонентов системы ценностей при решении данной задачи.

Выполненный в диссертации анализ понятия системы ценностей формулирует ее три основные особенности:

• нелинейный (логарифмический) характер;

• локальный характер, являющийся проекцией глобальной системы ценностей на локальные условия при выборе;

• частичная связность (наличие отдельных трудно связываемых между собой компонентов).

Проведенные исследования применения понятия «рациональность» к решению проблемы выбора показывают слабость аксиомы «наилучшего элемента», позволяющей выделить единственный, наиболее эффективный вариант, но лишь в условиях доступности всей необходимой информации. Поэтому для решения проблемы выбора оборудования и разработки нового метода предлагается использовать аксиому рациональности «нехудшего элемента», которая позволяет сужать круг выбора на основании лишь одного негативного факта об одной или нескольких альтернативах. Такой метод является более эффективным и с точки зрения обработки информации. Кроме того, аксиома нехудшего элемента позволяет повысить внимание к слабым местам альтернатив, что важно в условиях критичности требований в ситуационном центре.

Анализ проблемы выбора оборудования и системотехнических решений показывает, что эта задача, во-первых, является в достаточной мере объективной по причине наличия большого числа параметров, измерение которых регламентируется нормативно-техническими документами. Во-вторых, проблема выбора оборудования не является задачей ранжирования и

не требует определения порядка на множестве худших альтернатив, что, по логике вещей, должно делать ее проще, чем задачу ранжирования.

На основании проведенных исследований понятий рациональности и системы ценностей сделан вывод, что формирование критериев эффективности для решения проблемы выбора оборудования или системотехнических решений должно опираться на некоторую локальную область связности в системе ценностей. А в условиях критичности требований к техническому компоненту ситуационного центра и, в частности, к системам отображения информации первичным критерием должно быть безусловное соответствие выбранной альтернативы построенному перечню требований.

Анализ существующих методов решения проблемы выбора показывает их следующие особенности:

• предполагают полноту информации о критериях и альтернативах;

• не предполагают корректировки условий задачи с учетом возникающих и усиливающихся требований;

• склонны к слабостям использования численного аппарата: о проблема выбора весов для параметров;

о проблема нормирования.

• решают избыточную задачу ранжирования, а не выбора;

• результат базируется на положительных сторонах альтернатив, серьезные недостатки могут быть потеряны в массе положительных качеств.

С учетом проведенного анализа рациональности, системы ценностей, задачи выбора оборудования, недостатков существующих методов производится разработка нового метода многокритериального выбора системотехнических решений и технологий. В рамках разработки для обоснования нового метода используется математический аппарат, применяемый в компьютерной алгебре при решении проблем, связанных с символьными выражениями. Рассматривается понятие схемы симплификации как общетеоретическая схема решения задач упрощения. Схема симплификации представляет собой тройку (А, Я), где А — частично упорядоченное множество, «~» — отношение эквивалентности на множестве А, Я — множество симплификаторов, действующих на множестве А. Каждый симплификатор из множества Я может переводить любой элемент из А в эквивалентный и более простой в смысле действующего на А частичного порядка, либо оставлять элемент на месте. Множества А и Я в общем случае могут быть бесконечными.

Принципиально новым подходом к решению проблемы выбора является ее представление в качестве схемы симплификации. В качестве

основного множества А рассматривается множество подмножеств альтернатив, в качестве отношения эквивалентности — идентичность решения проблемы выбора для двух подмножеств альтернатив, а в качестве множества симплификаторов — множества условий и требований. В этих определениях сформулированы условия, которые достаточны для замкнутости этой схемы симплификации, а именно попарная независимость симплификаторов.

Параметр р

[А,С}

Р<-

\л,в,с)

{А я, с}

{А, В, С} - набор альтернатив

{л, в,с] {Я в, с\ Р.С] {5}

{л, в, с] [л,в,с\ (2, в, с} {Яс}

[л, в, Ц р.а.с) {Я я, с}

Параметр а

Нет ограничений

Рис. 8. Практическая реализация метода выбора на основе схем симплификации

На базе математического обоснования, сформулированных подходов к определению критериев эффективности, разрабатывается практическая конструкция метода выбора оборудования на основе схемы симплификации. В методе используется анализ негативной информации, что позволяет ему быть использованным и в условиях неполноты информации (рис. 8). В практической реализации общей схемы метода выбора оборудования на основе схемы симплификации в качестве первичного критерия предлагается критерий соответствия требования условиям задачи, а в качестве вторичного критерия — область связности системы ценностей, к которой принадлежит параметр совокупной стоимости владения с учетом поломок.

Формальным образом метод может быть представлен в качестве следующей последовательности шагов. При этом подразумевается, что предварительно сформирован перечень попарно независимых требований и перечень альтернатив.

1. Построение пространства требований на основании обоснованных перечней параметров к технологии или системотехническому решению. Каждой точке пространства сопоставляется некоторое формальное условие задачи по выбору оборудования.

2. Разбиение построенного пространства требований на области, в которых множество решений из общего списка альтернатив остается неизменным внутри каждой области. Для этого производится последовательное построение областей для каждого отдельного параметра и соединение результатов в едином пространстве (рис. 8). Визуализация такого пространства может быть сделана в виде таблицы.

3. Погружение требований исходной задачи в пространство требований, определение области, в которую попала текущая задача и ее ранга % — количества альтернатив, которые удовлетворяют условиям задачи в этой области.

4. В зависимости от ранга области х. куда попала текущая задача, произвести анализ условия задачи с точки зрения необходимости расширения перечня альтернатив, усиления требований, расширения перечня требований. В результате может быть осуществлен переход задачи из одного состояния в другое, расширение перечня альтернатив, отказ от решения задачи в данных условиях. Данный шаг может иметь итерационный характер. Выходом из этого шага могут быть 3 условия:

• отсутствие альтернатив (ранг области, куда попала задача х=0);

• необоснованность расширения перечня требований или их усиления

(их> 1);

• текущая постановка задачи находится в области с рангом %=1 (целевое значение).

5. В случае если окончание анализа на предыдущем шаге закончилось с положением задачи в области с рангом х>1, то необходимо использовать вторичный критерий, опирающийся на некоторую область связности системы ценностей. Например, может быть использована область связности системы ценностей, к которой принадлежит совокупная стоимость владения с учетом поломок. К этой же области связности могут быть присоединены организационные, временные, пространственные ресурсы за счет объективной ценности тех или иных ресурсов.

Выполненный сравнительный анализ разработанного метода выбора на основе схемы симплификаций с существующими методами выбора показывает его уникальные преимущества и возможности для решения не только проблем выбора, но и задач, связанных с оптимизацией деятельности проектных

организаций. Важно, что разработанный метод учитывает все слабости существующих методов выбора, сформулированные ранее.

Разработанный метод выбора на основе схем симплификаций предлагается применить к выбору как технологии, так и системотехнических решений. Эти задачи отличаются перечнями симплификаторов, участвующих в решении проблемы выбора. Выделение выбора технологии в отдельный этап обосновывается повышением эффективности решения проблемы выбора, так как исключение неподходящих технологий может исключить из рассмотрения значительное количество системотехнических решений, построенных на этих технологиях.

В третьей главе предложено практическое обоснование комплекса полученных методов для построения систем отображения информации в ситуационном центре.

На первом этапе предложено представление ситуационного центра в качестве совокупности трех приложений: центра наблюдения, ситуационного зала, кабинета руководителя. Такое представление ситуационного центра основывается на классификации ситуационных центров по типу, масштабу и решаемым задачам. Данное разделение может быть также обосновано с помощью характеризующих параметров и классификации приложений ситуационного центра по ним. Одним из важных параметров является степень обработки информации, которая представляется оперативному штабу ситуационного центра для принятия решения. В центре наблюдений, как правило, используется наименее формализованная информация, а в кабинете руководителя, наоборот, — лишь ключевые критерии и аспекты информации, необходимой для принятия решения. Приложения также определяют режим работы (круглосуточный или некруглосуточный).

На втором этапе предложено обоснование перечня параметров системы отображения информации на основе ее функционального устройства. Перечень параметров подробно рассмотрен в приложении к диссертации, а в рамках работы сформулирован лишь список параметров, разбитый по блокам функционального устройства системы отображения информации. Те параметры, которые относятся к нескольким компонентам системы отображения, вынесены в общесистемные.

Раздел, посвященный обоснованию требований к системам отображения информации, использует разделение всех систем отображения на две категории: коллективного и индивидуального использования. Основанием для такого деления служат различные требования к средствам отображения для каждой категории. С помощью предложенной во второй главе методики

формулируется три перечня требований к каждой категории систем отображения: эргономические, функциональные и системотехнические.

Практический анализ аналитических зависимостей между параметрами системы «экран, наблюдатели, помещение», разработанных во второй главе, оценивается с позиций его применимости к различным приложениям ситуационного центра. В частности, сформулирована значимость полученных результатов для ситуационного зала и диспетчерской, где применяются коллективные системы отображения информации. В меньшей степени полученные оценки важны для кабинета руководителя, где построение системы отображения базируется на требованиях к системам отображения информации индивидуального использования.

Практические рекомендации по использованию метода выбора на основе схем симплификаций предложены в рамках решения задачи выбора технологии для каждого приложения ситуационного центра и системотехнических решений.

При решении задачи выбора технологии в качестве симплификаторов используются те требования и параметры к системам отображения информации, которые относятся к технологии или характеризуют ее. В результате сделан вывод, что для диспетчерской наиболее предпочтительной может считаться проекционная технология, для ситуационного зала — проекционная, плазменная и жидкокристаллическая технологии, для кабинета руководителя — жидкокристаллическая.

Проблема выбора системотехнических решений с помощью метода выбора на основе схем симплификаций заключается в определении требований к системе отображения информации и дальнейшему анализу этих требований в таблице, строками которой являются симплификаторы, а столбцами — альтернативы. Построение этой таблицы является основной задачей при решении проблемы выбора с помощью метода на основе схем симплификаций.

Практическим обоснованием комплекса взаимоувязанных методов является решение трех классов практических задач, связанных с построением систем отображения информации в ситуационных центрах. Весь перечень задач предложено разделить на три класса.

1. Полная определенность — известно помещение и параметры системы отображения информации, необходимо определить, как ее расположить, какими свойствами будет обладать ситуационный центр и сколько рабочих мест для должностных лиц может быть размещено.

2. Частичная определенность — есть только помещение, необходимо выбрать систему отображения информации, удовлетворяющую условиям,

требованиям и необходимому количеству должностных лиц, с ограничениями на стоимость и без них. 3. Частичная неопределенность — есть требования к необходимому количеству должностных лиц; необходимо выбрать помещение, тип и параметры системы отображения информации, с ограничениями на стоимость и без них.

Решение задач каждого класса представляет собой последовательность шагов, выполнение которых опирается на полученный во второй главе комплекс взаимоувязанных методов. Основное отличие в решении трех классов задач заключается в использовании различных аналитических зависимостей.

В разделе практических рекомендаций описаны методические подходы к оценке информативности контента. Этот параметр является определяющим для определения параметров области наилучшего наблюдения. Рассмотрены четыре различных случая, в каждом из которых информативность контента может быть оценена на основании имеющихся данных об отображаемом контенте или соотношении размеров имеющихся в распоряжении экрана и помещения.

В заключении приводятся основные результаты, полученные в работе. В приложения вынесены поясняющие и вспомогательные материалы.

Основные результаты работы

1. Проведен анализ предметной области исследования, включая особенности ситуационного анализа, понятие ситуационного центра (СЦ) и задачи построения систем отображения информации (СОИ) в СЦ.

2. На основании опыта построения СЦ в государственных структурах и крупных корпорациях, а также анализа существующих классификаций СЦ предложен подход к его определению, основанный на многофункциональном характере СЦ, и

3. Сформулированы основные особенности построения СОИ в СЦ как одной из его составных частей с учетом основных задач, которые необходимо решить для повышения качества функционирования СЦ.

4. Обоснована формализованная постановка задачи, суть которой заключается в следующем: необходимо осуществить выбор такой совокупности параметров системы отображения информации ситуационного центра, которая при заданных исходных условиях позволила бы создать СОИ на базе альтернативы (варианта системотехнических решений) из множества возможных альтернатив, удовлетворяющей заданным требованиям и обеспечивающей наилучшее значение выбранного показателя критерия

эффективности. На основании полученной формализованной схемы сформулированы цели и задачи диссертационного исследования.

5. Сформирован методический аппарат как целостный комплекс взаимоувязанных методов и методик, необходимый для решения задач выбора и построения СОИ в СЦ.

6. Предложен метод обоснования требований к СОИ в СЦ на базе его структурно-функционального представления, обеспечивающий создание ряда требований, возникающих со стороны информационно-аналитического, технологического компонентов СЦ, сотрудников СЦ, экономической ситуации и нормативно-правовой базы.

7. Разработан метод обоснования основных параметров СОИ на основе ее функционального устройства, обеспечивающий построение перечня параметров, необходимых при проектировании, инсталляции, эксплуатации, сервисном обслуживании и модернизации СОИ в составе СЦ.

8. Разработан метод обоснования значений основных параметров экрана, помещения и количества рабочих мест на основе аналитических зависимостей между указанными величинами, полученных с использованием нормативно-технических документов, методов комбинаторной и аналитической геометрии. Полученные зависимости позволяют увязать перечисленные параметры с информативностью контента, отображаемого на экране, и в различных условиях определять значения одних параметров через известные значения других.

9. Разработан и обоснован с математической точки зрения метод выбора на базе схемы симплификации, учитывающий особенности построения критериев эффективности, задачи выбора оборудования, недостатки существующих методов выбора. Разработанный метод выбора может быть применен и в условиях неполноты информации, что является одним из нормальных условий выбора оборудования.

10. Обоснована возможность применения метода выбора на базе схемы симплификации к выбору технологии СОИ и системотехнических решений.

11. Показано, что СЦ может быть представлен в качестве совокупности трех приложений: диспетчерского пункта (дежурной службы), ситуационного зала и кабинета руководителя. Такое представление обосновано с помощью классификации по сложности, масштабу и решаемым задачам и выделения характеризующих параметров приложений.

12. Обоснованы перечни параметров и требований к СОИ в СЦ, использующие функциональные представления как СОИ, так и СЦ.

13. Обоснован выбор технологии СОИ для каждого из приложений СЦ с помощью метода выбора на базе схемы симплификации. Симплификаторами являются те параметры СОИ, которые определяются технологией и характеризуют ее.

14. Показаны примеры выбора системотехнического решения для ситуационного зала с известными параметрами помещения, информативности отображаемого контента и количества рабочих мест.

15. Рассмотрены и классифицированы практические задачи по построению СОИ в СЦ. Для каждого класса задач предложена последовательность решения и приведен пример с численными значениями, использующие комплекс взаимоувязанных методов и обосновывающие его целостность.

Публикации по теме работы:

1. Чупраков К.Г. Технологический анализ коллективных средств отображения в ситуационном центре // Автоматизация в промышленности, № 11, 2009, с. 27-30.

2. Зацаринный A.A., Чупраков К.Г. Некоторые аспекты выбора технологии для построения систем отображения информации ситуационного центра // Информатика и её применения. 2010, № 3, с. 62-71. (Личный вклад автора — разработка методического подхода к выбору технологии, формирование перечня параметров, таблицы значений, обоснование метода выбора).

3. Чупраков К.Г. Методические подходы к обоснованию решений по размещению средств отображения информации в ситуационном центре // Материалы XXXVII международной конференции и дискуссионного научного клуба «Информационные технологии в науке, образовании, телекоммуникации и бизнесе» (IT + S&E'IO), Украина, Крым, Ялта-Гурзуф, 20-30 мая 2010 г, с 53-55.

4. Чупраков К.Г. Между «цифрой» и «аналогом». Обзор современных стандартов телевидения // Hard'n'Soft, 2006, №7, с.80-87.

5. Королев О.И, Чупраков К.Г. Мастера яркого цвета // Hard'n'Soft, 2006, №11, с. 84-87. (личный вклад автора — разделы "общие технические моменты", "комфорт и функциональность").

6. Чупраков КГ. Погружение в пространство цвета // Hard'n'Soft, 2007, №4, с.68-73.

7. Чупраков К.Г. Техника больших экранов. Обзор проекционных технологий // Hard'n'Soft, 2010, №10, с. 84-87.

Подписано в печать: 30.09.10 Объем: 1,5 усл.л. Тираж: 100 экз. Заказ № 769156 Отпечатано в типографии «Реглет» 119526, г. Москва, пр-т Вернадского,39 (495) 363-78-90; www.reglet.ru

Термины и условные обозначения.

Введение.

Глава 1. Анализ вопросов построения систем отображения информации для современных ситуационных центров.

1.1. Анализ метода ситуационного управления, его основных задач и особенностей

1.1.1. Обоснование применения ситуационного подхода к управлению.

1.1.2. Анализ определений ситуационного центра, их основных особенностей.

1.1.3. Анализ проблемы построения системы отображения информации как важной задачи создания ситуационного центра.

1.2. Анализ известных ситуационных центров в части построения систем отображения информации.

1.2.1. Анализ существующих классификаций ситуационных центров.

1.2.2. Анализ основных проблемных вопросов при создании ситуационных центров в части систем отображения информации.

1.3. Обоснование постановки задач исследования.

Выводы.

Глава 2. Разработка методического аппарата для решения задач построения системы отображения информации для ситуационного центра.

2.1. Обоснование метода определения основных параметров системы отображения информации.

2.2. Обоснование метода определения общих требований к системам отображения информации.

2.3. Разработка метода к определению значений основных параметров экрана, помещения и количества рабочих мест.

2.3.1. Определение основных параметров системы «экран, помещение, наблюдатели».

2.3.2. Определение области наилучшего наблюдения для коллективного экрана и ее площади.

2.3.3. Определение количества рабочих мест в области наилучшего наблюдения.

2.3.4. Оценка максимальной площади области наилучшего наблюдения и наибольшего количества рабочих мест в этой области.

2.3.5. Оценка минимальной ширины активной поверхности экрана.

2.3.6. Оценка для разрешения экрана на основании необходимой информативности.

2.4. Анализ существующих методов обоснования критериев при решении проблемы выбора.

2.4.1. Анализ методических основ к обоснованию критериев эффективности.

2.4.2. Анализ использования понятия "рациональность" при построении критериев и решении проблемы выбора.

2.5. Исследование особенностей проблемы выбора оборудования.

2.5.1. Анализ основных проблем при решении проблемы выбора.

2.5.2. Исследование особенностей проблемы выбора оборудования.

2.6. Анализ существующих методов согласования многокритериального выбора.

2.6.1. Метод численного взвешивания.

2.6.2. Правило большинства.

2.6.3. Метод экспертного оценивания.

2.6.4. Метод диктатора.

2.6.5. Метод анализа иерархий.

2.7. Разработка метода выбора с помощью схем симплификаций.

2.7.1. Математическое обоснование разрабатываемого метода выбора на базе схем симплификаций с использованием графа Ньюмана.

2.7.2. Обоснование возможности применения схем симплификации к решению проблемы выбора

2.7.3. Разработка формальной структуры метода выбора на основе схемы симплификации.

2.7.4. Сравнительный анализ метода выбора на базе схем симплификаций с существующими методами многокритериального выбора.

2.8. Обоснование метода выбора технологии и системотехнических решений.

Выводы.

Глава 3. Обоснование практических рекомендаций для построения систем отображения информации в ситуационном центре на основе созданного комплекса методов.

3.1. Обоснование структуры ситуационного центра по приложениям.

3.2. Обоснование перечня параметров системы отображения информации.

3.3. Обоснование требований к системам отображения информации.

3.3.1. Требования к мониторам (системам отображения визуальной информации индивидуального пользования).

3.3.2. Требования к коллективному экрану.

3.4. Практическое обоснование зависимостей между параметрами экрана, помещения, количеством рабочих мест и информативностью контента.

3.5. Обоснование выбора технологии системы отображения для всех приложений ситуационного центра.

3.6. Обоснование выбора системотехнических решений системы отображения информации для одного из приложений ситуационного центра.

3.7. Обоснование разработанного комплекса методов для решения практических задач.

3.7.1. Класс задач №1, определенность.

3.7.2. Класс задач №2, частичная определенность.

3.7.3. Класс задач №3, частичная неопределенность.

Обычная и простая на вид фраза "действовать по ситуации" отражает основную суть ситуационного управления. Но для сложных объектов, которыми приходится управлять, понятие ситуации перерастает в огромный поток информации, который не в силах обработать в разумное время ни один человек. Поэтому растет востребованность систем управления на базе ситуационного подхода. Это влечет за собой большое число направлений научных изысканий, которые позволили бы систематизировать и решить вопросы создания, эксплуатации и развития СЦ.

СЦ в России начали появляться относительно недавно — около 20 лет назад внутри силовых и государственных структур. И если первые реализации наталкивались на большое число проблем, мешающих функционированию СЦ в полном режиме, то СЦ, создаваемые уже в третьем тысячелетии, учли опыт предыдущих инсталляций и обеспечили мощный организационно-управленческий инструмент в руках руководителей государственных структур и крупных корпораций. Эффективность СЦ сделала его предметом интересов таких структур, как Администрация Президента РФ, Минобороны, МЧС, МВД, ФСО, ФСБ, ФТС, Газпром, ЦБ РФ, и многих других.

Внедрение и развитие СЦ в эти структуры стало возможным благодаря бурному развитию информатики и информационных технологий в России в течение нескольких последних десятилетий. Большой вклад в направлении разработок и внедрения информационных технологий в государственные структуры и крупные корпорации с учетом специфики РФ внесли российские ученые: И.А. Мизин, И.А. Соколов, Н.И. Ильин, A.B. Старовойтов, И.Н. Синицын, В.И. Будзко, A.A. Зацаринный, A.B. Босов, Э.Р. Корепанов.

Вопросы теоретических исследований, на которые опирается построение СЦ, разрабатывались как иностранными специалистами по проблемам управления: Р.Джонсон, Ф. Каст, Д. Розенцвейг, П. Друкер, П. Лоуренс, Д.

Лорш, Р. Моклер, — так и отечественными учеными: Д.А. Поспелова, Ю.И. Клыкова.

Одним из ключевых вопросов, касающихся как процессов самого управления, так и темы данной работы, является проблема выбора. Отстутствие универсальных методов ее решения было доказано К. Эрроу. Разработки, исследования и систематизация частных методов решения проблемы выбора проделаны в трудах Б.Г. Миркина, О.И. Ларичева, Т. Саати. Применение алгебраического аппарата в данной работе основано на работах В.Н. Латышева, П. Кона.

Анализ литературы, посвященной СЦ и информационным системам в целом, внедряемым и используемым на территории РФ, выявил следующие особенности:

• необходимость максимально полного использования российских разработок в сфере информатики для развития области [1].

• Многообразие СЦ и отсутствие единой точки зрения на понятие и концепцию. Наличие различных подходов к определению СЦ, обусловленных видом деятельности определяющего субъекта [32].

• Необходимость баланса между централизацией компонентов вычислительно-аналитических систем и децентрализацией. Децентрализация необходима для обеспечения более высокой степени отказо- и катастрофоустойчивости, централизация обусловлена более эффективным использованием ресурсов и обеспечивает более высокий уровень информационной безопасности [5], [14], [15].

• Критичность приложений влечет за собой критичность требований к средствам поддержки этих приложений [13].

• Процесс накопления, расширения и углубления знаний о создаваемой информационной системе не заканчивается на этапе формирования технического замысла, но продолжается в процессе решения проблемы построения, эксплуатации. Это свидетельствует о неполноте информации на каждый момент времени жизненного цикла информационной системы [6].

В [1] выявлены следующие задачи, необходимые для повышения эффективности разработки, внедрения и использования информационных систем:

• создание эффективных методов проектирования информационных систем;

• разработка технологий аналитической обработки информации в реальном времени, включая интеграцию больших объемов информации, статистическую обработку, моделирование и прогнозирование.

Первая задача определяет необходимость проведения исследовательских работ, направленных на их проектирование, осложненных неполнотой информации, повышенными требованиями к средствам поддержки информационной системы. Особое внимание при проектировании информационных систем следует уделять существующей нормативно-технической базе, в том числе и стандартам. В результате этого должны быть обеспечены повышенные возможности интеграции систем, улучшена эффективность использования ресурсов и созданы условия для безопасного и удобного взаимодействия человека с информационной системой. Вторая задача напрямую относится к задачам, решаемым в СЦ, и потому отражает необходимость создания таких центров. Поэтому количество СЦ увеличивается с каждым годом.

Взаимосвязь между информационной системой и человеком строится, в первую очередь, на основе зрительной системы, и поэтому при реализации СЦ необходимо построение производительных СОИ. По причине предельных нагрузок на человека при обработке огромных объемов информации в СЦ, правильно спроектировать и выбрать СОИ становится одной из важных задач создания СЦ. Важность этой задачи обосновывается также критичностью требований к СОИ и необходимостью обработки больших объемов информации для анализа условий, ограничений и возможностей создания СОИ.

Несмотря на значительный опыт создания ситуационных центров, построение систем отображения информации в них вызывают большое число вопросов. Во-первых, это касается использования коллективных экранов и расположения рабочих мест. Некоторые АРМы оказываются расположенными таким образом, при котором невозможно разобрать изображение на экране. Примером тому служит реализация ситуационного центра МЧС, где часть рабочих мест расположена под слишком острым углом к экрану (рис. 1). А в другом случае, наблюдение с некоторых рабочих мест затруднено слишком большим расстоянием до экрана (рис. 2).

Во-вторых, большое число вопросов вызывает выбор оборудования, который опирается на возможности бюджета: при наличии достаточного числа средств выбирается самое дорогое и функциональное решение, а при их отсутствии — самая простая и, зачастую, не удовлетворяющая требованиям система. Поэтому необходим методический аппарат, который бы позволил корректно построить систему отображения информации с учетом удобства наблюдения и оптимальности выбора средств отображения.

Оказывается, что исследования, включающие в себя результаты, которые могут быть использованы при построении систем отображения, не решают эту задачу как целостную. Анализ научных работ и публикаций указывает на наличие двух вполне независимых друг от друга направлений исследований. Первая группа трудов рассматривает вопросы создания моделей и технологий визуализации, предлагая способы построения контента. Вторая группа оценивает возможности средств и технологий отображения информации, лишь косвенно затрагивая соответствие требований, возникающих в СЦ, к системам отображения. Таким образом, ни одна из ветвей исследований не разрабатывает методический аппарат, необходимый для эффективного и корректного построения систем отображения информации в ситуационных центрах.

Рис. 2. Неудобство наблюдения вызвано большим отдалением от экрана

Рис. 3. Актуальность исследований диссертации.

Поэтому тема диссертационной работы, направленной на обоснование и разработку методов, обеспечивающих выбор основных системотехнических и технологических решений, а также выбор оборудования для построения СОИ на основе требований, предъявляемых к СЦ, и особенностей их функционирования, является актуальной (рис. 3).

Объектом исследования являются СОИ в СЦ, а предметом исследования — системотехнические вопросы, направленные на эффективное построение СОИ в СЦ с учетом комплекса требований и условий, в условиях неполноты информации. Целью диссертации является анализ, обоснование и разработка комплекса взаимоувязанных методов, направленных на системное решение задач по построению систем отображения информации в СЦ с учетом как особенностей и возможностей средств отображения информации, так и специфики функционирования СЦ.

Развитие информационно-аналитических моделей оказывает влияние и на развитие СОИ, повышая требования со своей стороны. Поэтому необходимы исследования, которые позволили бы СОИ не стать "узким местом" в информационной системе СЦ. Для достижения поставленной цели в диссертации решаются следующие научные задачи:

• обоснование требований к построению систем отображения информации на основе анализа основных особенностей ситуационных центров;

• разработка комплекса взаимоувязанных методов и методик, обеспечивающих многокритериальный выбор технологий, систем отображения и параметров оборудования для их реализации;

• обоснование практических рекомендаций по построению системы отображения информации в СЦ с учетом совокупности исходных данных и требований, возможностей средств и технологий отображения информации, на основании разработанного комплекса взаимоувязанных методов и методик.

В качестве методов исследований в работе используются принципы и результаты системного анализа, исследования операций, дедуктивной логики, теории вероятностей, аналитической и комбинаторной геометрии, компьютерной алгебры.

Основой для практических рекомендаций стало участие автора в разработке СОИ для ситуационных центров, залов совещаний, заседаний, а также проводимый в течение нескольких лет анализ возможностей и тенденций развития средств отображения информации для профессионального использования.

Научная новизна диссертационного исследования определяется следующими результатами:

• разработан метод выбора технологий и оборудования, основанный на результатах компьютерной алгебры, обеспечивающий выбор технологий и оборудования в условиях неполноты информации и возможных корректировок перечней условий и требований;

• предложен методический подход к обоснованию параметров системы отображения информации на основании ее функционального строения, обеспечивающий системный анализ характеристик системы отображения, важных на момент проектирования, инсталляции, эксплуатации, сервисного обслуживания и модернизации;

• получены аналитические зависимости для определения основных параметров системы отображения информации при наличии ограничений со стороны помещения, количества наблюдателей на основе эргономических рекомендаций, содержащихся в нормативно-технических документах, результатов комбинаторной и аналитической геометрии.

Практическая ценность результатов определяется, во-первых, тем, что разработанный комплекс методов решения задачи построения СОИ в СЦ обеспечивает системность решения этой проблемы и может быть использован в практической реализации СЦ в различных отраслях экономики. Во-вторых, разработанный метод решения проблемы выбора на основе схем симплификаций может быть использован и в других областях человеческого знания при решении схожих по характеру проблем выбора. Кроме того, результаты работы использованы при создании аудиовизуального комплекса с СОИ в СЦ МГИМО.

Для решения задач исследования сначала необходимо проанализировать основные проблемные вопросы построения СОИ в СЦ. Для этого предлагается рассмотреть суть ситуационного подхода к управлению, проанализировать определение СЦ. Вторым шагом исследования предметной области является анализ существующего опыта в построении СОИ в СЦ. При помощи проведенного анализа предлагается формализованная постановка задачи построения СОИ в СЦ, на основании которой ставятся цели и задачи дальнейшего исследования. Этому посвящена первая глава диссертационной работы.

Во второй главе анализируется, разрабатывается и обосновывается комплекс взаимоувязанных методов и методик, направленных на решение задач, поставленных в первой главе. Одной из ключевых задач является проблема выбора оборудования. Для ее решения анализируются существующие подходы к обоснованию критериев эффективности, понятие рациональности, существующие методы решения проблемы многокритериального выбора. Во второй главе также рассматривается комплекс методов и методик, который позволяет подготовить информацию для решения проблемы выбора.

Третья глава представляет собой обоснование практических рекомендаций к построению СОИ в СЦ на основании рассмотренного во второй главе комплекса взаимоувязанных методов и методик. Исследования завершаются несколькими практическими рекомендациями, которые, по мнению автора, могут упростить решение задач по построению СОИ.

Основные теоретические результаты и методы, представленные в данной работе, опубликованы в периодических изданиях "Информатика и ее применения" [27], "Автоматизация в промышленности" [29], которые входят в список рекомендованных ВАК России. Всего по теме диссертации опубликовано семь научных статей.

На защиту выносятся основные положения:

• методика обоснования параметров системы отображения информации на основании ее функционального устройства, важных при проектировании, инсталляции, эксплуатации, сервисном обслуживании и модернизации;

• методика обоснования требований к системам отображения информации для ситуационного центра, обеспечивающая подготовку перечней требований, необходимых для решения проблемы выбора технологии и оборудования;

• метод определения значений основных параметров системы «экран, помещение, наблюдатели» на основании разработанных аналитических зависимостей между параметрами этой системы;

• метод выбора на базе схемы симплификации, позволяющий осуществить выбор технологии и оборудования в условиях неполноты информации о требованиях и альтернативах.

Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, библиографического списка и шести приложений. Общий объем диссертации — 214 стр., в том числе 37 иллюстраций — 23 стр., 6 таблиц — 7 стр., приложений — 45 стр. Библиографический список состоит из 126 наименований на 9 стр.

Выводы

1. Показано, что СЦ может быть представлен в качестве совокупности трех приложений: диспетчерского пункта (дежурной службы), ситуационного зала и кабинета руководителя. Такое представление обосновано с помощью классификации по сложности, масштабу и решаемым задачам и выделения характеризующих параметров приложений.

2. Обоснованы перечни параметров и требований к СОИ в СЦ, использующие функциональные представления как СОИ, так и СЦ.

3. Обоснован выбор технологии СОИ для каждого из приложений СЦ с помощью метода выбора на базе схемы симплификации. Симплификаторами являются те параметры СОИ, которые определяются технологией и характеризуют ее.

4. Показаны примеры выбора системотехнического решения для ситуационного зала с известными параметрами помещения, информативности отображаемого контента и количества рабочих мест.

5. Рассмотрены и классифицированы практические задачи по построению СОИ в СЦ. Для каждого класса задач предложена последовательность решения и приведен пример с численными значениями, использующие комплекс взаимоувязанных методов и обосновывающие его целостность.

Заключение

Таким образом, выполненное диссертационное исследование позволило получить следующие теоретические и практические результаты.

1. Проведен анализ предметной области исследования, включая особенности ситуационного анализа, понятие ситуационного центра (СЦ) и задачи построения систем отображения информации (СОИ) в СЦ.

2. На основании опыта построения СЦ в государственных структурах и крупных корпорациях, а также анализа существующих классификаций СЦ предложен подход к его определению, основанный на многофункциональном характере СЦ, и

3. Сформулированы основные особенности построения СОИ в СЦ как одной из его составных частей с учетом основных задач, которые необходимо решить для повышения качества функционирования СЦ. i

4. Обоснована формализованная постановка задачи, суть которой заключается в следующем: необходимо осуществить выбор такой совокупности параметров системы отображения информации ситуационного центра, которая при заданных исходных условиях позволила бы создать СОИ на базе альтернативы (варианта системотехнических решений) из множества возможных альтернатив, удовлетворяющей заданным требованиям и обеспечивающей наилучшее значение выбранного показателя критерия эффективности. На основании полученной формализованной схемы сформулированы цели и задачи диссертационного исследования.

5. Сформирован методический аппарат как целостный комплекс взаимоувязанных методов и методик, необходимый для решения задач выбора и построения СОИ в СЦ .

6. Предложен метод обоснования требований к СОИ в СЦ на базе его структурно-функционального представления, обеспечивающий создание ряда требований, возникающих со стороны информационно-аналитического, технологического компонентов СЦ, сотрудников СЦ, экономической ситуации и нормативно-правовой базы.

7. Разработан метод обоснования основных параметров СОИ на основе ее функционального устройства, обеспечивающий построение перечня параметров, необходимых при проектировании, инсталляции, эксплуатации, сервисном обслуживании и модернизации СОИ в составе СЦ.

8. Разработан метод обоснования значений основных параметров экрана, помещения и количества рабочих мест на основе аналитических зависимостей между указанными величинами, полученных с использованием нормативно-технических документов, методов комбинаторной и аналитической геометрии. Полученные зависимости позволяют увязать перечисленные параметры с информативностью контента, отображаемого на экране, и в различных условиях определять значения одних параметров через известные значения других.

9. Разработан и обоснован с математической точки зрения метод выбора на базе схемы симплификации, учитывающий особенности построения критериев эффективности, задачи выбора оборудования, недостатки существующих методов выбора. Разработанный метод выбора может быть применен и в условиях неполноты информации, что является одним из нормальных условий выбора оборудования.

10. Обоснована возможность применения метода выбора на базе схемы симплификации к выбору технологии СОИ и системотехнических решений.

11. Показано, что СЦ может быть представлен в качестве совокупности трех приложений: диспетчерского пункта (дежурной службы), ситуационного зала и кабинета руководителя. Такое представление обосновано с помощью классификации по сложности, масштабу и решаемым задачам и выделения характеризующих параметров приложений.

12. Обоснованы перечни параметров и требований к СОИ в СЦ, использующие функциональные представления как СОИ, так и СЦ.

13. Обоснован выбор технологии СОИ для каждого из приложений СЦ с помощью метода выбора на базе схемы симплификации. Симплификаторами являются те параметры СОИ, которые определяются технологией и характеризуют ее.

14. Показаны примеры выбора системотехнического решения для ситуационного зала с известными параметрами помещения, информативности отображаемого контента и количества рабочих мест.

15. Рассмотрены и классифицированы практические задачи по построению СОИ в СЦ. Для каждого класса задач предложена последовательность решения и приведен пример с численными значениями, использующие комплекс взаимоувязанных методов и обосновывающие его целостность.

Многие из полученных результатов уже использованы на практике и доказали свою эффективность. Важно, что в процессе исследования получены те результаты, которые отвечают поставленным целям и задачам теоретического исследования.

1. Мизин И.А. Современное состояние проблематики интегрированных информационно-телекоммуникационных систем и сетей // Системы и средства информатики. Вып.9. - М.: Наука, 1996. - С. 11-22.

2. Мизин И.А. Развитие определений «информатика» и «информационные технологии». Препр. / ИЛИ АН СССР. M. 1991. - 21 с.

3. Мизин И.А. О концепции создания Российской общегогосударственной и региональных интегрированных сетей передачи информации // Системы и средства информатики. Вып.6. М.: Наука, 1995.- С. 5-27.

4. Соколов И.А., Сенаторов М.Ю., Быстрое И.И. Основные итоги и пути дальнейшего применения информационных и телекоммуникационных технологий в банке России. М.: ИЛИ РАН, 2006. - 66 с.

5. Соколов И.А., Киселёв Э.В., Синицин И.Н., Темное А.И. Принципы построения типовой ведомственной автоматизированной информационно-управляющей системы интегрированного типа // Системы и средства информатики. Вып. 10. М.: Наука, 2000. - С. 43-53

6. Соколов И.А., Будзко В.И., Сучков А.П. Принципы интеграции данных разнородного формата для обеспечения информационной деятельности эксперта-аналитика // Бизнес и безопасность в России («Инфофорум).2008. №49. - С. 98-99.

7. Соколов И.А., Полянский A.B., Киселёв Э.В., Сгшгщин И.Н., Темное А.И. Проблемы построения информационно-телекоммуникационных систем интегрированного типа // Системы и средства информатики. Вып. 11.-М.: Наука, 2001.С.5-23.

8. Ильин Н.И. Основные направления развития ситуационных центров органов государственной власти // ВКСС Connect! (Ведомственные корпоративные сети и системы). 2007. № 6 (45). - С.2-9.

9. Будзко В.И. Построение современных информационно-телекоммуникационных систем. Сборник научных докладов "Современные информационные технологии" // М.: Академия информациологии управленческих технологий, 2005

10. Будзко В.И. Выбор стратегий восстановления целостности крупномасштабной автоматизированной информационно-управляющей системы интегрированного типа // Системы и средства информатики. Спец. вып. М.: Наука, 2002. - С. 51-85.

11. Беленков В.Г., Будзко В.И., Сгшгщин КН. Проблемы создания катастрофоустойчивых крупномасштабных автоматизированных систем банковских расчетов // Системы и средства информатики. Вып. 12 М.: Наука, 2002. - С. 48-57.

12. Заг\аргмный A.A. Основные принципы- системного подхода при проектировании, внедрении и развитии современных корпоративных сетей // Системы и средства информатики. Вып. 12. М.: Наука, 2002. -С. 58-66.

13. Зацаргтный A.A. Организационные принципы системного подхода к разработке, проектированию и внедрению современных информационно-телекоммуникационных сетей // ВКСС Connect! (Ведомственные корпоративные сети и системы). 2007. № 1 (40). - С. 60-67.

14. Зацаринный A.A., Сучков A.B., Босов A.B. Ситуационные центры в современных информационно-телекоммуникационных системах специального назначения // ВКСС Connect! (Ведомственные корпоративные сети и системы). 2007. - № 5 (44). - С. 64-76.

15. Зацаринный A.A., Сучков A.B., Босов А.В Некоторые общие подходы к формированию функциональных требований к ситуационным центрам и их реализации // Системы и средства информатики. Вып. 20. М.: Наука, 2010.

16. Зацаринный A.A., Ионенков Ю.С. Некоторые аспекты выбора технологии построения информационно-телекоммуникационных сетей // Системы и средства информатики. Вып. 17. М.: Наука, 2007. - С. 5-16.

17. Зацаринный A.A. Особенности системного подхода к проектированию, внедрению и развитию современных корпоративных телекоммуникационных сетей, ВКСС Connect, Ведомственные корпоративные сети системы, № 3, 2002г. С. 110-116.

18. Зацаринный A.A. Теория и практика системного подхода. К 70-летию профессора Богатырева В. А. ВКСС Connect! (Ведомственные Корпоративные Сети и Системы), № 4 (43), 2007, С. 166-169

19. Зацаринный A.A., Ионенков Ю.С. Методика выбора технических средств для построения телекоммуникационных сетей // Системы и средства информатики. 2009. Т. 19. № 2. С. 4-14.

20. Зацаринный A.A., Чупраков К.Г. Некоторые аспекты выбора технологии для построения систем отображения информации ситуационного центра // Информатика и ее применения, 2010, № 3, с. 62-70.

21. Зацаринный A.A., Чупраков К.Г. Об одном подходе к обоснованию требований к компонентам оборудования ситуационного центра // Системы и средства информатики. Вып. 20. М. Наука, 2010 (в печати)

22. Чупраков КГ. Технологический анализ коллективных средств отображения информации в ситуационном центре // Автоматизация в промышленности, 2009, №11.

23. Чупраков К.Г. К вопросу о размещении коллективных средств отображения в ситуационном зале с заданными параметрами // Информатика и её применения. 2010, № 4 (в печати).

24. Филиппович А. Ю. Ситуационная система что это такое? // PCWeek/RE, 2003. №26.

25. Филиппович А.Ю. Интеграция систем ситуационного, имитационного и экспертного моделирования. //М.: "Эликс+", 2003 г.

26. Поппер, К. Логика и рост научного знания // М.: Прогресс, 1983 г.

27. Вентцелъ Е.С. Введение в исследование операций // М.: Советское радио, 1964 г.

28. Клыков Ю.И. Ситуационное управление большими системами. // М.: Энергия, 1984 г.

29. Клыков Ю.И. Семиотические основы ситуационного управления. М.: МИФИ, 1974 г.

30. Поспелов Д.А. Ситуационное управление. Теория и практика. // М.,"Наука", 1986 г.

31. Поспелов Д.А. Пушкин В.И. Мышление и автоматы. М.: Советское радио, 1972. 224 с.

32. Миркин Б.Г. Проблема группового выбора // М.: Наука. 1974 г.

33. Миркин Б.Г. Анализ качественных признаков и структур .М.: Статистика, 1980 г.

34. Декарт Р. Рассуждение о методе, чтобы хорошо направлять свой разум и отыскивать истину в науках. Диоптрика, Метеоры и Геометрия как приложения этого метода. // М.: АН СССР, 1953 г.

35. Аглуллин И.А. Смена управленческих парадигм в современных условиях. // Материалы научно-практической конференции "Информационно-аналитические средства поддержки принятия решений и ситуационные центры" М.: РАГС, 2006 г.

36. Афанасьев М.Ю., Суворов Б.П. «Исследование операций в экономике», М.: ИНФРА-М, 2003 г.

37. Бадалов А.Ю., Баранов A.B. Некоторые подходы к созданию ситуационных центров. Системы высокой доступности. №3-4, т.2, 2006. С.73-76.

38. Борель Э. Вероятность и достоверность // М.: Наука, 1964 г.

39. Ваганян Г.А. Виртуальный центр стратегического анализа (концепция, технология, системотехника) // Материалы научно-практической конференции "Ситуационные центры и перспективные информационно-аналитические технологии принятия решений" М.: РАГС, 2009 г.

40. Вачнадзе Р. Г., Маркозашвили Н. И. К вопросу об определении нечетких чисел // Сообщения АН ГССР. 1982. - Т. 108. №1. - С. 45-48.

41. Винберг Э.Б. Курс алгебры. М.: «Факториал Пресс», 2002 г.

42. Джонсон Р., Каст Ф., Розенцвейг Д. Системы и руководство (теория систем и руководство системами) // Пер. с англ. М.: Советское радио. 1971г.

43. Доган Э. Planar Systems: учет особенностей построения ситуационных центров // Материалы научно-практической конференции "Ситуационные центры и перспективные информационно-аналитические технологии принятия решений" М.: РАГС, 2009 г.

44. Кон П. Универсальная алгебра // М.: Наука. 1968 г.

45. Королев О. Чупраков К. Мастера яркого цвета // Hard'n'Soft, 2006, №11.

46. Котлер Ф. Основы маркетинга. Перевод с английского В. Б. Боброва // М.: Прогресс, 1991 г

47. Крапнвенко А.В. Технологии мультимедиа и восприятие ощущений //М.: Бином. Лаборатория знаний, 2009 г.

48. Ларичев О.И., А.И. Мечитов , Е.М.Мошкович , Е. М. Фуремс. Выявление экспертных знаний // М.: Наука, 1989 г.

49. Ларичев О.И. Наука и искусство принятия решений // М: Наука, 1979 г.

50. Ларичев О.И. Теория и методы принятия решений, а также Хроника событий в Волшебных Странах. // М.: Логос, 2000 г.

51. Латышев В.Н. Комбинаторная теория колец. Стандартные базисы. // М.: Издательство Московского государственного университета, 1988 г.

52. Лейбниц Г.В. Сочинения в 4 т., М.: Мысль, 1982.

53. Любимов Б., Вилкова Н. Рир-проекционные системы отображения на больших экранах // Электроника: Наука, Технология, Бизнес, 2008, № 5. С. 30-33.

54. Любимов Б.О., Никитский Ю.И. Вопросы построения цифровых систем отображения информации // Проблемы информатизации, 1995 г, №4. С. 32-33. С. 40-48.

55. Магнус Я.Р., Катышев П.К, Пересецкий А.А. Эконометрика // М.: «Дело», 2004 г.

56. Макаров И.М. Теория выбора и принятия решений // М.: Наука, 1987 г.

57. Мельников A.C. Основные принципы управления ситуационным центром Санкт-Петербурга // Материалы научно-практической конференции "Ситуационные центры и перспективные информационно-аналитические технологии принятия решений" М., РАГС, 2009 г.

58. Минаков Д. Видеостена универсальное средство отображения информации электроника. Экономический взгляд. // Электроника: Наука, Технология, Бизнес, № 5, 2007 г., № 5. С. 61-65.

59. Орловский С.А. Проблемы принятия решений при нечеткой исходной информации. М.: Наука. 1981 г.

60. Петров М.К. Актуальные вопросы создания и оснащения учебных ситуационных центров // Материалы научно-практической конференции "Ситуационные центры и перспективные информационно-аналитические технологии принятия решений" М.: РАГС, 2009 г.

61. Пивненко Б.В., Федоровский Ю.А. Использование информационных технологий Кризисного центра Концерна "РосЭнергоАтом" // Материалы научно-практической конференции "Ситуационные центры: модели, технологии, опыт практической реализации" М.: РАГС, 2007 г.

62. Платон. Диалоги // М.: Мысль 1986 г.

63. Погодин М.В. Ситуационное управление // Сайт региональных хозяйственных связей. 1998 г.

64. Подиновский В. В., Ногин В. Д. Парето-оптимальные решения многокритериальных задач // М.: Наука, 1982 г.

65. Прасолов В.В. Задачи по планиметрии // М.: МЦНМО, 2001.

66. Райков А.Н. Ситуационная комната коммерческого банка // Информационное общество, 1998, № 6.

67. Райков А.Н. Развитие России и единое информационное пространство // Вестник РФФИ, 1999, № 3.

68. Райков А.Н. Ситуационная комната для поддержки корпоративных решений // Открытые системы, 1999, № 78.

69. Рыбаков М. Поле аукнется — точка откликнется // Hard'n'Soft, 2006, №2.

70. Саати Т. Принятие решений, метод анализа иерархий. Перевод с англ. // М.: Радио и связь, 1993 г.

71. Садчихин A.B., Созинов С.Б., Морозов А. Программно-аппаратные комплексы на основе отечественных составных экранов // Электроника: Наука, Технология, Бизнес, 2005 г., №8.

72. Файнзилъберг Л. С. Байесова схема принятия коллективных решений в условиях противоречий // Проблемы управления и информатике , 2002, N З.С. 112-122.

73. Фролов Т.А. Введение в философию: Учеб. пособие для вузов // М.: Республика, 2003

74. Шигиов В.В., Ломаное C.B. Ситуационный центр описание классов // Сайт региональных хозяйственных связей. 1998 г.

75. Надежность и эффективность в технике : Математические методы в теории надежности и эффективности. Справочник в 10 томах под редакцией Б.В. Гнеденко. Т.2. //М.: "Машиностроение", 1987 г.

76. Сборник «Компьютерная алгебра. Символьные и алгебраические вычисления» // М. Мир, 1986.

77. Научно-практическая конференция "Ситуационные центры решения и проблемы. Взгляд экспертов". 30-31 октября 2002. Тезисы выступлений. M.: Polymedia, 2002 г.

78. Ситуационные центры (СЦ) и их история. http://ta.interrussoft.com/scentre.html

79. Информационный интернет-ресурс www.wikipedia.org

80. ГОСТ Р 50948-2001 Средства отображения информации индивидуального пользования. Общие эргономические требования и требования безопасности // М.: Стандартинформ, 2008 г.

81. ГОСТ Р 52870-2007 Средства отображения информации коллективного пользования. Требования к визуальному отображению информации и способы измерения // М.: Стандартинформ, 2008 г.

82. ГОСТ Р ИСО 13406-1-2007 Эргономические требования к проведению офисных работ с использованием плоскопанельных терминалов. Часть 1. Введение//М.: Стандартинформ, 2008 г.

83. ГОСТ Р 52324-2005 Эргономические требования к работе с визуальными дисплеями, основанными на плоских панелях. Часть 2. Эргономические требования к дисплеям с плоскими панелями (ИСО 13406-2-2001) // М.: Стандартинформ, 2005 г.

84. ГОСТ Р ИСО 9241-3-2003 Эргономические требования при выполнении офисных работ с использованием видеодисплейных терминалов. // М.: ИПК Издательство стандартов, 2003 г.

85. ГОСТ Р ИСО 9241-1-2007 Эргономические требования к проведению офисных работ с использованием видеодисплейных терминалов (ВДТ). Часть 1. Общее введение // М.: Стандартинформ, 2008 г.

86. ГОСТ Р ИСО 9241-7-2007 Эргономические требования при выполнении офисных работ с использованием видеодисплейных терминалов (ВДТ).

87. Часть 7. Требования к дисплеям при наличии отражений // М.: Стандартинформ, 2008 г.

88. ГОСТ Р ИСО 9241-8-2007 Эргономические требования при выполнении офисных работ с использованием видеодисплейных терминалов (ВДТ). Часть 8. Требования к отображаемым цветам // М.: Стандартинформ, 2008 г.

89. ГОСТ Р ИСО 9241-2-2009 Эргономические требования к проведению офисных работ с использованием видеодисплейных терминалов (ВДТ). Часть 2. Руководящие указания по разработке требований к производственному заданию // М.: Стандартинформ, 2010 г.

90. ГОСТ Р ИСО 9241-4-2009 Эргономические требования к проведению офисных работ с использованием видеодисплейных терминалов (ВДТ). Часть 4. Требования к клавиатуре// М.: Стандартинформ, 2010 г.

91. ГОСТ Р ИСО 9241-5-2009 Эргономические требования к проведению офисных работ с использованием видеодисплейных терминалов (ВДТ). Часть 5. Требования к расположению рабочей станции и осанке оператора // М.: Стандартинформ, 2010

92. ГОСТ ИСО 8995-2002 Принципы зрительной эргономики. Освещение рабочих систем внутри помещений // М.: ИПК Издательство стандартов, 2003 г.

93. ГОСТ 12.2.032-78 Система стандартов безопасности труда. Рабочее место при выполнении работ сидя. Общие эргономические требования // М.: ИПК Издательство стандартов, 2001 г.

94. ГОСТ 12.2.033-78 Система стандартов безопасности труда. Рабочее место при выполнении работ стоя. Общие эргономические требования // М.: ИПК Издательство стандартов, 2001 г.

95. ГОСТ 21958-76 Зал и кабины операторов. Взаимное расположение рабочих мест // М.: Издательство стандартов, 1976 г.

96. ГОСТ 21829-76 Система "Человек-машина". Кодирование зрительной информации. Общие эргономические требования // М.: Издательство стандартов, 1977 г.

97. ГОСТ Р 50923-96 Дисплеи. Рабочее место оператора. Общие эргономические требования и требования к производственной среде. Методы измерения // М.: Стандартинформ, 2005 г.

98. Федеральный закон от 27.07.2006 N 149-ФЗ «Об информации, информационных технологиях и защите информации».

99. Федеральный закон от 07.07.2003 N 126-ФЗ "О связи".

100. Федеральный закон от 29.07.2004 N 98-ФЗ "О коммерческой тайне".

101. Федеральный закон от 04.07.1996 N 85-ФЗ "Об участии в международном информационном обмене".

102. Закон Российской федерации от 07.02.1992 N 2300-1 "О защите прав потребителя".

103. Федеральный закон от 09.02.2009 N 8-ФЗ "Об обеспечении доступа к информации о деятельности государственных органов и органов местного самоуправления".

104. СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03 Гигиенические требования к персональным электронно-вычислительным машинам и организации работы // Постановление Главного государственного санитарного врача РФ от 03.06.2003 r.N 118

105. Закон Российской Федерации от 21.07.1993 № 5485-1 "О Государственной тайне".

106. Конституция Российской Федерации // Сайт президента РФ http:// constitution.kxemlin.ru/

107. Arrow K.J. Social Choice and Individual Values // John Wiley & Sons, Inc., New York, London, Sydney, 1963.

108. Druker, Peter F. The Practice of Management // New York, 1955.

109. Lawrence, Paul R., Lorsh, Jay W. Organization and Environment: Managing Differentiation and Integration // 1967.

110. Mockler, Robert J. Readings in management control //New York, 1970.

111. Saaty T. L. Axiomatic foundation of the analytic hierarchy process/Management Science. 1986, July. Vol. 32, №7. - P. 841-855.

112. Saaty T. L., Vargas L. C. Inconsistency and rank preservation//!, of Mathematical Psychology. 1984, June. Vol. 28. №2. - P. 205—241.

113. Saaty R. W. The analytic hierarchy process: what it as and how it is used? // Mathematical .Modeling. 1987. - Vol. 9, №3-5.