автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.12, диссертация на тему:Концептуальное проектирование комплексов устойчивого развития жизнедеятельности территорий

'п 8 ОЙ

На правах рукописи

МОСЕСОВ Сергей Кимович

КОНЦЕПТУАЛЬНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ КОМПЛЕКСОВ УСТОЙЧИВОГО РАЗВИТИЯ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ ТЕРРИТОРИЙ

Специальность 05.13.12 — «Системы автоматизации проектирования»

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва 1998

Работа выполнена в Московском государственном горном университете.

Научный консультант:

доктор технических наук, профессор,

академик РАЕН Редкозубов С. А.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор,

академик РАЕН, лауреат Госуд. премии СССР Бурков В. Н., доктор технических наук, профессор,

академик МАЭ|П Петрова Л. В.,

доктор технических наук, профессор Смирнов М. И.

Ведущая организация: Акционерное общество «Совинтервод».

Защита диссертации состоится 3 июля 1998 г. в 11.00 час. на заседании диссертационного совета Д 053.12.12 при Московском государственном горном университете по адресу: 117935, Москва, Ленинский просп., д. 6.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного горного университета.

Автореферат разослан 3 июня 1998 г.

Ученый секретарь диссертационного совета канд. техн. наук, доц. М. А. Редкозубов.

Общая характеристика работы

Актуальность проблемы. Широкое распространение информационных технологий настоятельно выдвигает проблему создания концепции и методологии автоматизированного проектирования разнородных технических систем, систем экологического мониторинга и социально-экономических систем, включающих принципы, методы и средства их анализа и синтеза на различных уровнях представления: предметном, логическом, информационном и организационном. Широкое применение компьютерных технологий для проектирования сложных систем позволяет достичь уникальных возможностей в представлении знаний, что делает необходимым осуществление качественного скачка в формализации управления процессом проектирования. Необходимо преодолеть разрыв между нарастающими гехнолопгческими возможностями

автоматизированных систем проектирования и существующей парадигмой разработки технических, экологических и социально-экономических и организационных систем.

Представляемая работа базируется на развитии комплекса научных исследований в области управления большими системами, автоматизации организационного управления сложными комплексами территорий, выполненными такими ведущими российскими учеными, как Г.С.Поспелов, Д.АПоспелов, Э.В.Попов, В.Н.Бурков, В.А.Горбатов, С.А.Редкозубов, Ю.Х.Вермишев, И.Н.Орлов, Д.К.Потресов, Е.ГГ.Бапашов, а также зарубежных - Р.Акофф, Ф.Эмери, Г.Буч, Д.Джонс, Дж. Клир и многие другие.

Названная проблема проявляется при формировании индустрии управления устойчивым развитием территорий (регионов), где на сегоднящний день резко сталкиваются интересы федеральных и

региональных органов £ распределении функций управления и установлении показателей соответствия «ресурс-потребность».

Под устойчивым развитием комплексов жизнедеятельности территорий понимается такое равновесное состояние, критерием которого всегда служит значение показателя соответствия ресурс-потребность». Последнее в равной мере относится ко всем составляющим системы жизнедеятельности независимо от масштаба

собственности (федеральной, региональной, отраслевой и др.). Такое определение устойчивого развития жизнедеятельности территорий предопределяет системное рассмотрение проблемы, базирующееся на двух научно-технических направлениях: создание системы автоматизации проектирования и базы знаний для автоматизированного управления комплексами.

Взаимообусловленность двух названных направлений выявляется в процессе структурно-функционального анализа динамики исходных данных, характера параметрического описания составляющих, накопленного опыта в моделировании и экспертных технологиях при получении решений с применением открытых, гибких и развивающихся баз знаний и баз данных.

Назрела острая необходимость в создании таких информационных технологий, которые на основе единых методологических и технологических принципов позволяли бы решать сложные многопараметрические задачи, объединяющие в итоге общефедеральные, региональные и отраслевые интересы в границах реально развивающихся комплексов жизнедеятельности, что и определяет актуальность диссертационной работы.

Целью диссертационной работы является создание методологии концептуального проектирования автоматизированных

характера

и принадлежности к видам

систем комплексов устойчивого развития жизнедеятельности территорий на основе использования принципа непрерывного взаимодействия составляющих промы тленно-производственной деятельности, экологических и социально-экономических процессов во времени. Это направлено на повышение эффективности процесса автоматизированного проектирования комплексов устойчивой жизнедеятельности территорий с помощью применения системологического подхода к разработке универсальных алгоритмов синтеза и методов принятия решения. Общая идея работы заключается в формулировании системы представлений, методов, концептуальных моделей и приемов, позволяющих проектировать систему организационного управления как целостный организационно-технологический, программно-технический и информационный комплекс, реализующий совокупность конкретных задач управления. Организационная технология проектировалась как взаимосвязанный поток работ, процессов и процедур, который составляет основу управленческой деятельности и определяет процесс функционирования автоматизированной системы.

Для достижения этой цели решались следующие основные задачи:

разработка теории концептуального проектирования автоматизированных систем жизнедеятельности комплексов территорий на базе создания и развития методологии организационно-технологического подхода к проектированию автоматизированных систем;

разработка принципов, процедур структуризации и информационного описания объектов комплекса методов

организационно-технологического обеспечения интеграции и

взаимодействия составляющих комплекса для управления системами жизнедеятельности территорий; разработка инструментального обеспечения

автоматизированного проектирования в виде систем имитационного моделирования комплексных оценок на основе построения экспертной технологии;

разработка принципов информационной совместимости различных исходных данных по всем составляющим комплекса жизнедеятельности;

разработка структуры базы знаний для автоматизированной системы управления комплекса;

создание автоматизированных систем управления конкретных территорий с различными социально-экономическими и природными условиями.

Методы исследования. Для решения поставленных задач использовались теория множеств, теория графов, современный системный анализ, формальный аппарат реляционной алгебры, объективно-ориентированное и логическое программирование, методы математической статистики и представления знаний.

Основные научные результаты, выносимые на защиту, и их научная новизна.

1. Впервые разработана методологическая и инструментальная концепция автоматизированного проектирования разнородных технических объектов за счет применения универсальных технологий представлений знаний.

2. Разработаны научно-методические основы структурного моделирования в области управления сложными социально-экономическими, техническими и экологическими объектами, отличием которого является представление объектов в виде открытой

системы взаимодействующих разнородных и разномасштабных компонентов и решение неупорядоченных задач на основе предполагаемой технологии, включающей типовые информационные модули, алгоритмы моделирования, комплексные оценки и экспертные технологии.

3. Разработан подход к созданию комплексных критериев сравнения различных проектных решений на основе моделирования, комплексной оценки и экспертной технологии.

4. Разработана система формализованных моделей, обеспечивающая выбор уровня представления знаний и информационных механизмов, что позволяет определять приемы проектирования и регулировать целенаправленность процесса проектирования.

5. Разработаны теоретические и методические основы технологии формирования типовой автоматизированной базы знаний для решения всего спектра задач создания и управления комплексом.

6. Результаты теоретических исследований обобщены и скорректированы при реализации на широком круге объектов.

Достоверность полученных результатов обеспечивается на всех этапах от постановки задач до реализации решений, при этом рассматривается широкий круг вопросов, включающий: анализ отечественного и зарубежного опыта, моделирование процессов (информационное, математическое, натурное и др.), сбор и обработка статистических данных, поэтапное тестирование результатов обработки информации средствами ВТ. Достоверность

подтверждается масштабом экспериментальных исследований, точностью и значимостью полученных результатов.

Реализация результатов исследований и практическая значимость работы.

Технология структурного моделирования и отдельные инструментальные средства внедрены при проектировании, строительстве и эксплуатации трубопроводов для транспортировки нефти и газа на территории Башкортостана (р.Дема, р.Уршак), Московской обл. (р.Нара, р.Сетунька...), Волгоградской обл. (ВДСК, IV шлюз), Новгородской обл.(р.Волхов) и др.

Кроме того, теоретические принципы и технология формирования комплексов реализованы при создании автором информационной базы знаний, в нормативно-технических документах, учебно-методических пособиях, законодательных актах, постановлениях и программах федерального, регионального и отраслевого уровня, а также в совместных международных проектах (США, Германия, Голландия и др.).

Разработанные и внедренные автором технические устройства и технологические принципы защищены многочисленными авторскими свидетельствами и патентами.

Основные научные положения и результаты исследований обсуждались: на ежегодных научных конференциях Московского авиационного института, Х1-ХП Гагаринских чтениях, конференциях и семинарах Московского института нефти и газа им. И.М.Губкина, на международных конгрессах по аэронавтике и энергетике: Осло,1995 г.; Китай - Пекин, 1996 г.; Гаваи - 1997 г.; Италия, Турин - 1997 г.; на Всесоюзном семинаре «Современные методы сооружения подземных переходов трубопроводов различного назначения» (Москва - 1996 г.); на секциях Международной Академии экологии и природопользования (Москва - 1996, 1997 гг.), на международном

техническом семинаре «Технология и оборудование для горизонтального направленного бурения» (Москва - март, 1998 г.).

Публикации. Основные положения и выводы диссертации изложены в монографиях и научных отчетах общим объемом более 100 печатных листов, в 30 статьях и докладах на конференциях и международных симпозиумах; 6 методических и учебных пособиях; 26 авторских свидетельствах и патентах.

Структура и объем диссертационной работы. Диссертация состоит из: введения, пяти глав, заключения, списка литературных источников, приложений.

Содержание работы

Введение. Выявлена проблема и установлены противоречия, обоснована актуальность темы и сформулированы основные положения, выносимые на защиту.

Глава 1. Предпосылки для формирования комплексов

устойчивого развития жизнедеятельности территорий.

В данной главе диссертационной работы автором выделены основные структурно-функциональные технологические составляющие, необходимые для решения поставленных задач: предложена модель составляющих комплекса устойчивого развития жизнедеятельности территорий: технологические процессы деятельности в функциональной взаимосвязи с экосистемой и социально-экономическими условиями; установлены системные требования к нормативно-регламентирующей документации, при этом особое внимание уделялось функциональным характеристикам и правовым аспектам регламентации.

Наиболее распространенными видами комплексов, в которых значимую роль играют газовые и нефтяные технологии являются комплексы, для которых характерны следующие признаки:

1. Наличие сложившихся видов деятельности на территории (регион, район и т.д.).

2. Транзит через территорию больших объемов нефти и газа по магистральным трубопроводам.

3. Наличие месторождений, добыча и использование нефти и газа из которых, формируется местными установками и трубопроводами по собственным технологиям для самообеспечения территорий.

4. Присутствие инфраструктуры социально-экономического характера с четко выраженными границами в рамках данной территории.

5. Закономерности: или известны, или их необходимо установить во взаимосвязях характеристик природных составляющих (среда, абиотические, биотические), позволяющие формировать границы комплекса и масштаб взаимовлияния природы и процессов промышленно-производственной деятельности.

Выделенные признаки позволяют автору представить образ технологии устойчивой жизнедеятельности территории, понимая под этим - возможность создания равновесной системы, основанной на взаимообусловленности (взаимосвязанности) всех ее составляющих, представленных на рис.1. Основой для аргументации необходимости создания этой технологии является системное формирование функций устойчивого развития жизнедеятельности, предложенное решениями конференции ООН в Рио-де-Жанейро (1992 г.). В соответствии с методологией этой Программы при решении конкретных задач, независимо от их характера и масштаба, цели каждой из них должны находиться в соответствии с взаимосвязанными функциями объекта в целом. Содержание же функций строго задаются вышеназванными

признаками. Характеристики функций, включая характеристики вложенных структур каждой из функций, всегда должны быть функциональными характеристиками, а не результатами отдельных точечных измерений. Эти характеристики только в том случае будут функциональными в системе, если они кроме размерности и значения представлены дискретными величинами по отношению к непрерывному процессу в функции времени. Последнее утверждение крайне важно, так как только функциональные характеристики можно объединять в единое информационное пространство для принятия решений.

Основная масса исследователей занимается изучением и описанием конкретных объектов. Их деятельность, в лервую очередь, направлена не на обнаружение общих закономерностей, а на создание детального целостного представления (модели) изучаемого объекта, функции и границы которого, в настоящее время, формируются, чаще всего, на основе субъективных представлений. Чтобы изменить создавшееся положение, можно представить структуру объекта, а точнее базу знаний о нем, как структуру, включающую: 1) базу знаний об объектах предметной области; 2) базу знаний, отражающую функции и задачи объектов; 3) базу знаний о методиках моделирования, оценки, регламентации постановки задач и технологии решения.

Эти базы знаний образуют информационную и интеллектуальную основу процесса моделирования. Каждая база отличается не только характером знаний, но и формой их представления. Таким образом, одна из ключевых проблем автоматизации сложных объектов состоит в необходимости совместного представления и использования различных систем знаний.

и

Основные составляющие комплекса

Рис. 1

Информация в указанных базах знаний должна быть частью данных для технологии решения, обеспечивая получение цельного представления об объекте.

Большинство просчетов при создании автоматизированных систем для управления подобным объектом, связана с недооценкой роли ИТ, в которых бы, прежде всего, должен реализовыватъся основной принцип управления социально-экономическими системами: «Максимальная дифференциация данных, структуризация и интеграция информации в функции возникающих задач».

Особую остроту вопросы выработки новой концептуальной схемы автоматизации процесса проектирования приобрели в связи с

резким усложнением объектов и задач комплексов. С учетом предшествующего опыта такая схема должна удовлетворять трем главным требованиям. Во-первых, учитывать особенности проведения исследований в описательных науках. Во-вторых, обеспечивать возможность согласованного представления и совместного использования различных тематических и персональных баз знаний. Наконец, максимально использовать знания, накопленные на предшествующих этапах автоматизации. Здесь среди различных подходов наиболее привлекательными являются такие, в рамках которых решение задач для сложного объекта можно свести к определенной (регулярной) последовательности решений простых задач на простых объектах.

Необходимыми условиями применимости структурного подхода твляются:

- возможность разбиения изучаемого комплекса на части (структурные компоненты), каждая из которых может рассматриваться в качестве самостоятельного объекта при решении прикладных задач;

- возможность синтеза целостного решения задачи из решений, полученных для отдельных структурных компонент, в частности, за счет учета эффектов, связанных с взаимодействием между ними.

Переход к структурным технологиям моделирования во многом .нелогичен переходу к структурным методам в программировании. На [рактике это означает переход от искусства к нормированию, снованному на унификации набора стандартных деталей и правил их бъединения в более сложные конструкции. В результате не только беспечивается возможность моделирования реальных комплексов с четом разнообразия их конфигураций, но и сам процесс

в

моделирования становится более технологичным. Упрощается проблема добавления, удаления или модификации компонентов системы, появляется возможность автономно формировать, совершенствовать и накапливать отдельные модели, «конструировать» сложные структуры из хорошо отлаженных частей, просто и естественно осуществлять их развитие.

Таким образом, основным звеном создания технологии моделирования будем считать такую автоматизированную сервисную информационную базу знаний, которая позволяла бы решать практические -задачи в рамках комплекса, используя данные этой системы. Это относится в равной степени ко всем задачам, независимо от вида составляющих БЗ.

В данной работе формулируются л решаются задачи структуризации объектов на основе системного подхода, включающего в себя следующие процедуры: определение основных структурных составляющих объекта и их функциональных взаимосвязей, построение базы знаний по объекту, создание методологии и разработку технологии накопления новых знаний и их применения для решения задач анализа и синтеза.

Практическое значение данной концепции уточнялось на множестве, порождающем системы комплексов и технологии принятия решений.

Автором предложена общая постановка задачи проектирования с выделением двух аспектов:

1. Получение описания проектируемого объекта на определенном уровне иерархии (функциональном, структурном, параметрическом) и удовлетворяющем поставленным требованиям. Описание представляется в виде:

Ч(Х(Ху),^) = ихдад»,

~де X(xjj) - множество параметров, определяющих характеристики объекта проектирования (ОП) на q уровне описания, включая следующие структурные признаки: i = 1, N - индекс подсистем ОП, j = l,m - индекс внутри каждой подсистемы. Значения X(x,j) определяют все возможные состояния ОГ1. D -эблаегь допустимых значений X, определяющая состояния ОП, которые не удовлетворяют технологическим ограничениям, сонструктивной совместимости подсистем, совместимости с внешней средой и т.д.; Q - множество показателей (критериев) качества ОП.

Решением лроектной задачи будем называть выделение ядра годмножестваХ* из X по бинарному отношению Ф:

X* = Fin(X,®); ХрФХтч, , ^де операция Fin подразумевает оптимизацию по заданному фитерию

X*; X -> (Qj / Q*) iinn правило остановки по принципу не улучшаемого решения ХрФХтч •-> ХрнФХр

В общем случае X* можегг состоять более чем из одного элемента (неоднозначное решение).

2. Определение метода решения задачи проектирования в виде тройки:

<Т, М, О >,

где Т { t;} - множество классов решаемых задач,

M - общие приемы решения задач рассматриваемых классов, О — способы описания объекта проектирования. Отыскание метода решения проектной задачи состоит в эпределении функции tj :М —> О, , то есть в нахождении приема

проектирования для класса задач и указание способа представления объекта. Следовательно, методологические основы теории проектирования включают моделирование объекта проектирования и моделирование приемов решения проектных задач. Решение этих проблем является предметно ориентированным, поэтому в дальнейшем изложении рассматривается специфика проектирования для комплексов устойчивого развития территорий.

Автор предлагает выделять основные типы первичных элементов, до которых следует проводить декомпозицию. В этом случае определение элементов по типу их связи, а также установление принципов декомпозиции и набора, необходимых элементов представляет собой систему информационного описания объектов проектирования.

Обобщенное представление объектов проектирования в виде пары множеств < и, Г> позволяет формализовать результат проектирования для каждого уровня иерархии (заданного типа элементов 1Л и связей Г) описания объектов в виде вектора, входящего в пространство возможных состояний - Х^ху) е размерности Ы, , где Ху - значение параметров и характеристик ОП на ьом уровне описания, j N - число параметров и

характеристик. Множества Хх определяет пространство Е возможных состояний — потенциальных вариантов для каждого 1-го уровня описания. Объединение всех пространств Е1 — дает полное описание объекта. Результат проектирования зависит от поставленной задачи и состоит в нахождении на заданной паре множеств <11, Г> требуемого множества допустимых вариантов х*у ей (множество В определяется техническим заданием) в виде решения перечисляемых далее основных задач, которые возникают при проектировании датчиков.

1. Создание принципиальной, функциональной или конструктивной схемы, то есть установление области (подмножества) множества X; для допустимых связей Г и для соответствующих множеств и. Згу задачу будем называть «синтез вариантов решения», или «определение области существования решения».

2. Определение для заданного уровня иерархии, то есть для установленных множеств XI и < и, Г> параметров и характеристик х*;; конкретизирующих описание ОП заданной структуры. Это типичная задача установления форм, размеров и параметров узлов в рамках заданных структур (вариантное проектирование). Циклический перебор задач этого типа при изменении уровня иерархии от высшего к низшему носит название "сквозное проектирование".

3. Нахождение допустимых связей Г при заданных множествах 11, и Ху , то есть конструирование ОП на основе составляющих его элементов.

4. Проектирование от прототипа или уточнение параметров и характеристик х*;, ОП для заданных множеств Г, и,, X, отвечающих предъявляемым требованиям. Такая постановка задачи допускает параметрическую оптимизацию.

5. Поиск аналога. Для случая, когда элементами 11; множества являются готовые решения, а связи Г вырождаются в пустое множество, имеются решения наиболее близкие (в установленном смысле) к требованиям технического задания.

При решении конкретных прикладных задач необходимо установить границы и условия получения результата.

Каждая прикладная задача характеризуется своей постановкой, которую можно представить в следующем виде: Б, К, Э>,

где Ъа - начальное состояние;

- множество конечных (целевых) состояний;

Б - множество сценариев решения задачи (СРЗ), отличающихся качеством результата и ресурсами, необходимыми для его получения;

К - критерии оценки качества результатов решения;

Б - ограничения на сроки и ресурсы, выделенные для решения.

Отметим, что начальное состояние фиксирует как то, что известно (дано), так и то, что требуется найти. Конечные состояния соответствуют возможным вариантам ответов. В принципе, различие между тем, что дано, и тем, что требуется найти, может служить основанием для классификации и упорядочения множества задач.

Следовательно, автоматизированная сервисная информационная БЗ должна включать открытый набор всех компонент и содержательных характеристик, из которых всегда можно получить направленные графы для решения неупорядоченных, в информационной базе, задач. Вершины графов для каждой конкретной задачи будут соответствовать переменным сочетаниям компонентов, а дуги — отношениям между ними. Для корректировки содержательных характеристик вершин и дуг, вследствие отсутствия единой методологии структуризации и классификации информации в состав технологии вводится обязательная процедура — экспертная технология, обеспечивающая приведение данных к одному сравнимому виду, для последующей их обработки.

Динамика взаимоотношений между составляющими комплекса и динамика изменений внешней среды настоятельно требует пересмотра содержательных характеристик процесса: «Измерение -Оценка - Принятие решения». В работе предложена модель для выявления характера непрерывности развития комплекса во времени.

Модель функциональных взаимосвязей составляющих комплекса

2>„

\ ! *

в\

л 1

» Г- 2 !\ 1 п

1

♦ Г Т : ... П'

!

П*

Рис. 2

Как. видно из схемы, на рис.2 условно выделены три вида процессов А.Б.С. Практически, эти процессы являются взаимопереходными, и их нельзя строго разделить, однако, выявление основных тенденций и установление направлений деятельности с помощью модели можно осуществить достаточно точно. Процесс А -это процесс непосредственной деятельности; процесс В - это процессы восстановления и рекультивации, т.е. их назначение -устранение негативных явлений и недоработок в процесс А; процесс С - это реакция природы и социальной среды на результаты деятельности и восстановления (процессы А и Б).

Взаимосвязи, как внутри этих процессов, так и между ними представляют собой функциональные процессы взаимодействия не только между процессами А, Б, С, но и определяют функциональную взаимосвязь между социальными, экономическими и экологическими характеристиками. Таким образом, принципиальным отличием трех вышеназванных процессов друг от друга является метод их информационного содержательного наполнения; элементы 1,2,3...п синтезируют в себе накопленный опыт по реализации соответствующих видов деятельности (изыскания, проектирование, строительство, эксплуатация), а взаимосвязи должны синтезировать закономерности формирования принципов взаимодействия и установления равновесного состояния как между элементами 1,2,3...п, так и между процессами.

На схеме (рис. 2), в качестве процессов (А1, Б1, В1 ) рассматриваются процессы изучения социально-экономических и экологических условий, процессы достижения устойчивого состояния и т.д. Это показано на схеме в виде фасет, отражающих содержание указанных выше процессов.

Все взаимосвязи на рис. 1 и 2 должны быть функциональными, это основное условие для выявления устойчивых структур. Под устойчивой структурой будем понимать не только структуры, представленные на схеме, но и все другие, входящие в их состав независимо от их числа и уровня вложенности, также обладающие способностью объединяться в различные сочетания в соответствии с выявленным или необходимым значением тесноты взаимосвязи между ними. Теснота связей устанавливается между параметрами, а точнее между их количественными и качественными значениями.

Таким образом, устойчивость структур может рассматриваться только в том случае, если известны структуры и их декомпозиции,

параметры с границами и интервалами значений, а также закономерности и характер взаимосвязей как между параметрами, так и между структурами. Наборы структур, параметров и взаимосвязей по своей природе - переменны, поэтому при создании базы данных автором было принято решение формировать такую структуру массивов, которая позволяла бы выделять постоянную, переменную, условно-постоянную и условно-переменную части информации.

Глава 2. Структурно-функциональная модель формирования комплексов и технологии выбора вариантов при принятии решений

В соответствии с указанными признаками комплекс должен включать пять основных составляющих, которые синтезируют и определяют структуру и содержание комплекса, что представлено на рис. 3 блок 1. Все составляющие блока 1 (А, Б, В, Г, Д) представляют собой элементы, из которых, в зависимости от исходной ситуации, можно формировать различные виды комплексов (типажи структур). Например, комплекс может включать составляющие: А и Б; А, Б и В и т.д. Наиболее сложными комбинациями сочетаний являются сочетания параметров, представляющие собой закономерности, имеющие место при непрерывном взаимодействии всех составляющих, то есть их функциональные характеристики в рассматриваемый момент времени. Таким образом, функциональное взаимодействие составляющих всегда должно определяться параметрическими закономерностями в рамках заданных типажей в соответствии с целевой функцией комплекса.

Таким образом, исходные данные, характеризующие составляющие комплекса (рис.3 блок 1), должны обеспечить возможность получения многовариантных связей, как внутри

етРУКТУРН0-ФУИКЦИ01Ш1ЬНАЯ СХЕМАТЕХ1ЮЛ0ГИИ ФОРМИРОВАНИЯ. КОМПЛЕКСОВ УСТОЙЧИВОЙ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ

отдельной составляющей, так и между ними для каждого конкретного случая. Научно-техническая информация, имеющаяся в регламентирующих. документах (ГОСТ, С11иГ1 и т.д.), как правило, не содержит нормативы на функциональные характеристики, что, в свою очередь, не позволяет однозначно устанавливать характер закономерностей их взаимодействий. Поэтому в работе предлагается сервисная экспертная технология, позволяющая итерационно формировать весь последующий цикл принятия решений, основной идеей, которой является создание смешанной информационной технологией, то есть когда принятие решений всегда включает и параметрические данные, и экспертные оценки на любом этапе от постановки задачи до получения результата. С точки зрения принятия решений, независимо от вида исходных данных и этапа принятия решен™ вводится типовая процедура подготовки -определяется сочетание вариантов характеристик (выбор маршрутов) и устанавливается характер однородности данных. Эта процедура является обязательной как для автономных составляющих, так и для комплекса в целом (рис.3 бл.2), а также их различных соче таний.

Функциональная поддержка обеспечивается системой мониторинга, представляющего собой автоматизированную систему, которая формирует и обеспечивает функционирование в координатах: «Функции - Метрическое содержание процессов измерения, оценки и принятия решения» (рис.3 блок 5). Если посмотреть таблицу, то не трудно заметить различия содержательных признаков как по функциям, так и по процессу принятия решения. Здесь имеют место и наборы параметров, согласно стандартов и других нормативно-регламентирующих документов; наборы источников возмущений по признаку дискретности времени и по свойствам постоянного, условно постоянного, условно переменного и переменного состояния объекта.

Каждая из функций мониторинга (1-4), как и метрика его содержания включает разномасштабную и разноуровневую информацию. Последнее подтверждается системным анализом НТД объекта. Как уже было сказано выше, для всех составляющих (блок 1 и 2, рис.3) из-за отсутствия системности в решении подобных проблем на сегодняшний день практически нельзя создать систему мониторинга, представленную в блок 5. Параметры, характеризующие отдельные составляющие формировались автономно и степень их изученности и методы изучения практически никогда не объединялись в системные закономерности, то есть в закономерности функционирования.

Следствием такого положения является обилие информации по отдельным параметрам с несравнимыми признаками, и решение конкретных задач, по сути, сводится к поиску аналогов из уже ранее полученных частных решений. Последнее никогда не может привести к получению надежного результата, так как в основе показателей надежности всегда должны быть функциональные характеристики, отнесенные к определенному дискрету времени и к конкретному, геометрически обозначенному, пространству.

Технология комплексной оценки, изложенная в Гл.2 диссертации, базируется на опыте разработок Института проблем управления РАН и результатах собственных исследований автора. Алгоритмы комплексной оценки представляют собой типовую технологическую процедуру, которая была применена для оценки результатов всех стадий проектирования, строительства и функционирования комплексов.

Данная технология позволяет осуществлять комплексную оценку на основе:

- разнородных исходных показателей;

- с учетом критериев и показателей различном важности с точки зрения ожидаемых результатов;

- гибкости процедур, то есть обеспечения возможности оперативной корректировки и настройки ее параметров при многократном повторении процесса оценки,

В основе процедуры - алгоритм последовательного обобщения оценок от уровня исходных показателей до уровня обобщающей (комплексной) оценки в соответствии с заданной структурой критериев.

Пусть в соответствии со структурой дерева целей, построенной с учетом требований ЛПР, сформировано дерево оценочных критериев, или дерево оценок, на верхнем уровне которого -комплексная (итоговая) оценка, на нижнем уровне - оценки по исходным показателям, на промежуточных уровнях — промежуточные оценки, представляющие собой результат обобщения оценок предыдущих уровней. Промежуточные обобщенные оценки соответствуют оценкам объекта в некоторой области (или в некотором аспекте), характеризующейся конкретной группой показателей из множества исходных показателей. Промежуточные обобщенные оценки могут иметь самостоятельное значение для принятия управленческих решений.

Пусть для оценки объектов используется множество разнородных показателей {П,}, 1 = 1,...,т, имеющих различную относительную значимость (важность).

Каждый объект 1, 1 - 1.....п, характеризуется вектором У.

фактических (ожидаемых, прогнозируемых) значений показателей, У) = (Ун,..., Уу,...,¥ш,). Кроме того, может быть определен вектор х; эталонных (желаемых) значений этих показателей, Х1= (хц,... ,ху,.... Хцп)'

Значения показателей {¥у},{ху} могут быть как количественные, так и качественные, по ряду показателей могут иметь характер объективных данных, а по ряду предполагается экспертное оценивание; кроме того, часть исходных данных может отсутствовать.

Рассмотрим схему формирования комплексной оценки объектов, отражающих степень отклонения фактических значений его характеристик от эталонов (рис. 4). В соответствии с этой схемой на первом шаге для каждого объекта по каждому исходному показателю Щ, j = 1,...,ш, в соответствии с правилом нормирующего преобразования ПС^ осуществляется сравнение фактического (прогнозируемого) значения по данному показателю и желаемого (нормативного, планового, эталонного) значения Ху, (]' — индекс оцениваемого объекта).

В качестве ПО) могут использоваться различные правила, вид которых определяется по соображениям удобства работы и содержательного смысла каждого показателя (например, %-ное соотношение факта и эталона, абсолютное (относительное) отклонение и т.д.). Обычно показатели оценки выбирают таким образом, чтобы обеспечить их единую направленность: чем больше нормированное значение ёу = ПО^(ху, уу), тем лучше.

Формируется вектор <1, = (<111,...,<1у,...Дт) нормированных значений.

На следующем шаге для каждого объекта осуществляется расчет оценок по показателям (частных оценок) ку = и

формируется вектор частных оценок = (ки,...,кц,...,кт), Ч^С) -предварительно установленные функции оценки, имеющие смысл правил оценки конкретного результата, достигнутого по показателю

Комплексная

итоговая

оценка

А

Рис.4

Необходимо отметить^ что в ряде конкретных задач оценивания •по некоторым показателям в качестве исходной информации могут выступать не х^ и ув арке отнсрмированные значения (1,^или даже чжлзше оценки кд , полученные, например,, от эксперта. Далее, в соответствии с заданной структурой "дерева оценок", производится последовательное агрегирование (свертка) частных оценок в промежуточные обобщенные оценки (по группам показателей, областям и направлениям деятельности и т.д.), которые, в свою очередь, агрегируются в итоговую комплексную оценку объекта к1".

На любом уровне агрегирования, при необходимости, может осуществляться переход от непрерывной количественной шкалы оценок к дискретным шкалам, к оценкам в виде содержательных категорий и т.д.; итоговая оценка также может быть представлена в виде числа, смысловой категории; по результатам оценивания проекты могут быть проранжированы или разбиты на классы. Вид итоговой оценки определяется с учетом требований ЛГГР, в зависимости от того, для каких целей эта оценка будет использоваться.

Частные функции оценки по показателям необходимы для того, чтобы оценить результаты, достигнутые (или ожидаемые) каждым оцениваемым объектом по каждому исходному показателю.

В качестве функции оценки Ч^(.) могут использоваться аналитическая функция, алгоритм, словесное правило, таблица и т.п. Выбор вида ее параметров - эвристическая процедура, которая осуществляется с учетом накопленной информации о влиянии конкретных значений ёу на степень соответствия оцениваемого объекта к эталону. При этом используются экспертные оценки, данные статистического анализа, действующие нормативные документы. Выбор является своеобразным рычагом управления,

дозволяющим изменять вес той или иной характеристики в общей оценке.

Проблема выбора правил агрегирования является одной из центральных при разработке процедуры комплексного оценивания. Выбор той или иной процедуры в каждой конкретной задаче осуществляется в соответствии с требованиями наиболее точного отражения управленческой стратегии ЛПР, удобства практической работы (простота вида свертки, наглядность, возможность корректировки), с учетом шкал, на которых задаются оценки. Правила агрегирования (свертки) на каждом уровне "дерева оценок" выбираются таким образом, чтобы адекватно описать стратегию ЛПР (или эксперта), учесть различную важность отдельных критериев или оценок. Правило свертки может выражаться аналитической функцией, матрицей логической свертки, словесным правилом и т.п. На практике обычно критерии образуют сложную иерархическую структуру, которая часто может быть заменена наиболее простой бинарной структурой.

Достоинством бинарной структуры является то, что она позволяет решать задачу комплексного оценивания по п критериям путем многошаговой процедуры агрегирования, причем на каждом шаге производится агрегирование оценок только по двум критериям. Эта упрощает задачу выбора правил агрегирования, поскольку соответствует реальным возможностям человека в выдаче непротиворечивой устойчивой информации (гипотеза бинарности). Эта гипотеза утверждает, что человек устойчиво сравнивает и разбивает на классы объекты, отличающиеся оценками по двум критериальным свойствам.

Таким образом, при бинарной критериальной структуре возможно наиболее точное отражение стратегии ЛПР или эксперта

через-процедуру свертки, и достаточно- широкий класс комплексных критериев представим в виде бинарной структуры.

При попарном обобщении оценок, построенных на дискретных шкалах, то есть имеющих конечное число градаций, удобными для практического использования таблично заданные функции свертки. В этом случае правила агрегирования оценок по двум частным критериям в обобщенную оценку задается в виде матрицы С = (су), каждый элемент Су которой представляет собой оценку по обобщающему критерию, если оценка по одному частному критерию равна к;, а по второму - ^ , I = 1,..., ш , j = 1,2,..., п.. Матрицы свертки формируются с участием ЛПР (экспертов).

При составлении матриц могут быть использованы различные принципы агрегирования, причем часто они не являются каким-то формальным правилом, а выбираются с учетом опыта, интуиции ЛПР (или эксперта). Принципы агрегирования можно считать основой для формирования постоянных, условно-постоянных, условно-переменных и переменных структурных элементов как при формировании, так и при функционировании сервисной информационной системы. Поэтому методику комплексной оценки автор рассматривает как типовую информационную процедуру, которая может обеспечить экономический эффект только при совместном функционировании с автоматизированной информационной системой. Последнее обеспечит и развитие технологии комплексной оценки, так как появляется возможность накопления и анализа статистических данных по оценке состояния комплексов различного состояния и назначения.

Глава 3. Имитационное моделирование — как механизм

формирования функциональных структур комплексов

В работе имитационное моделирование рассматривается, так же как и методика комплексной опенки, как создание- типовои технологической процедуры, способствующей принятию решений при проектировании, создании и управлении сложными- социально-экономическими и экологическими комплексами. Вопросы моделирования для объектов указанного вида являются чрезвычайно сложной проблемой, поэтому автор, осознавая такую ситуацию, ограничился лишь той частью этой проблемы, которая касается возможности моделирования в условиях функционирования автоматизированных баз.

Разработка систем моделирования на основе баз данных заключается в представлении элементов систем моделирования в элементы базы и операций языка моделирования в виде модификаций базы.

Пусть р=<7.1 ^2,т,М,Тг,К> имитационная модель. Языки моделирования предназначены для описания на ЭВМ моделирующей системы 21. Предположим, что Z2= <У2,Ъ2,С2> , где VI характеристика моделирующей системы, Ь2 главная база моделирующей системы, С2 - присутствие моделирующей системы.

Таким образом, в системе моделирования должны быть средства, позволяющие описывать каждый из указанных элементов моделирующей системы.

Описание У2 предполагает описание:

- динамических классов;

- объектов, входящих в динамический класс, их атрибутов и существования, то есть тройки Р,Т,С.

Описание Ь2 предполагает:

- описание активностей, входящих в систему.

Для описания С2 необходимы:

- средства для изменений значений атрибутов;

- средства для включения, исключения активностей;.

- средства для -включения и исключения объектов из модели;

- средства для перечисления наличия объектов.

В языках моделирования для этак целей, как указывалось ранее, используются операторы описания транзактов и активностей,-системное время или соответствующий ему управляющий список (УС), операторы планирования, генерации транзактов, доступа к атрибутам, работы с множеством и т.д.

Очевидно, что для разных систем моделирования различны множества V2, Ь2. Средства, перечисленные- для описания С», необходимы для задания переходов от S(ti) к S(ti+1), где S(ti) -состояние системы в момент времени ti. Эти средства также различны для различных систем моделирования.

Все перечисленные множества V2,b2, а также С2 должны быть отображены в структуру данных независимо от того, для какого языка моделирования рассматриваются.

Таким образом необходимо реализовать: 8 = <Ie, Re>,

где 1е - множество информационных элементов, Re - множество отношений между информационными элементами, которые могут быть, в частности, 1:1, 1:п, т.пит.д. Если Ie= {il,...,in}, то Re= { rl,...,rs}, таких что ij rt ii, l<j<n, liSl¿п, l*j, 1<кй5.

у»

1:1

гк = 1:п

m:n

Тогда для того чтобы найти отображение любых систем моделирования в структуру данных необходимо найти отображения:

г, ф.ч'А

такие что:

УУ2(Э81((1(У2)= 51) л (61 < 6))) УЬ2( Э52((ф(Ь2)=-82) л (52<5))) УТ2(ЗБЗ(( Ч* (Т2) = (51) л ( 53 <5))) УХу (3 (XXX) Ы1))).

Постановка задачи построения систем моделирования на основе БД

ДАНО: р = <21,22,т,М,ТгД>, Ъ2 = <У2,Ь2,С2>

НАЙТИ: Я = <1еДе>

Р, ф, Ч-1, Д - отображения ТАКИЕ, ЧТО: УУ2(351((Я[У2) = 51) л ( 51 < 5))) УЬ2 (352 ((ф(Ъ2) = 52) л (52<5))) УТ2 (353 (((Т2) = )л(83 < Б))) УХт ( 3 ((/„ - Д(Х,)) л(Х,еХ)л {^(¿Ш С2 лишь частично отображается на Б в той части, которая касается существования системы.

Средства перехода из одного состояния в другое состояние от Бф) к Б(и), то есть события можно описать только с помощью манипуляций над структурой данных.

Пусть X = { х1,..., хс!} множество операторов языка моделирования, с помощью которых можно описывать события в процессе выполнения модели. Пусть У = } - множество операторов над

структурой данных или операторов языка манипулирования данными (ЯМД), а Z = {г!,...,^} - множество возможных конечных

правильных последовательностей операторов ЯМД, 2х -

уП,...,у1я, где (У, 1 < ц < ) .

Глава 4. Создание информационной базы данных для принятия решений при формировании комплексов устойчивого развития жизнедеятельности

При создании информационной базы были выделены три ее основные функции:

1. Параметрическое описание процессов, составляющих основное содержание устойчивого развития.

2. Осуществление комплексной оценки каждой из процедур процесса, какчхяювы развитая предметных областей знаний, так и процесса в целом, предусматривая непрерывность реализации его функций.

3. Параметрическое наполнение базы знаний для решения задач управления социально-экономическими комплексами, включая: подготовительные этапы, технологию, обеспечение и собственно процесс управления.

Реализация вышеназванных функций принципиально не может быть разовой задачей, так как все составляющие комплекса динамичны по своей природе, а взаимосвязи между ними всегда переменны. Поэтому в процессе реализации автор сформулировал технологию решений таким образом, чтобы всегда реализовывались две взаимосвязанных процедуры: структуризация и типовая технология переработки информации, включающая применение вышеизложенных методов комплексной оценки выбора вариантов и имитационного моделирования. Обязательным условием при создании информационной базы является неукоснительное требование открытости, динамичности и развития, что

предопределяет структуру и содержательный состав информационной базы - как временного образования, включающего содержательные характеристики оперативного и стратегического назначения для строго заданных границ пространства и значений дискрета времени.

В процессе создания информационной базы были проведены системные исследования, параметров ландшафта на основе анализа основополагающих литературных источников отечественных и зарубежных авторов (более 100 источников); нормативно-регламентирующих документов, определяющих все этапы проектирования и строительства (более 300 документов), и разработана экспертная технология; позволившая сгруппировать данные по признакам однородности и создать буферные зоны для моделирования и комплексной оценки.

При формировании комплексов за счет созданных информационных баз были получены существенные практические результаты. Так, например, при прокладке трубопроводов под р. Волхов (Новгородская обл.): был перенесен створ на Юм выше по течению, что повысило надежность функционирования комплекса за счет выявления дополнительных факторов, влияющих на природную среду и изменения русла реки; откорректировать траекторию скважины: уменьшить глубину заложения; принять траекторию трапециидального типа для повышения качества сопряжения прямолинейных участков трубопровода с дугами окружностей; уменьшена вероятность обвалов при расширении скважины и применении полиэтиленовых труб - как устрапителя источников загрязнений.

При реализации первого этапа формирования базы использовались все НТД с привлечением экспертов, профессиональная деятельность которых напрямую связана с

прокладкой трубопроводов. Для решения этой задачи были сформированы комплексные требования к исходным данным по строительству, включающие с одной стороны, аналогичные требования к подобным проектам, а с другой - предусматривающие привлечение основных технологических процедур: технико-экономическое обоснование проекта, его экспертиза и утверждение; проектирование и собственно строительство трубопровода.

Комплекс требований представляет собой систему сравнимых характеристик по основным содержательным составляющим прокладки трубопровода: экосистема, социально-экономические характеристики и ограничения до всем последовательным процедурам технологических процессов, включая: условия и этапы проходки, технологические приемы и методы, оборудование и оснастка и др.

В результате формирования информационной базы и применения экспертной технологии на всех этапах от проектирования до сдачи в эксплуатацию было выявлено соотношение данных по принятию решений для объектов, указанных в табл.1. Обращает на себя внимание значительный объем экспертных оценок на стадиях изыскания и проектирования (от 48 до 75 %). Эти цифры говорят о несоответствии НГД самой идеологии многовариантности принятия решений на этой стадии. Систематизация данных осуществлялась не как самоцель, а как параллельная работа при реализации проектов. Автор обратил внимание на такой факт, что экспертов пришлось привлекать к оценке характеристик (особенно на стадии изысканий), которые независимы от форм и видов деятельности (параметры экосистемы). Эти исследования позволили утверждать, что для эффективного проектирования и строительства нельзя напрямую применять такого рода данные, так как большинство из характеристик было получено различными методами и без корректной

формулировки целевой функции выявления этих характеристик: для описания и оценки природной системы, отдельные решения по совершенствованию методов и т.п. Поэтому прямое применение моделирования и комплексной оценке базируется на затрубленных данных, и следовательно, их применение требует создания предварительной многоитерационной технологии с включением данных по прямым измерениям и экспертным оценкам. В данном разделе автор не приводит результаты получешшх отклонений от первоначально проектируемых, хотя некоторые из них весьма эффективны. Это касается прежде всего функциональных характеристик. В табл.1 можно было бы внести количественные значение эффективности применения такой технологии. По каждому из объектов экономический эффект от применения указанной технологии составил от 10 до 20 % стоимости проектирования и строительства Такой разброс показателя эффективности объясняется спецификой характеристик экосистемы в каждом конкретном случае: однородность природных условий, наличие социально-экономических структур и т.д.

Однако, полученные результаты подтвердили целесообразность рассмотренного выше подхода к формированию информационной базы данных и одновременно поставили задачу не только совершенствования технологии строительства, но и создание системной структуры базы знаний, как открытой развивающейся информационной системы по устойчивому развитию. Поэтому прямое применение моделирования и комплексной оценки базируется на загрубленных данных, и .следовательно, их применение требует создания предварительной многоитерационной технологии с включением данных по прямым измерениям и экспертным оценкам.

Таблица 1

Соотношение данных по прямым измерениям и экспертным оценкам на различных стадиях ТП для конкретных объектов внедрения

Эбъекг Основные характеристики Стадии технологического процесса

Изыскания Проектирование Строительство Сдача в эксплуатации:

Длина тру-бо-лро-вода , м Диаметр трубы, мм Продукт Число ниток, шт. Год за-верше-ния Прямые изме -рения, % пер.т;1: ¡йййр? ЯЙЕ Прямые изме •рения, % ;оиеп Прямые изме -рения, % ЙШ вЙЁ оцен;; •ки,- шш Прямые изме -рения, % Экс. Явя -ные оцен »»ЕЩ г. %.

¡ар .•ки, •• шш

1осковская обл., >фоминский >н (р. Нара) 104 159 газ 1 1987 25 60 40 85 95 1111 Лда/ма!»

[осковская 5л. ягородскнй н етунька) 136 273 газ 1 1990 30 60 86 98

* ■* • "7:

ЙВИВ ШШ

шш 40 "

злго-:кая обл. 1арвяовкэ) 170 325 ком-муни -ка-ции 3 1994 45 72 90 92

шШ ЯШ

1 ззуз

)ЛГО- :кой канал :к) шлюз) 304 194 ком-муви -ка-ции 2 1995 40 т 58 84

Эй»:

и £ШЗ 94

ш

шкортосган ема) 296 219 вефть 1 1997 52 ¡ЗЁ 65 92 18 95

511 щ

ипсортостан ршак) 305 273 нефть 1 1998 43 61 "39 У 87 шщ 93 йш

Глава 5. Взаимосвязь данных информационной базы с технологией принятия решений (примеры реализации выбора вариантов)

Сервисная информационная структура (рис.5) представляет собой относительно постоянный набор структурных элементов и всегда постоянный набор взаимосвязей между ними. Как видно из схемы, каждый структурный элемент снабжен комплексом параметров. В одних случаях это конкретные параметры, а в других — сложившиеся комплексные характеристики, которые сформировались в конкретных предметных областях знаний, где проводились исследования. Параметры можно рассматривать с двух позиций: параметр - как справочная единица в данной области знаний и параметр - как мера функциональности. Именно последнее и является основой для установления закономерностей взаимодействия между структурными элементами, определяющими исходные

данные для комплексной опенки состояния устойчивого развития.

Формирование задач имитационного моделирования в условиях функционирования информационной базы, становится более строгим, способствуя тем самым качеству принятия решений в условиях многовариантности и неполноты данных как по составу структурных элементов, так и по параметрическому наполнению.

В соответствии с вышеназванными функциями, отражающими процессы совершенствования и развития как информационной базы, так и технологии взаимодействия составляющих комплекса, структура информационной базы должна обладать такими свойствами, которые должны обеспечивать данными в равной мере обе функции. Общее состояние параметрического наполнения всех структурных элементов,

ИНФОРМАЦИОННАЯ ВАЗА ЗНАНИЙ СТРУКТУРНЫХ СОСТАВЛЯЮЩИХ КОМПЛЕКСА

— - ■ - гмм* д>ч<м« _..,. |мпитк . «т* «га«» '

1Ш

¿-»А

а также разноуровневость и разномасштабность вызывают сложность их совместного применения, так как практически невозможно представить в единой шкале измерений все парамегрнческое описание элементов. Отсюда вытекает важное утверждение: все структурные элементы и их параметрическое описание следует считать независимыми и априори разнозначными. Последнее позволяет строить иерархические структуры для каждой задачи в соответствии с условиями и требованиями. Поэтому, когда строится иерархия, то параллельно выявляются те структурные элементы, которые по параметрическому описанию можно считать постоянными, условно-постоянными и переменными для данного типа задач. Следовательно, структура информационной базы может включать элементы как постоянной, так и переменного характера, что позволяет вычленять из структуры базы устойчивые комбинации элементов для решения нормируемых задач. Это и являегся основополагающим выбора стратегии развития комплекса или его отдельных составляющих.

Однако, кроме параметрического описания структурных элементов комплекса, информационная база должна включать единый механизм по выявлению требований к устойчивым структурам с точки зрения оценки возможности их формирования с позиции Федеральной, региональной, отраслевой и других уровней регламентации. Поэтому с состав информационной базы кроме составляющих комплекса вводится структурный элемент в соответствии с моделью правовых отношений.

Каждая взаимосвязь между структурными элементами может рассматриваться только в том случае, если наряду с параметрическими характеристиками регламентированы источники их получения и применения. На современном этапе развития этот структурный элемент позволит резко сократить дублирование работ, а

в первую очередь может служить принципиальной системной основой для получения комплексных решений .

Как отмечалось выше, система комплекса настолько сложна и динамична, что процессы декомпозиции требуют предварительной подготовки по описанию структурных составляющих и содержательных характеристик. В работе предлагается решать эту задачу с помощью технологии, включающей и прямые измерения и оценки экспертов.

В результате расчета вариантов были проложены трубопроводы на семи различных территориях, обеспечив при этом снижение затрат на прокладку не менее, чем на 20% от общей стоимости с одновременным снижением техногенных нагрузок за счет системного изучения комплекса в целом. Впервые появилась возможность рассматривать варианты решений применительно к широкому кругу задач, условия которых задаются с различной последовательность установления приоритетов.

Пример. Формирование графов для выбора вариантов решений по характеристикам взаимодействия «технологический процесс - экосистема»

Задачи Мес- Ия- Рабо- Тип Ха- Шифр Шифр Грун Тип Дав-

то тер чий про- ч рак- ДОЛ элек Ток, На- Мощ- Час- Мак- Ме- Про- Стой- -то- бу- ле-

забу- вал тр- д - ход- терис- от тро- А пря- ность, тота си- хани- ход- кость раз- ро- ние-

рива глу- класс- Ч0С- тика- бура же- кВт вра- мам чес- ка ра- вен в

' би- кате- кого на- ние, ще- -ная ках ба- ко- насо-

ни»,- ны гория комп- клон- В ния, на- ско- ты- лон- сах,

чис- {от- -по лекса но-иа- с1 груз- рость. ваю- ны МПа (кгсмг)

ло до) СНи прав- (об/ ка, м/ч щее

год, м П лен- М) кН уст-

ха- 2.05. ной (ТС.) рой-

рак- сква- ство

те- 06- жикы (рас-

р ис- 85 (угол ши-

тина СНи П 2.04. 0887 накло- ри-

рабо 4 на, ра- тель)

-ты . диус проходки)

1 2 3 4 5 6 7 8 8 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

Устано- 1 2 14 14 5 14 14 21 21 21 21 21 21 81 14 5 6 7

вить за- 2 2.2 5 5 4 21 14 14 14 14 14 14 21 21 14 7 5

кономер- 2.2 5 1 21 7 17 7 & 2 17 17 14 17 21 2 14.

ности из- 2.3 5,1 4 6 2 21 17 5

менения 2.4 5.3 17 2 17 14

степени 2.5 5.4 £

деформа-

ции рус- О

ла на 6.1

участке 6.2

перехода

продолжение таблицы 2

1 г 3 4 5 6 7 8 9 10 И 12 13 14 15 16 17 18 19

...

Разрабо- 21 6 5 21 - - 17 17 17 17 8 8 5 81 21 21 7

тать тех- 14 2 17 14 14 14 14 14 14 14 14 21 5 7 7

нологию 17 8 14 5 21 21 21 21 21 21 21 17 14 6 14

строи- 21 21 17 8 8 8 8 8 17 17 2 17 14 2

тельно- 17 2 8 2 17

монтаж- 2 8

ных ра-

бот на

площад-

ке входа

проход-

ки *

В таблице указаны номера структурных элементов информационной базы, служащих исходными данными для расчетов

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Создана концептуальная модель проектирования комплексов устойчивого развития территорий на основе непрерывного взаимодействия составляющих промышленно-производственпой деятельности, экосистемы и социально-экономических процессов.

2. Разработаны научно-методические основы структурно-функционального моделирования в области управления сложными социально-экономическими объектами, представленными в виде открытой системы взаимодействия разнородных и разномасштабных составляющих.

3. Предложен подход к разработке комплексных критериев сравнения различных проектных решений на основе моделирования, комплексной оценки и экспертной технолог™.

4. Разработаны теоретические и методические основы создания типовой автоматизированной базы знаний для решения всего спектра задач формирования и управления комплексами.

5. Сформулированы принципы информационной совместимости параметрического описания содержательных характеристик структурных составляющих комплекса, позволяющих их представлять в безразмерном сравнимом виде и автоматизировать процесс проектирования на всех этапах.

6. Разработано инструментальное обеспечение автоматизированного проектирования, включающего системы имитационного моделирования, комплексных оценок и экспертной технологии.

7. Реализация, корректировка и развитие концептуальной модели и основных теоретических положений автоматизированного проектирования комплексов осуществлялась при прокладке трубопроводов под реками на шеста территориях (Башкортостан, Московская обл., Волгоградская обл., ВДСК, Новгородская обл., республика Коми) и подготовке проектных решений по Межгосударственной научно-технической программе "Высоконадежный трубопроводный транспорт". Применения разработанных моделей и технологий позволили сформулировать типовую сервисную информационную базу знаний, а также получить реальную экономию времени, материальных и финансовых средств за счет существенного повышения качества проектирования, снижения удельного веса субъективных оценок на всех стадиях процесса принятия решений, применения типовых алгоритмов при проектировании и формировании многовариантности предлагаемых решений.

Основные положения диссертации опубликованы в

следующих работах:

1. Мосесов С.К., Суворов В.А. Газоструйный источник колебаний повышенной мощнорги и его использование для интенсификации процессов теплообмена // Труды МАИ.-1974.-Выл 202.-3 с.

2. Мосесов С.К., Родченхо В.В. Экспериментальное определение скорости движения подземной ракеты.//Труды МАИ.-1976.-Вып.360.-2 с.

3. Мосесов С.К., Родченко В.В. Некоторые вопросы движения подземной ракетыУ/Труды МАИ -1976. -Вып.360.-2 с.

4. Мосесов С.К., Родченко В.В., . Экспериментальные исследования реактивных снарядов, движущихся в грунтах.// Сб. ХГ НТК ПВАИУ. - Пенза.-1978.-9 с.

5. Кузнецов A.A., Золотое A.A., Мосесов_С.К. и др. Эффективность летательных аппаратов модульного типа. Методическое пособие. - М.: МАИ.-1979.-109 с.

6. Кузнецов A.A., Золотев A.A., Мосесов C.K. и др. Оптимизации показателей эффективности транспортного корабля. Методическое пособие. - М.: МАЙ -1980.-133 с.

7. Кузнецов A.A., Золота A.A., Мосесов С.К. и др. Алгоритм планирования опытной отработки летательных аппаратов. Методическое пособие. - М.: МАИ.-1981.-53 с.

8. Mocecos С.К., Родченко В.В Оптимизация параметров двигательной.установки подземного аппарата.// Сб. трудов ПВАИУ,- Пенза.

9. Мосесов С.К., Родченко В В., Выбор проектных параметров ракетного пенетратора для исследования поверхностных слоев грунта Марса./ЛГруды XI Гагаринских чтений.-1981.-5 с.

10. Мосесов С.К., Родченко В.В., Определение-параметров ракетной установки для исследования процесса внедрения твердого тела в деформируемую среду./ЛГруды XII Гагаринских чтений.-1982.-5 с.

11. Мосесов С.К. Разработка технологии бестраншейной прокладки трубопроводов с применением реактивной грунто-прокладывающей установки.. Автореферат дис. на соиск уч.ст. канд. техн. наук.- Москва, МИНГ им. И.М.Губкина, 1988.-21 с.

12. Минаев Б.И., Мосесов С.К., Соколов A.A. « др. Бесподъемный метод укладки магистральных трубопроводов.//Сб. трудов ВНИИПКтехоргнефтегазстрой.-1989.-N7.

13. Минаев В.И., Мосесов CK, Соколов A.A. Работа экскаватора-трубозаглубктеля циклического действия И-375.//С6. трудов ВНИИПКтехортнефтегаз строй-1989.-N12.

14. Мазур И.И., Минаев ВН., Мосесов С.К. Новые методы и машины для строительства магистральных трубопроводов с минимальным экологическим влиянием.//НИЦ Нефтегазстройинформреклама.-1990.-Ш.-35 с.

15. Соколов А.А , Минаев В.И., Мосесов С.К. Работа экскаватора-трубозаглубителя циклического действия при бесподъемной укладке трубопроводов.//НИЦ Нефтегазстройинформреклама.-1990.-Ш 1 .-4 с.

16. Мазур И.И., Мосесов С.К., Минаев В.И. и др.//Строительство подводных переходов 1рубопроводов бестраншейным способом (временная инструкция). -М-

17. Соколов A.A., Минаев В.И., Мосесов С.К,, // Работа экскаватора' трубоуглубителя циклического действия при бесподъемной укладке

трубопровода.-ИНЦ Нефтегазстройинформреклама.-1990.- 4с.

18. Мосесов С.К., Першин А.Н. Надежность газо- и нефтепроводов и их экологическая безопасность. Защита от коррозии и охрана окружающей среды.-1996.-N3-4.-C.28-34.

19. Мосесов С.К., Комков В. А. Григорьев С.СУ/Использование пароводяного ускорителя для выведения ракетоносителя за озоновый слой. Доклад на 46 Международной конференции ИАФ. - Осяо.-1995.

20. Мосесов С.К., Толяренко Н. , Сердюк В. и др. //Концепция экологически чистого пароводяного ускорителя IAF-95.S.4.08. Доклад на 46 Международной конференции ИАФ. - Осло,-1995.

21. Мосесов С.К., Дроздов М.А., Ясацйш А.М. Современные техника и технология строительства подземных переходов трубопроводов различного назначениям/Строительство трубопроводов.-1996.-N3.-3 с.

22. Мосесов С.К. Пароводяные ракетные двигатели - М, ВНИЭРХ, 1996.-10 п.л.

23. Мосесов С.К. «СКМ-Гейзер».//Сб.докл. на Всероссийском семинаре «Современные методы сооружения подземных переходов трубопроводов различного назначения.»-!»! 1996.-3 с.

24. Багдарасян А.Н., Мосесов С.К., Чуян Р.К. и др. Математическая модель и некоторые результаты моделирования солнечных батарей// Сб.докл. «Инженерные проблемы энергетики»- Гаваи, 25.06-02.07.97 г. - 6 с.

25. Мосесов С.К., Смахган АЛ Лазерная космическая энергетическая система для луны: Экологическая безопасность и высокая эффективность.// Сб.докл. «Инженерные проблемы энергетики» - Гаваи, 25.06-02.07.97 г. - 7 с.

26. Мосесов С.К., Григорьев С.С., Комков В. А. Методы регулирования величины тяги пароводяных ракетных двигателей.//Сб. Докл. На 48 Интернациональном астрономическом Конгрессе.-Италия, Турин. 1997,- 11с.

27. Мосесов С .К. Создание технологии моделирования комплексов устойчивой жизнедеятельности территорий.-М.: ИНКО-ТИК. 1998,- 227 с.

28. А.с. 1547393 (СССР). Способ бестраншейной прокладки трубопроводов и устройство для его осуществления. Минаев В.И., Мосесов С.К., Гудим С.Ф. 27.06.88.

29. Ас. 1607464 (СССР). Силовой привод устройства для бестраншейной прокладки трубопровода в грунте. Мосесов СХ,-Минаев В.И. 28.06.88.

30. А.с. 1595040 (СССР). Способ бестраншейной прокладки трубопровода. Мосесов СХ, Мазур ИЛ., Минаев В.И. и др. 03.02.89.

31. Ас. 1595041 (СССР). Способ формирования трубопровода в грунте и устройство для его осуществления. Минаев В.И., Мазур ИЛ, Мосесов С.К. и др. 20.02.89.

32. А.с. 17009031 (СССР). Устройство для образования скважин. Минаев В.И., Мосесов СХ, Червяков В Д. 02.04.90. Опубл. в БИ №4,1992.

33. А.с. 1369375 (СССР). Реактивный буровой аппарат. Плугин А.И., Циферов, В.М. Мосесов СХ и др. 08.10.84.

34. Патент N1836861. Устройство для погружения в грунт строительных элементов. Мосесов СХ, Минаев В.И. 19.09.90.

35. Патент N1836862. Способ погружения в груда строительных элементов. Минаев В.И, Мосесов СХ 17.12.90.

36. Патент N1802953. Способ бестраншейной прокладки трубопроводов. Минаев В.И., Мосесов СХ 18.03.91.

37. Патент N2005132. Устройство для погружения в грунт строительных элементов типа труб. Минаев В.И., Мосесов С.К. 21.11.91. Опубл. в БИ №1,1993.

38. Патент N2005856. Устройство для образования скважин в грунте. Минаев В.И., Мосесов СХ, Шапошников И.Д. 17.02.92. Опубл. в БИ №1,1994.

39. Патент N2005858. Устройство для бестраншейной прокладки трубопроводов в грунте. Мосесов СХ, Минаев В.И., Кондаков А.А и др. 20.04.92. Опубл. в БИ №1, 1994.

40. Патент N2034118. Способ образования скважин в грунте. Мосесов С.К., Минаев В.И., Баландюк Г.Г. и др. 18.12.92. Опубл. в БИ №12, 1995.

41. Патент N2034119. Привод перемещения устройства для образования скважин в грунте. Минаев В.И, Мосесов С.К. 16.02.93. Опубл. в БИ №12,1996.

42. Патент N2019648. Привод перемещения устройства для образования скважин в грунте. Минаев В.И, Мосесов С.К. 02.12.92. Опубл. в БИ №17, 1996.

43. Патент N2055124. Устройство для образования скважин в грунте. Минаев В.И, Мосесов С.К, 27.05.93. Опубл. вБИ №12,1996.

44. Патент N2055452. Устройство для выведения космического аппарата на орбиту. Мосесов С.К. 17.08.93. Опубл. в БИ №6,1996.

45. Патент N2079595. Устройство для уплотнения грунта. Губерман Ф.С., Мосесов С.К. 30.12.94. Опубл. в БИ Ха17, 1997.

46. Патент N2075683. Способ бестраншейной прокладки трубопровода под препятствием. Григорьев С.С., Мосесов С.К. 18.09.95. Опубл. в БИЛа35, 1997.

47. Заявка N95113971/06 от 18.09.95. Способ бестраншейной .прокладки трубопровода под препятствием. Мосесов С.К. Полож. решение ВНИИГПЭ о выд. патента от 08.02.96.

48. Заявка N94045644. Устройство для упротнення грунта. Мосесов С.К., Губерман Ф.С. Полож. решение ВНИИГПЭ о выд. Патектаот 30.01.96.

49. Заявка N96107380/03 . Способ бестраншейной прокладки трубопроводов и установка направленного бурения. Мосесов С.К., Муретов А.Н., Дроздов М.А. Полож. решение ВНИИГПЭ о выд. Патента от 15.07.96.