автореферат диссертации по энергетике, 05.14.16, диссертация на тему:Разработка методологии повышения эффективности системы управления природоохранной деятельностью на основе использования новых информационных и телекоммуникационных технологий

Введение.

Глава 1. Информационное обеспечение системы управления охраной окружающей среды.,.

1.1. Анализ сложившихся структур управления в области охраны окружающей среды.

1.2. Анализ форм и методов управленческой деятельности в области охраны окружающей среды.

1.3. Информационное обеспечение управленческих решений в области охраны окружающей среды.

1.4. Анализ недостатков существующих экологических информационных систем.

Глава 2. Построение распределенных информационных систем поддержки принятия решений в области охраны окружающей среды.

2.1.Технологические решения, применяемые для распределенных информационных систем поддержки принятия решений в области охраны окружающей среды.

2.1.1. Хранилища данных.

2.1.2. Оперативная аналитическая обработка.

2.1.3. Интеллектуальный анализ данных.

2.1.4. Методы представления информации в распределенных информационных системах.

2.2. Методология создания информационной системы как преобразование совокупности функциональных моделей.

2.3. Методы и модели профессиональной подготовки специалистов как системы информационного обеспечения профессиональной деятельности.

2.4. Методика оценки эффективности информационной системы поддержки принятия решений.

Глава 3. Анализ и оценка существующих информационно-обучающих систем в области охраны окружающей среды.

3.1. Анализ действующей системы переподготовки и повышения квалификации государственных служащих и работников промышленности.

3.2. Анализ существующих методов и средств дистанционного обучения, оценка возможности их применения в инженерном экологическом образовании и системе переподготовки кадров.

Глава 4. Программно-аппаратная реализация распределенной информационной системы, предназначенной для системы повышения квалификации и переподготовки кадров в области охраны окружающей среды.

4.1. Принципы организации представления информации в распределенных информационных-обучающих системах.

4.2. Структура и алгоритм функционирования распределенной информационнообучающей системы.

4.3. Программно-инструментальные средства построения распределенных информационно-обучающих систем.

4.3.1. Экспертные системы.

4.3.2. Программные средства создания презентаций.

4.3.3. Авторские программные средства.

4.3.4. Системы на основе языка разметки гипертекстов.

4.4. Программно-аппаратные средства построения распределенной информационной системы поддержки принятия решений в области охраны окружающей среды.

В 1996 году была принята «Концепция перехода Российской Федерации к устойчивому развитию». Этот основополагающий документ определяет задачи, направления и условия перехода к устойчивому развитию, обеспечивающему «.сбалансированное решение социально-экономических задач и проблем сохранения благоприятной окружающей среды и природно-ресурсного потенциала в целях удовлетворения потребностей нынешнего и будущих поколений людей» [2].

Реализация «Концепции.» будет определяться научно-обоснованными рекомендациями по сохранению и улучшению окружающей среды, основанными на полной и достоверной информации.

Современные мегаполисы характеризуются чрезмерной концентрацией на сравнительно небольших территориях населения, транспорта и промышленных предприятий. В таких условиях деятельность промышленных предприятий, в зависимости от принятых качественных и количественных параметров технологических процессов, характеризуется существенными вариациями в структуре и характеру взаимодействия с природной средой, что приводит к различным взаимодействиям производства с окружающей природной средой.

Оценка экологического состояния таких сложных объектов должна учитывать множество самых разных показателей по всем районам и предприятиям, производственным зонам, магистралям, системам связи, рекреационным площадям и т. д.;

Систематический сбор и обработка информации о состоянии окружающей природной среды необходим для обоснования природоохранных программ и принятия управленческих решений. Множественность выполняемых функций управления охраной окружающей среды предполагает значительный объем различных типов информации, предназначенной для выполнения профессиональных задач специалистами в области охраны окружающей среды.

Процессы переработки и генерация новой информации в виде управленческого решения рассматриваются как «технологический» аспект управленческого труда.

Целью управления охраной окружающей среды является «.обеспечение выполнения норм и требований, ограничивающих вредное воздействие процессов производства и выпускаемой продукции на окружающую среду, и рациональное использование природных ресурсов, их восстановление и воспроизводство» [12]. Таким образом, управление природоохранной деятельностью представляет собой сложный многофакторный комплекс, и эффективность функционирования системы управления охраной окружающей среды напрямую зависит от информационного обеспечения данного вида деятельности.

Информационное обеспечение формирует у работника природоохранных управленческих структур ту необходимую сумму знаний и опыта, которая позволяет эффективно решать проблемы, связанные с созданием экологически безопасных технологий во всех сферах человеческой деятельности или принимать экологически правильные управленческие решения. В системе управления охраной окружающей среды специально выделены функции, обеспечивающие информационную поддержку принятия решений;

1. Сбор и обобщение информации о научно-технических достижениях в области охраны окружающей среды.

2. Повышение квалификации работников в области охраны окружающей среды.

Вместе с тем существующие системы, предназначенные для обеспечения информацией структур управления в области охраны окружающей среды, основанные на традиционных методах и подходах, не удовлетворяют современным требованиям.

Природоохранные структуры вынуждены постоянно противостоять растущему потоку данных и одновременно испытывают дефицит информации, необходимой для принятия управленческих решений.

В [31] отмечается: «Поражает тот контраст, который наблюдается между большим объемом данных, которые собираются, обрабатываются и используются министерствами и комитетами, и тем, как трудно провести оценку этих данных и использовать их при принятии решений».

Система сбора и обработки информации о состоянии окружающей среды разрознена и поддерживается далеко не всеми природоохранными структурами.

Углубляются противоречия между традиционным темпом обучения специалистов и постоянно ускоряющимся темпом появления новых знаний необходимых этим специалистам. Недостаточная эффективность управления в сфере охраны окружающей среды объясняется проблемами информационного обеспечения принятия решений. Существует необходимость разработки новых подходов к созданию экологических информационных систем.

Цель диссертационной работы.

Исследование путей повышения эффективности системы управления охраной окружающей среды на основе применения распределенных информационных систем поддержки принятия решений, разработка комплекса методов и средств построения таких систем, методов и средств хранения, обработки и представления информации этими системами.

Указанная цель определяет необходимость решения следующих задач:

Анализ структур существующих систем управления охраной окружающей среды различных уровней, с целью определения возможностей повышения эффективности за счет использования новейших информационных и телекоммуникационных технологий.

Исследование информационных потоков, необходимых для принятия управленческих решений в области охраны окружающей среды и существующих структур информационного обеспечения системы управления охраной окружающей среды.

Разработка системы согласованных моделей информационного обеспечения профессиональной деятельности и профессиональной подготовки государственных служащих и работников промышленности в области охраны окружающей среды.

Разработка принципов формирования структуры распределенных информационных систем поддержки принятия управленческих решений в сфере охраны окружающей среды.

Разработка рекомендаций по практической реализации разработанной методологии на основе комплекса инструментальных средств построения экологических информационных систем.

Методы исследования.

Методы системного анализа для оценки существующих систем управления охраной окружающей среды, структуры информационных потоков, необходимых для принятия управленческих решений, существующих разработок в области информационного обеспечения природоохранной деятельности.

Совокупность методов информационного моделирования для создания организационных, методологических, программных и технических средств создания распределенных информационных систем поддержки принятия решений в области охраны окружающей среды, а также научно-обоснованных правил формирования знаний, умений и навыков, необходимых специалисту в области охраны окружающей среды.

Методы математического моделирования для оценки параметров качества информационных систем.

Основные защищаемые положения.

1. Повышение эффективности управления охраной окружающей среды возможно на основе применения методов комплексной оценки информационных потоков характеризующих состояние окружающей средына базе использования современных информационных и телекоммуникационных технологий, однако вошедшие в практику деятельности природоохранных служб информационные системы не могут обеспечить надлежащий уровень предоставления информации экологического характера, так как ориентированы на обработку преимущественно количественной информации, не отвечают современным требованиям открытости, переносимости и масштабируемости.

2. Принятие обоснованного управленческого решения природоохранными структурами возможно на основе, обеспечивающего высокий уровень достоверности, многофакторного анализа информации различного типа об очень многих объектах и процессах в окружающей среде во всей совокупности их взаимодействия из чего следует необходимость применения объектно-ориентированных методов и средств обработки экологической информации.

3. Геораспределенный характер экологических последствий техногенного воздействия на окружающую среду определяет необходимость использования природоохранными службами различного уровня распределенных информационных систем, обеспечивающих дистанционный доступ к различным информационным ресурсам, банкам и базам знаний и данных о состоянии окружающей среды на основе использования средств телекоммуникаций а так же необходимость создания природоохранными службами собственных информационных ресурсах, банков и баз знаний и данных.

4. Информационное обеспечение необходимое для комплексного принятия управленческих решений может осуществляться специалистами природоохранных служб обладающих специальной подготовкой по применению современных технологий обработки информации реализуемых с помощью информационных систем построенных по разработанной в данном диссертационном сочинении методологии построения таких систем, что позволит разрешить существующее противоречие между традиционным темпом усвоения информации специалистами природоохранных структур и постоянно ускоряющимся темпом появления новой информации, необходимых этим специалистам.

5. В системе повышения квалификации и переподготовки кадров, являющейся подсистемой охраны окружающей среды, возможно и необходимо применение дистанционного обучения, использующего распределенные информационные системы.

Научная новизна.

Разработаны принципы повышения эффективности системы управления охраной окружающей среды на основе широкого применения новейших информационных и телекоммуникационных технологий.

Предложена методология построения распределенных информационных систем, использующая новые подходы к хранению, обработке и представлению экологической информации, предназначенной для принятия управленческих решений.

Разработана концептуальная модель предметной области знаний, умений и навыков, необходимых сотруднику природоохранных служб, ориентированная на построение распределенных информационных систем поддержки принятия решений, а также позволяющая автоматизировать разработку учебных планов и информационно-методического обеспечения инженерного экологического обучения, системы повышения квалификации и переподготовки кадров.

Практическая ценность.

Применение методологии, предложенной в данной диссертации позволяет разрабатывать информационные системы обеспечивающие надлежащий уровень предоставления информации различного характера, необходимой для принятия обоснованных управленческих решений в сфере охраны окружающей среды.

Разработана система рекомендаций по выбору программно-аппаратного обеспечения необходимого для создания распределенных экологических информационных систем.

Разработана методика создания учебно-методических материалов и другого информационного обеспечения предназначенного для системы повышения квалификации и переподготовки кадров, как подсистемы управления охраной окружающей среды.

На основе результатов работы создана информационная система, предназначенная для предоставления информации экологического характера и организации дистанционного обучения по вопросам охраны окружающей среды и обеспечения безопасности технологических процессов и производств.

Создан комплекс учебно-методических материалов, включающий электронные учебники, компьютерные программы и т.д., предназначенные для использования, как в системе

10 инженерного экологического образования, так и в системе повышения квалификации и переподготовки кадров

Апробация работы.

Основные положения данной диссертации докладывались на различных научных конференциях, в том числе; «Информатизация правоохранительных систем» (2-3 июля 1997 г. Москва), «Экологическое образование и воспитание на пороге XXI века» (28-30 января 1998 г. Москва), Международная молодежная научная конференция «Гагаринские чтения» (6-12 апреля 1999 г., Москва). Результаты работы представлены на Международной специализированной выставки «Отходы-1999: индустрия переработки и утилизации» (Москва 1-6 июня 1999 г.), используются в Центре подготовки космонавтов, МИПК «МАТИ» - Российского государственного технологического университета им. К. Э. Циолковского, Экологическом Центре Министерства обороны Российской Федерации, в учебном процессе при подготовке инженеров-экологов на кафедре «Промышленная экология и безопасность производства» «МАТИ» - Российского государственного технологического университета им. К. Э. Циолковского.

Структура диссертации.

Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, включает в себя 14 рисунков, 7 таблиц.

Заключение.

Социально-экономические преобразования в России, требуют коренного изменения структуры управленческой деятельности в сфере природоохранной деятельности.

Государственная политика в области охраны окружающей среды, обеспечения экологической безопасности и рационального использования природных ресурсов, ориентированная на принципы устойчивого развития, требует применения эффективной системы управления процессом принятия решений, опирающуюся на достоверную и своевременную информацию о природных средах, источниках антропогенного воздействия на них, существующих и возможных последствиях этих воздействий. Получение такой информации для принятия решений, как на федеральном, так и территориальных уровнях управления представляет собой сложную, комплексную задачу, требующую для своего решения привлечения разнообразных методов и средств.

Применение современных средств вычислительной техники и телекоммуникаций служит созданию новой системы управления охраной окружающей среды, отвечающей требованиям информационной культуры государственного управления.

Принципиально изменились требования к содержанию и качеству профессиональной подготовки специалистов в области охраны окружающей среды.

Логика информационного обеспечения деятельности специалиста в области охраны окружающей среды строится по следующей схеме: реальная проблема - системный анализ проблемы - анализ теорий и концепций как средств решения проблемы - практическое решение проблемы.

Создание новых подходов к проблеме обработки информации об окружающей среде рассматривается как чрезвычайно важная задача.

Для разработки методологии повышения эффективности системы управления охраной окружающей среды на основе применения распределенных информационных систем поддержки принятия решений данном диссертационном сочинении:

1. Проведен анализ существующих систем управления охраной окружающей среды, анализ информационных потоков, необходимых для принятия управленческих решений и сделан вывод о том, что в условиях постоянного увеличения объема различной информации о состоянии окружающей среды, существующие системы информационного обеспечения не могут способствовать повышению эффективности управления охраной окружающей среды.

2. Разработаны принципы формирования структуры распределенных экологических информационных систем поддержки принятия управленческих решений, на основе применения объектно-ориентированного подхода к процессам хранения, обработки и выдачи экологической информации

3. Разработаны принципы построения функциональных моделей деятельности специалистов в области охраны окружающей среды.

4. Разработана концептуальная модель предметной области знаний, умений и навыков, необходимых сотруднику природоохранных служб, ориентированная на построение распределенных информационных систем поддержки принятия решений.

5. Разработаны методология представления информации, алгоритмы функционирования информационных систем поддержки принятия решений в области природоохранной деятельности.

6. Разработана архитектура и проведен анализ возможных проектных вариантов создания информационных систем для принятия решений в области охраны окружающей среды.

7. Для повышения квалификации и переподготовки кадров в области охраны окружающей среды разработана система дистанционного обучения, в основе которой лежит распределенная информационная система, использующая предложенные в данной диссертации методы и средства хранения, обработки и предоставления экологической информации

8. Разработаны принципы создания информационно-методического обеспечения (электронных учебников, компьютерных программ) профессиональной деятельности спе

141 циалистов в области охраны окружающей среды, которые могут применяться при организации профессиональной подготовки различного уровня (вузовское и поствузовское образование, дистанционное обучение и т. д.)

Применение вышеуказанных результатов для построения экологических информационных систем поддержки принятия решений должно способствовать повышению эффективности системы управления охраной окружающей среды, а, следовательно, и успешной реализации Концепции перехода России к устойчивому развитию.

1. Список дополнительных источников по теме курса в Интернет.Учебный материал может содержать текстовую, графическую информацию, видеоинформацию и аудиоинформацию.

2. Закон Российской Федерации «Об охране окружающей природной среды» М.: Республика, 1992 64 с.

3. Указ Президента Российской Федерации «О Концепции перехода Российской федерации к устойчивому развитию» от 1 апреля 1996 г., № 440. Собрание Законодательства РФ, 1996, вып. 15.

4. Постановление Правительства Российской Федерации «О развитии системы высшего и среднего профессионального образования в Российской Федерации» от 23 мая 1995 г. № 498/ Бюллетень. Минобразования РФ, М. 1995. -вып.7. -С. 1.

5. Постановление Государственного комитета Российской Федерации по высшему образованию от 31 мая 1995 г. № 6 «О состоянии и перспективах создания единой системы дистанционного образования в России» /Бюллетень. Минобразования РФ, М. 1995. -вып. 9. - С. 32.

6. Федеральная программа «Развитие единой системы дистанционного образования в Российской Федерации». Государственный комитет Российской Федерации по высшему образованию. М., 1995. 20 с.

7. Положение о переподготовке и повышении квалификации государственных служащих Минприроды России и территориальных органов. Министерство охраны окружающей среды и природных ресурсов. Научно-методический центр. М., 1995 . 35 с.

8. Управление производственным объединением и промышленным предприятием. Управление охраной окружающей среды. Основные положения: ГОСТ 24525-80 М., 1981. -14 с.

9. Клепцов М. Я., Коновалов С. М., Кононенко А. В., Королев М. Я. «Дистанционное образование в системе государственной службы»: Российская Академия Государственной службы: Курс лекций. М., 1997 - 34 с.

10. Тихонов А. Н., Иванников А. Д. «Технологии дистанционного обучения в России»: /Проблемы информатизации высшей школы» 1995, вып. 3. С. 1-5.

11. В.Н. Кубасов, В.А. Таран, С. Н. Максимов «Профессиональная подготовка космонавтов», Машиностроение, 1985 288 с.

12. Фетисов А. Г. «Автоматизированная система обеспечения оптимального режима работы водоочистных сооружений машиностроительного предприятия» Тезисы докладов молодежной научной конференции «XXIII Гагаринские чтения», Москва, 8-12 апреля 1997. -С. 13-14.

13. Лапин В. В. Фетисов А. Г. «АРМ сотрудника экологической милиции» Тезисы докладов международной конференции «Информатизация правоохранительных систем» Москва, 2-3 июля 1997 г., Академия управления МВД России, 1997. С. 49-50.

14. Сердюк Н. И. Фетисов А. Г. «Research and development of procedures remote training of spacemen» Abstracts of «Second international aerospace congress» Moscow, August 31 -September 5 1997. C. 317.

15. Сердюк H. И. Фетисов А. Г. «Дистанционное образование в системе обязательной экологической подготовки кадров управления и производства» Научные труды МАТИ им. К. Э. Циолковского, Москва, 1998. С. 425-428.

16. Фетисов А. Г. «Структура и принципы построения информационно-образовательной среды дистанционного обучения в области охраны окружающей среды». Тезисы докладов молодежной научной конференции «XXV Гагаринские чтения», Москва, 610 апреля 1999. С. 564-565.

17. В. В. Растоскуев «Структура программного обеспечения региональной экоин-формационной системы»/ Экологическая Безопасность 1997, вып. 01(07) С. 17.

18. Костогрызов А.И., Петухов А.В., Щербина A.M. «Основы оценки, обеспечения и повышения качества выходной информации в АСУ организационного типа» М.: «Вооружение. Политика. Конверсия», 1994. 278 с.

19. Костогрызов А.И., Липаев В.В. «Сертификация функционирования автоматизированных информационных систем» М.: «Вооружение. Политика. Конверсия», 1996. 280 с.

20. Bush V. As We May Think// Atlantic Monthly, № 176 (1), July 1945. P. 101-108.

21. Engerbart D.C. A Conceptual Framework for the Augmentation of Man's Intellect. Vistas in Information Handling. V.l // Howerton P.D., Weeks D.C., Eds. Washington, Spartan Books, 1963. P.1-29.

22. Nelson Т.Н. The Hypertext. International Documentation Federation Annual Conferens. 1965. p. 231

23. Moore, M. G. Towards a theory of independent learning and teaching. Journal of Higher Education - 1973, 44(9) - P. 664.

24. Inmon W. H. Building The Data Warehouse (Second Edition). NY, 1996. p. 315