Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему
Теоретические основы синтеза адаптированных систем геофизического обеспечения принятия управленческих решений в производственно-хозяйственной деятельности общества
ВАК РФ 11.00.09, Метеорология, климатология, агрометеорология
Автореферат диссертации по теме "Теоретические основы синтеза адаптированных систем геофизического обеспечения принятия управленческих решений в производственно-хозяйственной деятельности общества"
Министерство образования Российском Федерации
На правах рукописи УДК* 551.509.5
РГБ ОД
7 - АЗГ Ш
БУЧИНСКИИ Анатолий Федорович
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СИНТЕЗА АДАПТИРОВАННЫХ СИСТЕМ ГЕОФИЗИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПРИНЯТИЯ УПРАВЛЕНЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ В ПРОИЗВОДСТВЕННО-ХОЗЯЙСТВЕННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ
ОБЩЕСТВА
11.00.09 - Метеорология, климатология, агрометеорология
Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук
Санкт-Петербург 2000
Работа выполнена в военно-инженерной космической академии им. А Ф. Можайского. в Санкт-Петербургском филиале государственного университета -- Высшей школы экономики
Официальные оппоненты:
Доктор технических наук, профессор АСТАПОВ Н Т Доктор технических наук, профессор ЕФРЕМОВ Р.Н. Доктор физико-математических наук, РОЖКОВ В..А
Ведущая организация - Санкт-Петербургский институт информатики РАН
Защита состоится 29 июня 2000 года в 15часов 30 мин на заседании Совета по защите диссертаций Д.063.19.02 при Российском Государственном гидрометеорологическом университете по адресу .195196, Санкт-Петербург, К-196, Малоохтинский проспект, дом 98.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке РГГМИ
Автореферат разослан 'УРСмгя 2000 года Ученый секретарь
Совета по защите диссертаций Д 063.19.02 доктор физико-математических наук, профессор
Л И. ДИВИНСКИЙ
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Диссертационная работа посвящена решению научно-технической проблемы совершенствования геофизического обеспечения (ГФО) производственно-хозяйственной деятельности (ПХД) общества, а именно, разработке теоретических основ и методов проектирования и построения адаптированных систем ГФО целенаправленных процессов функционирования сложных целеустремленных систем для повышения их эффективности.
Актуальность проблемы объясняется тем, что дальнейший рост эффективности действующих технологий во многом обусловлен совершенствованием их обеспечения данными о природной среде. Это связано с тем, что природная среда, активно взаимодействующая со всеми объектами, находящимися в ней. играет значительную роль при выполнении различных производственно-хозяйственных задач (ПХЗ), и особенно, при применении технических средств, привлекаемых для их выполнения. Правильный учет влияния среды на этапах планирования позволяет в некоторых случаях даже наращивать производственный потенциал в процессе ПХД без какого-либо увеличения производственных мощностей. А игнорирование или неграамотный учет состояния среды, наносит значительный материальный урон не только ПХД, но и системе безопасности жизнедеятельности общества.
Несмотря на кажущуюся незначительность ущерба, нанесенного при выполнении одной ПХЗ из-за несоответствия условий состояния окружающей природной среды, в силу их массовости и высокой повторяемости, значение именно этого вида материального урона при взаимодействии с природной средой является значительно больше всех остальных, т.к. и стихийное ее состояние и. в некоторых случаях, непрофессиональные действия персонала, участвующего в производстве, хотя и наносят большой ущерб, но все-таки относятся к локальным и очень редким явлениям.
Создание принципиально новых высокоточных технологий, имеющих очень высокую стоимость, рассчитано на эффективное их применение лишь при самых благоприятных природных условиях, повторяемость которых чрезвычайно низка. Для искусственного создания таких условий требуются дорогостоящие технические системы, функционирование которых в свою очередь также зависит от природных условий. Следовательно, с развитием технического прогресса в обществе зависимость ПХД от состояния природной среды будет возрастать.
Как показывают результаты системного анализа процессов гидрометеорологического, метеорологического и других видов информационного обеспечения целеустремленных процессов, основными направлениями их совершенствования являются повышение точности и достоверности прогностических данных о состоянии среды, повышение точности и достоверности методов идентификации состояния и диагностики факторов природной среды, оказывающих влияние на результаты решения задач, и совершенствование технологических процессов самого обеспечения, которое обусловливает изменение технологических характеристик или снижение затрат ПХД.
Задачи, возникающие при реализации каждого из указанных направлений, являются сложными и взаимосвязанными, и поэтому необоснованное увлечение какими-то отдельно взятыми из них, без системной увязки с остальными, может привести к непредсказуемым результатам, и даже, совершенно противоположным тем, какие преследовались при постановке задачи.
Существующее состояние системы метеорологического, гидрометеорологического и других видов обеспечения, особенно в реальных условиях реструктуризации экономики и постепенной замены небольшого количества, крупных отраслевых потребителей на огромное количество потребителей-предпринимателей малого и среднего бизнеса, требует кардинального пересмотра отношений к себе со стороны государственных институтов власти, а именно, как к системе, только с помощью которой гарантирована возможность безопасной и эффективной жизнедеятельности общества, существование которого должно протекать в гармонии с природной средой.
Все это свидетельствует о том, что проблема совершенствования ГФО ПХД общества является сложной системной проблемой, требующей своего теоретического обоснования.
Большая заслуга в разработке подходов к разрешению этой проблемы принадлежит таким ученым как Обухов A.M., Багров H.A.. ГандинЛ.С., Волконский Ю.Н., Дроздов О., Жуковский Е.Е.. Заварина М.В.. Добротворский А.Н., Монокрович Э.И.. Солонин A.C., Решетов В.Д., Рубинштейн Е.. Попова-Сапараева М.Н., Хандожко Л.А., Петухов Г.Б., Ростовцев Ю.Г. и др. Однако эти подходы имеют свою область применимости. Границы области применимости предложенных подходов связаны с предположением разомкнутости схемы системы "ТФО-потребитель". которое делает невозможным оценивание внутренних технологических процессов в системе ГФО через качество результатов ПХД. В этой
связи неоднозначны результаты попыток совершенствования ГФО без оценю! изменения комплексного результата функционирования система "ГФО-нотребитель"
Разо.мкнутость между системами ГФО и потребителя накладывает 01раничения на требования к ГФО. Они носят больше эмпирический, чем научный характер, т.к. при их формулировании задаются, как правило, такие экспертные значения характеристик, которые существуют у уже функционирующих систем ГФО. Пагубность такого подхода очевидна. При проектировании новых систем в них заранее закладываются уже существующие недостатки.
Невозможность системного управления параметрами характеристик системы ГФО, из-за отсутствия теоретического аппарата, не позволяет проектировать эти системы с характеристиками, согласованными с характеристиками системы потребителя. Поэтому при совершенствовании технологических операций ГФО, особенно при автоматизации его процессов, сокращение времени их выполнения и представления геофизической информации потребителю в масштабах, близких к реальному времени, не всегда выгодно ятя потребителя. Переход на новую технологию ми привлечение новых, более совершенных технических средств, как правило, сопровождается увеличением материальных затрат, повышением ресурсоемкости обеспечения и не всегда приводит к увеличению значения показателя " качество-стоимость" функционирования системы "ГФО-потребитель", и даже, при внешнем повышении показателя результата функционирования потребителя.
Актуальность исследования проблемы совершенствования ГФО ПХД общества значительно возросла в настоящее время, в период перехода к рыночным отношениям в экономике, реструктуризации крупных отраслевых потребителей и появления нового большого класса заказчиков - мелких и средних предприятий различных форм собственности.
Важной составной частью, ядром этой проблемы является разработка теоретических основ и методов проектирования и построения адаптированных систем ГФО целенаправленных процессов функционирования сложных целеустремленных систем. Решение данной проблемы позволит обосновывать требования к органу ГФО на этапах организации планирования ПХД и на основе обоснованных требований создавать и реализовывать эффективные технологические процессы, приспособленные к условиям природной среды.
Целью работы является теоретическое обобщение и решение крупной научной проблемы, связанной с разработкой методов системно-компонентного анализа и синтеза адаптированного ГФО целенаправленных процессов функционирования сложных целе-
устремленных систем, имеющей важное народнохозяйственное значение для повышения эффективности ПХД.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи исследования: - разработать методологические и концептуальные основы исследования процесса ГФО; - выполнить исследования взаимодействия орудий труда и средств производства с природной средой, обосновать меру определения взаимодействия, выявить связи между результатом ПХД и характеристиками ГФО; - уточнить терминологию области исследования. основные понятия и определения, используемые для описания взаимодействия с природной средой; - получить показатели результатов и эффективности ГФО, включающие в себя результаты ПХД потребителя и расходы ресурсов на получение этих результатов; - разработать методы и алгоритмы исследования ГФО, позволяющие выявлять механизм влияния его характеристик на результат ПХД потребителя, а также определять зависимости между характеристиками системы ГФО, такими как, успешность прогнозов, разрабатываемых в системе, и их заблаговременность, успешность и оперативность выполнения технологических операций ГФО, успешность и надежность функционирования технических средств Г"ФО;- исследовать механизм расходования ресурсов системы ГФО; - разработать методы обоснования таких характеристик системы ГФО как, оперативность выполнения операций ГФО, надежность функционирования технических средств, количество геофизических данных, привлекаемых для обеспечения потребителя, время их старения и интервал времени между сроками наблюдения; - разработать модели для определения требуемых значений характеристик ГФО, алгоритмы их решения; - разработать модель синтеза оптимальной системы ГФО. - предложить способы улучшения характеристик отдельных операций ГФО.
Основные научные результаты и их новизна состоят в следующем:
1.Разработаны теоретические основы проектирования и построения операционных виртуальных элементов (ОВЭ) ГФО систем, целевой результат функционирования которых зависит от условий природной среды. Они включают в себя: концепцию и методологию исследования систем ГФО ПХД потребителя во взаимодействии с природной средой, методы и модели для расчета операционных параметров характеристик систем ГФО. Эти положения позволяют решить крупную научную проблему системного обоснования требуемой системы ГФО прикладных и ПХЗ.
2. Обоснована методология исследования технологического процесса ГФО, включающая в себя: системный подход к решению проблемы построения систем ГФО с задан-
ными характеристиками; основные аспекты и принципы исследования; тезаурус, используемый для описания взаимодействия технических средств, участвующих в ПХД, с природной средой; методы исследования характеристик ГФО.
3. Впервые выявлены производственно-хозяйственные потенциалы геофизической обстановки и ОВЭ ГФО и их разновидности - полный, климатический, фактический и безопасный потенциалы геофизической обстановки и климатический, фактический и реализуемый потенциалы ОВЭ ГФО. Данные показатели должны быть паспортными характеристиками технических средств, описывающие их взаимодействие с природной средой и определяющие целевые результаты их применения в различных ситуациях геофизической обстановки.
Введены новые понятия, конкретизирующие состояние природной среды при взаимодействии с ней технических средств ПХД потребителя. К ним относятся климатический, физический, максимальный физический, превосходный физический и безопасный физический параметры геофизической обстановки. Эти параметры необходимы для оценки критериальных значении состояния технических средств во взаимодействии со средой.
4. Предложена и обоснована мера определения взаимодействия ОЭ с природной средой, выраженная через целевой результат обеспечиваемой задачи; выявлены функциональные связи и аналитические зависимости между целевыми результатами решения задачи и характеристиками ее ОВЭ ГФО.
5. Впервые полученные показатели для оценки результатов ГФО прикладных и ПХЗ. К ним относятся показатели: предотвращенные потери операционных (хозяйственных) ресурсов, которые могли бы быть израсходованы на взаимодействие с природной средой в случае их планирования при полной неопределенности знаний о ее состоянии; приращение целевых результатов решения этих задач в случае привлечения прогностических данных о состоянии среды в процессе их планирования; потери операционных (хозяйственных) ресурсов, связанные с неопределенностью прогностических данных. Данные показатели позволяют комплексно оценивать результаты ГФО целевых задач, решаемых потребителем.
6. Впервые предложены методы обоснования: операционной конфигурации геофизической сети наблюдения (на примере общего количества облачности); операционных -меры ценности и интервала времени старения данных геофизической сети наблюдения; внутренней конфигурации ОВЭ ГФО операционной системы; состава персонала и средств, требуемых для выполнения технологических операций в этом элементе; операци-
ониых характеристик надежности функционирования технических средств, выполняющих эти операции; операционного интервала времени между соседними сроками приема данных в ОВЭ ГФО.
7.Предложены методы синтеза ОВЭ в систему ГФО, включающие в себя метод синтеза операционных геофизических сетей ОВЭ в единую сеть, метод синтеза конфигураций ОВЭ в единую внутреннюю конфигурацию и метод синтеза операционных ресурсов ОВЭ в объединенные ресурсы этой системы.
8. Предложены методы построения математических моделей для описания характеристик системы ГФО. включающие в себя: метод аппроксимации распределения геофизических прогнозов но градациям; метод определения зависимости успешности прогнозов от таких характеристик, как их заблаговрсменность, оперативность технологического процесса ГФО и надежность функционирования технических средств ГФО; методы расчета таких составляющих операционного ресурса ГФО, как информационная, оперативная и эксплуатационно-техническая. Предложены также аналитические выражения, описывающие зависимости между такими характеристиками, как успешность прогнозов и их забла-говременность; успешность прогнозов, их заблаговременность и надежность функционирования технических средств; успешность прогнозов и оперативность выполнения операций ГФО; зависимости между стоимостью и производительностью выполнения технологических операций ГФО.
9Разработаны математические модели для расчета характеристик объединенной системы ГФО прикладных (производственно-хозяйственных) задач. Они включают в себя: модели для расчета характеристик объединенной геофизической сети наблюдений, объединенной внутренней конфигурации и объединенного ресурса системы ГФО; модель для расчета операционных параметров характеристик ОВЭ ГФО операционной системы. Разработаны также модели для расчета операционных параметров характеристик геофизической сети наблюдений. Они включают: модели для расчета расстояний между пунктами и количества пунктов наблюдения; модель для расчета характеристик операционной сети (на примере наблюдений за общим количеством облачности); модель для расчета операционного интервата времени старения геофизических данных и их меры ценности; модель для расчета ишервапа времени старения данных, используемых в инерционных прогнозах. Разработаны модели для расчета операционных параметров характеристик оперативности, состава персонала и средств для выполнения операции - для двух способов сбора геофизических данных: для трех способов документирования данных иаблюде-
ний; обработки геофизических карт: их распространения; прогнозирования и двух способов ввода прогнозов в элемент планирования. Кроме того, разработаны модель для обоснования внутренней конфшлрации ОВЭ ГФО, модель для выбора способа выполнения операции в технологическом процессе ГФО, модели для расчета операционных параметров характеристик надежности функционирования технических средств ГФО и модель для расчета операционного интервала времени между соседними сроками приема данных. Предложенные модели позволяют системно обосновывать требования к характеристикам системы ГФО.
10. Впервые выявлены зависимости между оптимальным количеством пунктов наблюдений геофизической сети, с одной стороны, и высотой нижней границы облачности, временем выполнения технологических операций ГФО и величиной операционного ресурса обеспечиваемой задачи, с другой стороны. Выявлены зависимости между оптимальными значениями характеристик оперативности и стоимостью операционного ресурса обеспечиваемой задачи.
11. Выявлены положительные эффекты, связанные с объединением ОВЭ в единую систему ГФО. Это экономия операционных ресурсов каждого из объединяемых ОВЭ. Кроме этого, для всех операционных систем, ресурс которых меньше самого большого, система ГФО с синтезированными параметрами характеристик обеспечивает более высокие результаты применения их ОЭ с меньшими затратами операционных ресурсов, чем отдельные ОВЭ ГФО.
Рез\лътагм диссертационных исследований в совокупности выносятся на защиту как решение крупной научной проблемы, заключающейся в разработке теоретических основ и методов проектирования и построения класса адаптированных информационно-прогностических систем, с заданными потребителем характеристиками, для обеспечения ПХД информацией о состоянии природной среды.
Научная ценность и практическая значимость работы определяется тем, что предложенные результаты позволяют получать оценки физического взаимодействия орудий труда и средств производства с природной средой, которые необходимы в качестве исходных данных при проектировании технических средств производства, при организации и планировании производственно-хозяйственных операций. Разработанный в диссертации методологический аппарат теории синтеза может использоваться при проектировании систем ГФО и отдельных ее элементов, с заданными характеристиками при определении результатов и эффективности функционирования подсистем ГФО.
Практическая ценность подтверждается защищенным авторским свидетельством на разработанный комплекс автоматизированной обработки метеорологической информации. находящийся в эксплуатации в в.ч. 03770.
Положения диссертационной работы были использованы при построении автоматизированной системы обработки метеорологической информации в специальных системах космического землеобзора и при построении автоматизированной системы обработки гидрометеорологической информации в специальных системах ВМФ МО РФ.
Обоснованность п достоверность полученных в диссертационной работе результатов обусловлена аргументированностью исходных положений, логической непротиворечивостью рассуждений, корректным использованием современного математического аппарата и подтверждается согласованностью полученных результатов и сделанных выводов с некоторыми частными результатами других авторов, фундаментальными теоретическими положениями и имеющимся эмпирическим материалом.
Апробации работы. Результаты диссертации докладывались и получили одобрение на НТК в ВИИ им. А.Ф. Можайского в 1984 году, в Череповецком высшем военно-инженерном училище радиоэлектроники на IV военно-научной конференции 17-19 февраля 1984 года, на IX ВНК в в.ч. 25714 в 1986 году, на III НТК в Воронежском высшем военном авиационном инженерном училище в 1992 году, на НТК в ВИКИ им. А.Ф. Можайского в 1992 году, на Межвузовской конференции по проблемам менеджмента в МГИМО в 1996 году, на Международной конференции по проблемам местного самоуправления в институте управления и экономики в 1997 году.
Публикации. Основные результаты исследований опубликованы в монографии, 39 статьях, тезисах докладов, отчетах по НИР, список которых приведен в конце автореферата.
Диссертация заключает 334 страницы и структурно состоит из введения, II разделов, 6 глав, заключения и списка литературы из 191 наименования. Общий объем работы составляет 334 страницы, в том числе 69 рисунков и графиков, и одной таблицы.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении анализируется современное состояние рассматриваемой проблемы, обосновывается актуальность темы диссертации, приводятся результаты, выносимые на защит)', указывается их научная новизна и практическая значимость и кратко излагается содержание диссертации по главам.
В первом г.шве выполнен анализ проблемы построения ГФО. показаны роль и место этого вила обеспечения Г1ХД потребителя. На основании семантического анализа уточняется содержание устаревшею понятия "геофизическое обеспечение". Показано, что оно включает в себя несколько видов обеспечения, таких как. гидрометеорологическое, метеорологическое, агрометеорологическое и гелиогеофизическое в составе с геомагнитным обеспечениями для исех видов и способов ПХД потребителя. Проведен краткий анализ государственной системы ГФО. Проанализировано состояние исследований по проблеме построения ГФО. Показано, что разработка основ теории и методов синтеза ГФО с заданными характеристиками для управленческих решений в ПХД общества является практически неисследованной, комплексной и сложной научно-технической проблемой, решение которой позволит повысить эффективность производственно-хозяйственной и иной деятельности потребителя. Выполнена постановка проблемы исследования.
Во второй главе разработаны концептуальные основы исследования ГФО для ПХД и взаимодействия этой деятельности с природной средой. Обоснована необходимость системного подхода к решению данной проблемы. Показано, что данный подход является основой методологии исследования влияния самой системы ГФО на результаты ПХД. Сформулированы основные принципы реализации системного подхода: - системности. Система ГФО должна рассматриваться как совокупность взаимосвязанных элементов, выполняющих технологический процесс. Одновременно она является элементом системы ПХД, и также, элементом специальной (национальной геоинформацпонной) системы; -целенаправленности. Главная цель функционирования системы ГФО - повышение результатов ПХД общества; - полезности. Результативность функционирования системы ГФО можно оценить только в случае использования информации о состоянии геофизической обстановки (ГО) для решения задач ПХД. Поэтому результат функционирования системы ГФО определяется только через ре;улыаты решения целевой задачи.
Постулаты принятые при исследования системы ГФО: - в процессе планирования применения объектов (субъектов) ПХД используются только прогностические данные о состоянии природной среды, а исполнительные, управленческие действия, основанные на этих данных, направлены на адаптированное функционирование этих объектов (субъектов) в фактических условиях среды в процессе ПХД; - целевым результа том функционирования системы ГФО являются прогнозы о состоянии природной среды в процессе ПХД; - прогнозы обладают свойством неопределенности, которое передается плану (стратегии) управления объектами в процессе их ПХД; - несоответствие
запланированных исполнительных действий по управлению объектами фактическому воздействию на них природной среды неизбежно;- невозможно полностью адаптировать поведение управляемых объектов к состоянию природной среды в процессе их ПХД. поэтому некоторые потерн результатов их применения неизбежны;- невозможно получить максимальные результаты ПХД без дополнительных затрат на адаптирование этого процесса к состоянию природной среды, поэтому целевой результат ПХД может быть только оптиальным; - абсолютное значение максимального результата ограничивается количеством ресурсов, выделяемых на адаптирование ПХД к состоянию природной среды; - цель функционирования системы ГФО - не полное исключение, а лишь м и н и м н з а ц н я потерь ( дополнительных затрат) при адаптировании ПХД к состоянию природной среды; - система ГФО исследуется только через результат ПХД. Только этот показатель комплексно включает в себя результаты взаимодействия объектов с природной средой, полученные на основе использования при планировании прогностических оценок у словий геофизической обстановки; - диагностические данные о состоянии природной среды в момент (период) ПХД используются только для оценки плана (программы управления) после выполненных на их основе исполнительных действий по управлению объектами ПХД, направленных на адаптацию их функционирования к состоянию природной среды.
Основными аспектами системных исследований ГФО являются: задачи ПХД общества, решение которых зависит от состояния геофизических условий; результаты взаимодействия управляемых объектов ПХД и природной среды в процессе выполнения этих задач; влияние системы ГФО на резу льтаты решения этих задач; системно-функциональные связи между системой ГФО и элементами системы ПХД; требования к системе ГФО, обеспечивающие минимум потерь результатов (дополнительных затрат) применения управляемых объектов (субъектов) ПХД при их взаимодействии с природной средой; структура и состав системы ГФО. динамика его поведения и развития.
В соответствии с основными аспектами, на основании постулатов и принципов концептуальный подход к исследованию проблемы построения системы ГФО, с заданными характеристиками, включает в себя: изучение совокупности ПХЗ, результаты решения которых зависит от состояния природной среды; выявление геофизических характеристик. влияющих на результаты и безопасность функционирования объектов (субъектов) в процессе их ПХД. направленной на решение этих задач; определение показателей результатов ГФО ПХД и обоснование критериев их оценки; исследование функциональных за-
висимостей между показателями и информационными, техническими и экономическими характеристиками ГФО. построение математических моделей, описывающих результат функционирования системы ГФО: решение задач оптимизации значений характеристик системы ГФО, в соответствии с которыми определяются требуемые состав и структура; установление вида, содержания и формы представления информации о ГО; обоснование требований к количеству пунктов наблюдений, данные которых необходимы для ГФО, к ЭТХ системы ГФО. к количеству необходимого персонала и технических средств; разработку рекомендаций по построению системы ГФО, требуемой для решения конкретной задачи ПХД общества.
Введены новые термины, понятия и определения, раскрывающие механизм взаимодействия технических средств с природной средой . К ним относятся такие термины, как производственно-хозяйственные потенциалы ГО и системы ГФО и раскрывающие их суть термины: для производственно-хозяйственного потенциала геофизической обстановки - полный, климатический, фактический и безопасный потенциал; для производственно-хозяйственного потенциала системы ГФО - климатический, фактический и реализуемый потенциал. Впервые даны определения этих важных показателей для оценивания эксплуатационно-технических и других характеристик технических средств производства. Введение в рассмотрение данных показателей дает возможность производить оценки взаимодействия технических средств ПХД с природной средой и оценивать вклад системы ГФО в результаты ПХД.
Для выявления внешних связей ГФО введены известные в теории эффективности целенаправленных процессов понятия - операционного производственно-хозяйственного комплекса, операционной производственно-хозяйственной системы и операционного элемента (ОЭ). В рамках операционного комплекса и операционной системы орган ГФО выступает в качестве обеспечивающею, потребитель - в качестве ОЭ. В качестве операционной системы предложена взаимосвязанная совокупность ОЭ, элементов планирования и управления и ОВЭ ГФО.
"Операционный виртуальный элемент ГФО" является новым, основополагающим для решения поставленной проблемы системным термином. Под ОВЭ ГФО системы ПХД понимается элемент, входящий в состав операционной системы ПХД, сформированной для выполнения только одной ПХЗ. имеющий с этой системой единый операционный ресурс и обладающий свойствами системы ГФО. ОВЭ ГФО, с одной стороны, является связующим элементом системы ПХД между окружающей природной средой, ОЭ ПХД и ор-
ганами его планирования н управления. С другой стороны, ОВЭ ГФО связывает систему ПХД с системой ГФО. а через нее - с существующими геоинформационными системами. Операционный виртуальный элемент ГФО присутствует в системе ПХД через прогнозы состояния характеристик, влияющих на выполнение операционной задачи, и через расход части операционных ресурсов этой системы, требуемой для поддержания такого состояния "функционирования" данного элемента, которое обеспечивает системе ГФО разработку прогнозов с достоверностью, обеспечивающей требуемые результаты решения операционной задачи. Таким образом, система ГФО представляет системе ПХД свои прогностические оценки ГО на период решения операционной задачи за часть ее операционного ресурса. А система ПХД присутствует в системе ГФО через часть своего операционного ресурса. Подобным образом система ПХД расплачивается за более эффективную адаптацию своего ОЭ к состоянию природной среды в процессе выполнения операции, при этом система ПХД выделяет часть своего операционного ресурса, требуемого для ГФО операции, а ОВЭ ГФО становится принадлежностью системы ПХД. С момента включения в систему ПХД у элемента ГФО появляются отличительные свойства, связанные не только с принципами, заложенными в основу взаимодействия ОЭ ПХД с природной средой, но и с особенностями выполнения обеспечиваемой задачи (операции). При этом принципы взаимодействия ОЭ определяют набор индивидуальных факторов природной среды, влияющих на результаты операции. А особенности решения задачи (через величину операционного ресурса) определяют состояние ОВЭ ГФО в процессе этой операции. Операционный виртуальный элемент ГФО концентрирует в себе все требуемые технологические операции (с заданными системой ПХД параметрами), выполняемые в системе ГФО. В данной интерпретации система ГФО ПХД потребителей является объединением множества ОВЭ, число которых равно числу обеспечиваемых ПХЗ.
Для оценки состояния ОВЭ обоснованы следующие характеристики: качество прогностической информации - достоверность ("надежность") прогнозов, разрабатываемых в процессе ГФО, а также их заблаговременность и распределение неоправдавшихся прогнозов по градациям. Другими информационными характеристиками ОВЭ являются количество и качество геофизических данных, привлекаемых для ГФО. Кроме них используются также оперативные характеристики, описывающие время выполнения технологических операций ГФО. характеристики надежности (вероятности безотказной работы) функционирования технических средств ГФО и экономические характеристики, выраженные в суммарной стоимости различных видов ресурса, затрачиваемых в процессе ГФО.
Исследован механизм влияния природной среды на результат применения ОЭ через расходование ресурсов, затрачиваемых на его получение, показана значимость элемента ГФО, посредством которого осуществляется оптимальная реализация производственного ресурса в результат ПХД потребителя. Показано также, что при взаимодействии ОЭ с природной средой последняя выступает не как слабая помеха или сопутствующий фон, а как равнозначный элемент проиводственно-хозяйственной обстановки, поэтому геофизическую обстановку необходимо рассматривать как часть производственно-хозяйственного потенциала операции. Реализация этой части потенциала осуществляется только через ОВЭ ГФО, потенциал которого также является частью общего производственно-хозяйственного потенциала операции.
В третьей главе разработаны методологические основы исследования ГФО. Проведен анализ подходов к формулированию показателя результата ГФО. Впервые представлен вывод показателя, реализующий системный подход, заложенный в методологию исследования и связывающий между собой результат применения ОЭ, оперативные и эксплуатационно-технические характеристики ОВЭ ГФО, а также климатические характеристики ГО. В безразмерной форме он имеет следующий вид
С(0
ДУ("; = - У"">)----------, (1)
С.
где ДУ(г,р - показатель результативности ОВЭ ГФО ПХД потребителя; YJ - показатель результативности ОЭ ПХД потребителя, планирование применения которого производилось на основе геофизических прогнозов; - показатель результативности ОЭ ПХД потребителя, планирование применения которого производилось без геофизических прогнозов; С(г) - показатель расхода операционного ресурса, затраченного на ГФО ПХД потребителя; С, - показатель расхода операционного ресурса, затраченного на ПХД потребителя; множество вариантов действии (стратегий) ОЭ. Физический смысл показателя -это приращение результата применения ОЭ. вследствие его ГФО.
Результаты анализа (1) впервые выявили два состояния ОВЭ ГФО. Из них, одно состояние не обеспечивает положительного приращения результатов, либо из-за недостаточного, либо из-за чрезмерно большого количества операционных ресурсов, выделяемых для ГФО ПХЗ.
Обосновано рациональное и оптимальное ГФО. Под рациональным обеспечением понимается такое ГФО. которое приводит к положительному, а под оптимальным - к максимальному приращению результатов применения ОЭ. Показано, что предложенный по-
казатель односторонне определяет результат функционирования ОВЭ ГФО и не может описать его нереализованные возможности. Для оценивания нереализованных возможностей впервые получен показатель, по физическому смыслу похожий на показатель эффективности, как меры соответствия полученных результатов требуемым
и;,г\= Ул,т- V, - ........., j е 3. (2)
С,
где У^тдх - значение максимально возможного результата ОЭ ГТХД при ]-той стратегии его применения. Этот показатель описывает потери результатов применения ОЭ из-за несовершенства ОВЭ ГФО. Показано, что эти два показателя связаны между собой выражением
АУ,Г»= - } (3)
и полностью описывают качество функционирования ОВЭ ГФО.
Обоснован байесовский подход к описанию показателя результатов применения ОЭ приятой стратегии. Этот показатель имеет вид
VI - л
й(В,)= Е(у/В„) Р/В,)). (4)
где у/В,) - показатель среднего результата применения ОЭ; В, - ¡-тая градация состояния геофизической характеристики, влияющая на результат применения ОЭ; у/В,)-показатель среднего результата применения ОЭ для ¡-той градации состояния геофизической характеристики; Р,(В,)- вероятность состояния геофизической характеристики в ¡-той градации в интервале времени З-той стратегии применения ОЭ или показатель "успешности" ("'оправдываемое™'") прогнозов; М- количество всех градаций состояния геофизической характеристики.
Показатель среднего результата в форме (4) достаточно широко известен. Однако в такой форме он не может быть применим при моделировании из-за неизвестности закона распределения прогнозов с различными значениями "успешности" по градациям.
Получены аналитические зависимости этих показателей от характеристик ОВЭ ГФО, таких как качество прогнозов и их заблаговременность, от информационных характеристик - количества геофизических данных, привлекаемых для ГФО и их достоверности, от технической характеристики - надежности функционирования технических средств ГФО. Обоснован требуемый результат, который достигается при оптимальной стратегии применения ОЭ в случае 100% совпадения прогностических и фактических условий ГО без учета расхода ресурсов на ГФО. Проведен анализ существующих систем-
ных критериев результатов и эффективности функционирования системы. Показана область их применимости в задачах исследования ГФО ПХД потребителя. Обоснованы критерии пригодности, которые описывают интервал рационального состояния ОВЭ ГФО, и критерии оптимальности и превосходства. А при сравнении двух ОВЭ ГФО, обеспечивающих одну и ту же задачу, критерий предпочтения.
Предложен способ разделения показателя эффективности на положительную
М j+k+i
W(I,V= Z(P':M1o (В, (t)) (у,н(В,) - ()j+k+i(Bi) +---------)),je J, (5)
Cj-fk+i
и отрицательную составляющие.
г(г)
М j+k-i
W(rVk = - КРГЛ (B,(t)) (угы(В,) - УН(В,) +--------)), j 6 ]. (6)
с
Выражение (5) описывает положительную составляющую потерь результатов применения ОЭ из-за несовершенства ГФО. В таком виде показатель W<r)+J+k лишен недостатков, характерных для его записи в форме (2). Поэтому при оценивании эффективности ГФО применения элемента ПХД в условиях серединных градаций состояния характеристик природной среды необходимо показатель эффективности расчленять на две составляющие и использовать лишь его положительную составляющую. Разделение показателя эффективности на две составляющие связано с вычленением из него двух разнородных ошибок прогнозирования таких как "ложная тревога" и "пропуск цели-', которые определяют существующее противоречие между тенденциями снижения оправдываемости прогнозов и повышением результатов, и. наоборот - для некоторых стратегий применения ОЭ. Существование этих ошибок прогнозирования объясняется двумя стратегиями поведения прогнозиста при разработке прогнозов, таких как стратегия "риска" и стратегия "перестраховки".
Показано, что в связи с малыми абсолютными значениями положительных составляющих. в задачах исследования системы ГФО для случая yJ(B,)>yJ(B,+i)>yJ(Bi+2)>... удобнее применять крайнюю левую градацию состояния геофизической хараетеристики, так как величина приращения результатов применения при этом ее состоянии значительно выше, чем для всех остальных
Данный способ позволяет использовать показатель эффективности в форме (5) в решении задач анализа и синтеза системы ГФО при известном распределении Р(В,) по М градациям.
Предложенные методологические основы позволяют получать значения показателей результата и эффективности ГФО. зависящие от стратегии применения ОЭ, фактического, прогностического и климатического состояний геофизических характеристик, влияющих на его применение, а также от эксплуатационно-технических характеристик ОВЭ ГФО и расхода ресурсов операционной системы, затрачиваемых на ГФО и на выполнение поиз-водственно-хозянст венной операции. Предложенные показатели могут быть использованы в решении задач проектирования.
В четвертой главе исследуются методы построения математических моделей для оценивания характеристик операционной системы ГФО. Алгоритм исследования заключается в следующем: определяется зависимость результатов применения ОЭ от состояния характеристики ГО: определяются значения характеристики результатов применения при различных ее состояниях; аппроксимируется распределение геофизических прогнозов по градациям состояния характеристики ГО; определяется зависимость успешности прогнозов от их заблаговременности, оперативности технологических операций ГФО, вероятности безотказной работы технических средств и времени наработки на один отказ; определяются следующие составляющие стоимости ресурсов ГФО - информационная, эксплуатационно-техническая и оперативная составляющие для операций сбора геофизических данных, их документирования, обработки карт и их передачи, разработки прогнозов и ввода их в орган планирования управления ОЭ.
Так как не всегда можно получить аналитическую зависимость результата применения ОЭ от ¡-того состояния В-тои геофизической характеристики, поэтому в отдельных случаях привлекается метод получения средних значений результатов применения ОЭ для дискретных интервалов значений влияющей характеристики. Статистические данные, необходимые для реализации этого метода, получают в процессе опытно-конструкторских работ или летно-конструкторских испытаний новых образцов технических средств ОЭ. Если при создании новых образцов неизвестен механизм взаимодействия с природной средой, изменяющий результат их применения, то по данным испытаний с помощью методов статистического анализа выявляют наиболее значимую влияющую геофизическую характеристику, для которой затем определяются средние значения результатов для каждой градации, на которые разбиты вся область существования этой характеристики.
Для получения вероятностного распределения Р(В,) впервые разработан метод аппроксимации распределения геофизических прогнозов в градационной форме в виде преобразованного нормированного квазипуассоновского распределения
(- 1Р.(Р'Ч,)о))П"
Р,,,"|0=.....-------------------Р(0)0 (7)
m,! (P'VlP,mn0)
m l= l
где P(m'\, - вероятность попадания безуспешных прогнозов в любую, кроме нулевой градации (за нулеву ю принята прогнозируемая градация); Р<0|0 - вероятность попадания успешных прогнозов в прогнозируемую градацию; Ш| - номер градации; К - число градаций, на которые разбита прогнозируемая геофизическая характеристика. В предложенном виде (7) возможно использование этого распределения только для крайних градаций. Если же прогнозируемая градация находится внутри интервата, то возникает неопределенность в последовательности их нумерации. Для устранения этой неопределенности рассмотрены существующие на практике стратегии поведения прогнозистов "риск", "перестраховка" и "нейтралитет". Существование этих стратегий связано с психологическими особенностями поведения человека в различных случаях принятия решений. В первом случае неоправдавшиеся прогнозы сосредоточиваются в градациях с более неблагоприятными для применения условиями. Во втором - наоборот, с благоприятными. И в третьем случае, неоправдавшиеся nponioîbi сосредоточиваются по обе стороны от нулевой градации. Исходя из этих стратегий, в первом случае необходимо обозначать за mi=l - градацию с менее благоприятными условиями, чем ni|=0; за mj=2 - градацию с более благоприятными условиями, чем Ш]=0; за т,=3 - последующую после Ш|=1 градацию и т.д. Во втором случае -наоборот. Л в третьем - за mi=l обозначаются две градации по обе стороны от mi=0; за Ш]=3 - две следующие после nii = l градации и т.д. В последнем случае правая часть уравнения (7) помножается на коэффициент, равный 0.5.
Таким образом, зная вероятность осуществления успешных прогнозов Р<1,)0. с помощью полученного выражения (7) можно определить вероятности попадания прогнозов нулевой градации в другие, отличные от нулевой, т.е. получить распределение прогнозов по градациям. Только с получением данного распределения стало возможным применение выражения (4) в задачах моделирования ГФО ПХД.
Для определения аналитической зависимости между оперативными характеристиками технологических процессов ГФО и результатом применения ОЭ ПХД получено уравнение. определяющее статистическую связь между мерой успешности (оправдываемости)
1S
прогнозов и их заблаговременностыо для прогнозов общего количества облачности, разработанных физико-статистическим методом
P""„(B„(t))= аеы. t0< t < tm, (8)
где а и b - эмпирические коэффициенты, полученные с помощью статистических данных о средней оправдываемости прогнозов различной заблаговременности; t - заблаго-временность прогнозов, т.е. интервал времени между началом наблюдения и временем применения ОЭ, планирование которого осуществлено с помощью прогнозов, разработанных поданным этих наблюдений. (Это справедливо только для ОЭ, у которого время применения несоизмеримо мало по сравнению с интервалом заблаговременности). Этот интервал равен
t= To+¿t¡. (9)
i-i
где Т0 - время "ожидания", т.е. интервал времени между выдачей прогнозов в элемент планирования и началом применения ОЭ; I - количество интервалов выполнения технологических операций ГФО: t„H tm - минимальная и максимальная величины заблаговременности прогнозов, в пределах которых действительно применение уравнения (8). С помощью уравнения (8) стало возможным получение другого уравнения, определяющего зависимость между успешностью и требуемым временем (оперативностью) выполнения отдельных операций ГФО. Это у равнение имеет следующий вид
i
Pw0(B0(t,.To))= аехр(ЬТц)Пехр(Ы,), t<,< t < tm, (10)
i-i
где - П exp(bti)- сомножитель, описывающий вклад i-того интервала времени, затрачиваемого на выполнение i-той операции ГФО. в величину оправдываемости прогнозов; ехр(ЬТ0) - сомножитель, описывающий вклад интервала времени, затрачиваемого на выполнение управленческих операции, в величину оправдываемости прогнозов.
Уравнение (10) через выражения (7) и (4) содержится в показателе (5), (2) и (1) и является одним из компонентов, без которого невозможно осуществление моделирования структуры системы ГФО ПХД потребителя.
Другим не менее важным компонентом является уравнение для определения зависимости между характеристиками надежности функционирования технических средств ГФО и результатом применения ОЭ ПХД. Это полученное уравнение описывает зависимость оправдываемости прогнозов геофизической характеристики от вероятности безотказной работы технических средств, выполняющих технологические операции ГФО.
Р10,0(В0(1.1+Д(. Р„» = Р""„ (Р„ а с ьм (1 - Р„» . 1о< I < 1т , (11) где Р„ - вероятность безотказной работы линии технических средств от элемента "наблюдение" до элемента "про! позирование"; Д1 - интервал времени между соседними сроками поступления в ОВЭ ГФО геофизических данных. Следующим компонентом, необходимым для решения задач моделирования, является зависимость расходования операционного ресурса, затрачиваемого на ГФО ПХД, от характеристик ОВЭ ГФО.
Стоимость всего ресурса ОВЭ можно разделить на три составляющие: информационную, эксплуатационно-техническую и оперативную, т.е.
К К1
С/г) = С, (г\1) + 1С,.к |г) (I) + ZC.ii <Г,(Р„) + С, (Г)(РЖ), (12)
к-Г к1-Г
где С, (г,(1) - стоимость информационной составляющей операционного ресурса ОВЭ
ГФО;
к
ХС,к(г)(1) - стоимость его оперативной составляющей; к«!
К1
ХС, к11Г)(РИ) + С, 1"(РЖ) - стоимость его эксплуатационно - технической составляю-к1=1
щей; Cj <Г|(Р„) - стоимость составляющей, обеспечивающей надежность работы технических средств ГФО; С,1Г,(РЖ) - стоимость составляющей, обеспечивающей живучесть, т.е. стоимость затрат на поддержание заданной живучести элемента ГФО; К - количество технологических операций в системе ГФО ОЭ. Для расчета составляющих операционной части ресурса ГФО получены соответствующие выражения.
Определение стоимости расхода информационной составляющей осуществляется с помощью выражений
С1("(1) = М,"С,(1). (13)
где С|(1) - стоимость геофизических данных, необходимых для разработки прогнозов виртуальным элементом ГФО, принимаемых за одни сутки; 1\'(г) - суммарное количество данных, принимаемых одним элементом ГФО за один срок наблюдения. Оно определяется из выражения
1ч,'|1г1 = + Я:П; + ... . (14)
где - пг - количество телеграмм с различными видами данных из Г-той системы наблюдения: q|- количество характеристик, содержащихся в одной телеграмме из ¡-той системы наблюдений. Стоимость юофизпческих данных, принимаемых за один срок наблюдения. определяется по формуле
К Kl
CiCI^niIq.S, +n:Sq,iS,i + .... (.15)
1=1 .1=1
где S,- себестоимость i-топ характеристики, измеренной в срок наблюдения. Определяется из выражения, предложенного в трудах ГГО т,и,(С, - Л,)
S|-........................, (16)
4L&,Ti k/'V2'
.-i
где - t¡ - нормативная трудоемкость измерения i-той характеристики; w, - число характеристик, измеряемых j-той станцией; С, - себестоимость годовой программы наблюдения j-той станции; А, - величина амортизационных отчислений приборов и оборудования j-той станции; T¡ - периодичность наблюдения i-той характеристики в сутки (месяц, год); qL - коэффициент приведения периодичности наблюдений к году (равен 1, 12 или 365); к,(|) - поправочный коэффициент по i-той характеристике на число пунктов наблюдений; к,<2'- поправочный коэффициент на сезонность, повторяемость i-той характеристики в году.
Оперативная составляющая операционного ресурса является сепарабельной функцией, члены которой - отдельные части ресурса, расходуемые на поддержание оперативных характеристик каждого элемента системы ГФО на заданном уровне. Каждая из рассматриваемых частей ресурса, описывается выражением, определяющим связь между стоимостью и директивным временем выполнения технологических операций.
Рассмотрим методы расчета для каждой части оперативной составляющей ресурса. Выражение, определяющее связь между стоимостью части оперативной составляющей ресурса и директивным временем выполнения технологической операции сбора данных с помощью рулонной телеграфной аппарату ры (РТА), имеет следующий вид
Орта Стлг(1)
Cpia(t|„„)= -------------------- Nr+ С(0)рта • (17)
voo t
v рта 1рта
где CpTa(tprd) - стоимость часп: оперативной составляющей ресурса, расходуемой на сбор данных, регистрируемых РТА. за единицу времени; Срта - стоимость ресурса, расходуемого на эксплуатацию одного РТА за единицу времени; Стлг (1)- стоимость ресурса, расходуемого на аренду одною капала связи, приведенная к единице времени; tpra - директивное время регистрации заданного количества данных; С(0,рта - стоимость ресурса, расходуемого на обслуживание РТА. приведенная к единице времени; N, - количество данных. принимаемых за один срок наблюдения; Vu"pTa- скорость регистрации данных.
Выражение, определяющее связь между стоимостью части оперативной составляющей ресурса и директивным временем выполнения технологической операции доку-
метирования операторами, имеет следующий вид
о ■
с'Л мг
С"\(1Н",) = .............. . (18)
\;(и> .(о)
4 л i д
где С'01.!^'"^ - стоимость части оперативной составляющей ресурса, расходуемой на документирование данных оператором за единицу времени; С№\ - стоимость единицы времени работы одного оператора: V10' д - производительность работы оператора; 1(0)я - директивное время нанесения Ы, количества телеграмм на геофизическую карту.
Для операции документирования данных графопостроителями выражение для расчета этой составляющей ресурса имеет «ид
С,г', N.
С<0л(1,г,д) = ------------- + С(1)о, (19)
у (г) .(г)
у д [ д
где - С1г,л(1(г)> стоимость части оперативной составляющей операционного ресурса, расходуемого на документирование геофизических данных с помощью одного графопостроителя; С"'¡-стоимость работы графопостроителя в единицу времени; \/,(г,д - скорость нанесения карты графопостроителем; 1(г)д- директивное время документирования данных на графопостроителях.
Для операции документирования растровыми устройствами выражение для расчета этой составляющей ресурса можно записать
СнМЛ С;1Пц Сфд+ Сфп
С„(1фл) = ---------------------------------- пк + С°,вмп,ьм -С°ф, (20)
V'1'., 1фл
где - Сф('Л,)- стоимость части составляющей ресурса, расходуемого на документирование данных растровым устройством: Сн„л. Са„п, СфД, СфП - стоимость единицы времени работы накопителя, аналого-цифровою преобразователя, приемного и передающего устройств соответственно в единицу времени; Сс,вм - стоимость единицы времени работы процессора ЭВМ; п^ - количество карт, выводимых за один срок наблюдения; 1,вм - время необходимое для составления в ЭВМ одной карты; - скорость вывода одной карты; ^ - директивное время вывода одной карты; С'ф - стоимость единицы времени обслуживания технических средств.
Выражение, определяющее связь между стоимостью части оперативной составляющей ресурса и директивным временем выполнения технологических операций обработка карт и прогнозирования операторами, имеет вид аналогичный выражению (18).
Для технологической операции передачи карт выражение, определяющее связь между стоимостью части оперативной составляющей ресурса и директивным временем ее выполнения имеет вид
С,|,д + С(1)
C\(t\) = ----------------- nt + ClV , (21)
V ^ фак t фак
где - С* Р0Ф р) - стоимость части ресурса, расходуемого на передачу карт; СфД - стоимость единицы времени работы передающего аппарата; С(1)- стоимость аренды канала связи в единицу времени; У'р'ф!1Ь- - количество карт, переданных в единицу времени; t1*1 р -директивное время передачи карт за один срок наблюдения; Ci0) фах - стоимость обслуживания передающего аппарата, приведенная к единице времени.
Для технологической операции ввода прогнозов в элемент планирования выражение, определяющее связь между стоимостью части оперативной составляющей ресурса и директивным временем ее выполнения, имеет вид
г-(оп) L ltlnp
С(0)8(1(о,в) = -------------- +C(0),»Mt(<,)„, (22)
где - С,0>в (t(0)„ ) - стоимость части операционного ресурса, расходуемого на ввод прогнозов в систему планирования оператором; C(on,i- стоимость единицы времени работы одного оператора; V(0|B - производительность работы оператора, т.е. количество прогнозов, вводимых оператором в единицу времени; t(0,„ - директивное время ввода ппр прогнозов; п„р - директивное количество прогнозов, представляемых в элемент планирования в заданный интервал времени.
Если же прогнозы вводятся через техническое устройство, сопряженное с ЭВМ, то уравнение для расчета имеет вид
С<0>
С°>'в(1,г?1,) = -------------- nK + С°„м t(4 + С™*, (23)
V"5'. twB
где - Cn>)B(t(T!lB) - стоимость части оперативной составляющей операционного ресурса, расходуемого на ввод прогнозов в систему планирования техническим устройством; V(T)), производительность работы технического устройства, т.е. количество карт, вводимых в единицу времени; т.1,>10 - директивное время ввода Пк карт в систему планирования: Пк - директивное количество карт с площадными прогнозами, вводимыми за один срок наблюдения; С'т>|иг - стоимость работ по обслуживанию технического устройства, приведенная к единице времени.
Эксплуатационно-техническая составляющая операционного ресурса виргуального элемента ГФО расходуется па поддержание заданного уровня устойчивости его функционирования. Последняя, в свою очередь, достигается обеспечением его живучести по отношению к воздействиям внешней среды и обеспечением надежности работы технических средств системы ГФО. Для достижения требуемого уровня устойчивости каждый элемент ГФО должен обладать специфическим свойством структу рной избыточности. Это свойство достигается дополнительным запасом операционного ресурса, который должна постоянно иметь система ГФО. Реализация его может быть востребована только в отдельных случаях.
Связь между стоимостью части составляющей операционного ресурса и заданным уровнем надежности работы отдельных элементов ГФО определяется по формуле
1 - IV"
Cj ki '''(Pit) Cl,)„ 111 .....-..... . (24)
1- Рн1"
где - С,.ы '''(Рп) - стоимость части составляющей операционного ресурса, расходуемого для поддержания заданного уровня надежности функционирования системы ГФО; С<"н - стоимость одного устройства; Р„(" - вероятность безотказной работы группы устройств; Р„(|) - вероятность безотказной работы одного устройства.
Количество резервируемых средств, необходимых для поддержания заданного уровня надежности выполнения одной технологической операции ГФО, определяется из обоснованного выражения
1-Р„,г>
k - In ........— . (25)
1 - P„m
Полученные выражения впервые позволили осуществлять моделирование структуры системы ГФО с целью определения ее требуемых ЭТХ
В пятой главе рассматриваются методика и методы синтеза системы ГФО и обоснования значений характеристик се ОВЭ. Впервые разработан метод синтеза ОВЭ в систему ГФО операционных задач по критериям рациональности и оптимальности. Этот метод состоит в следующем.
Состояние ОВЭ ГФО описывается набором значений показателей информационных. оперативных, эксплуатационно-технических и экономических характеристик d(s(A = d(s,„(Z(Mj.lk.a,k.rrk)). (26)
где d(srB)k - показатель состояния к - того ОВЭ ГФО к - той операционной задачи; Z(xO-noKa3aTe.Tb операционной геофизической сети наблюдения за состоянием геофи-
зической характеристики, от изменения которой зависит результат применения ОЭ ПХД; ^-показатель операционной оперативности выполнения внутренних технологических операций в k-том ОВЭ ГФО; а\ - показатель ЭТХ ОВЭ ГФО; ггк - показатель состояния ресурса ОВЭ ГФО. Составляющими каждого из этих показателей являются: для показателя информационных характеристик : - показатели k-той операционной геофизической сети, т.е. качество данных наблюдений: количество пунктов наблюдений; расстояние между пунктами наблюдения и ценность данных наблюдений; - показатели k-того ОВЭ ГФО, т.е. успешность прогностических данных, разрабатываемых в k-том ОВЭ ГФО, за-благовременность прогнозов и мера старения данных наблюдений; - для показателя характеристик оперативности: - показатели оперативности выполнения внутренних технологических операций ГФО: - для показателя ЭТХ: показатели надежности функционирования: технических средств, выполняющих отдельные технологические операции ГФО и в целом всего ОВЭ ГФО; показатель интервала времени между соседними сроками приема геофизических данных; - для показателя состояния операционного ресурса - показатели составляющих операционного ресурса k-того ОВЭ ГФО: информационной; оперативной и эксплуатационно-технической.
В процессе ГФО решения операционной задачи состояние операционного ОВЭ должно отвечать определенным требованиям. Эти требования исходят из операционной системы. Определяются они прежде всего величиной операционного ресурса, необходимого для решения задачи, и величиной части этого ресурса, которая выделяется для ее ГФО. Исходя из величины этой части, задаются требования к значениям характеристик ОВЭ. Эти значения должны обеспечивать результат применения ОЭ, отвечающий условию
у, >yV (27)
где у'р, - значение требуемого результата для j-той стратегии применения ОЭ. Это значениея определяет его операционное состояние для j-той стратегии применения. Поэтому показатель состояния k-того ОВЭ имеет следующий вид
d0(sr„)k = d((sr„)i, |vk, > у"\ nz(xl)>zk1''nt,>tl.Tpnark>akTpnrrk>rk,p), (28) где п - символ соединения. Для поддержания такого состояния должна расходоваться выделенная часть операционного ресурса k-той задачи. Для многоцелевых задач, решаемых организационными структурами, создается множество операционных систем, количество которых определяется количеством целевых установок этих задач. Каждая из этих систем должна содержать в себе ОВЭ. посредством которого осуществляется
ГФО планирования применения ОЭ. Все эти ОВЭ объединены вне производственно-хозяйственных систем в единую структуру, называемую системой ГФО. Формализованное описание этой системы представляется как объединение множества операционных ОВЭ через
Б'.к^^'Л. (29)
1€к
где 8г,.к - система ГФО для решения К операционных задач; и-символ объединения. Объединение ОВЭ осуществляется на уровне их операционных ресурсов. В результате создается объединенный операционный ресурс
Щ^.к) - ^ (30)
кеК
где Щв^х) - показатель объединенного операционного ресурса системы ГФО. Этот объединенный ресурс должен расходоваться системой ГФО таким образом, чтобы удовлетворялись требования онерашюнных систем к качеству результатов применения элемента ПХД. Эти требования в свою очередь должны отвечать условиям
У} * У1»,, (31)
где Yj = (у].^ у:.,. .. у\ ,)- вектор фактических значений показателей результатов при
]-той стратегии применения к ОЭ ПХД; (утр|^. у1р2, j..... >,трКо) - вектор показателей
требуемых значений результатов при .¡-той стратегии применения к ОЭ ПХД. Поэтому основной задачей, которая должна решаться в системе ГФО, является управление расходом объединенного операционного ресурса в процессе выполнения внутренних технологических операций таким образом, чтобы обеспечивалось выполнение требований по поддержанию операционных значений характеристик каждого из объединенных ОВЭ ГФО.
Такой расход объединенного ресурса возможен в случае, если система ГФО в процессе функционирования будет находиться в состоянии
0„(5'„л) = Пи, > Г^ЛХО^г^Т^пА^-А^п ^Ж1"), кеК, (32)
где 2(Хк)-вектор показателен операционных значений информационных характеристик К ОВЭ ГФО; - вектор показателей операционных требуемых значений этих характеристик; Тк-всктор показателей операционных значений характеристик оперативности технологического процесса для К ОВЭ ГФО; Т^к- вектор показателей операционных требуемых значений этих характеристик'. А'к - вектор показателей операционных значений ЭТХ для К ОВЭ ГФО: (Л'к)тр-вектор показателей операционных требуемых значений этих характеристик: - вектор показателей значений операционных ресурсов для каждого из К ОВЭ ГФО: (Пг0"р - вектор показателей требуемых значений этих
характеристик. В этом состоянии функционирования система ГФО описывается своим набором характеристик
Огфо0(5гк) = П^Б^лУ^е ДУ1Р, п ггф0 (ХО ег^п ТЛеТ7"
пА^еА^пК'^иГ^кеК. ! е Л (33)
значения которых находятся в многомерной области рациональных значений характеристик ОВЭ. то есть
г.ыЛхо < (хк) < к€К 34)
тгф0к.„„„(хк) < Тгф0 < Тг4\п,ах (Хк), кеК, (35)
А'^^А^^А^, кеК. (36)
Только в этом состоянии система ГФО может удовлетворить требованиям каждой из обеспечиваемых операционных систем. При таких значениях характеристик, обобщенный показатель результата применения ОЭ ПХД будет отвечать условиям У%ш^1<У\пи,. (37)
Определение значений характеристик системы ГФО, удовлетворяющих условиям (33)-(37), является многокритериальной задачей. Рассмотрим ее решение.
Одним из основных условий рациональных граничных значений, как показано в гл. 3, является равенство приращения результатов применения ОЭ ПХД операционной системы нулю. т. е.
ЛУ";ю, = 0. .. (38)
Следовательно, для решения задачи определения критериальных характеристик системы ГФО. необходимо определить главный вектор критериальных значений ее характеристик. Он состоит из аналотчных значений каждого ОВЭ ГФО. Задача определения искомых значений характеристик ОВЭ ГФО является задачей определения корней уравнения (I), с входящими в него величинами, определяющими выражениями (4),(7),(8),(10)-(24). Задача решается для каждого ОВЭ системы ГФО. Из полученных таким образом 2К векторов характеристик один вектор максимальных, а другой - минимальных значений. определяются максимальные и минимальные значения (г(хк)т:1Х,1кша'\агкп'''4) и (гСхОшш. ^шт -а'к „,¡^-соответственно. Два вектора этих характеристик определяют границы области существования рациональных значений характеристик системы ГФО.
Под максимальными (минимальными) значениями характеристик системы ГФО необходимо понимать такие величины, которые обеспечивают максимально макси-мальнос
(максимально минимальное) in всех максимальных (минимальных) результатов применения элементов Г1ХД операционных систем.
Для обеспечения таких максимальных (минимальных) значений структура объединенного операционного ресурса ГФО должна состоять: из операционного ресурса ОВЭ ГФО операционной системы с самой высокой величиной ресурса (этот ресурс обеспечивает максимальное значения характеристик) и из операционного ресурса ОВЭ ГФО с самой высокой из всех малых значений величиной ресурса (этот ресурс обеспечивает минимальные значения характеристик). Именно эти две операционные системы, как бы, оплачивают частью своего операционного ресурса стоимость ГФО остальных операционных систем. Чтобы этого не происходило, объединенный операционный ресурс должен формироваться из пропорциональных частей операционных ресурсов ОВЭ ГФО.
Система ГФО со значениями характеристик
Dr<t>0ra.ix(S'k) = D"|ra0(S'k!AYnl"V,-AYn,aXj пггф0 (Xt)=Z™nT'Ф^Г™ n An|VA'M4 г, R'"'\=£ r'^tS^O), keK, je J, (39)
определенными с помощью предложенного полхода, удовлетворяет условиям (34)-(36). Кроме того, только для операционной системы с самой высокой величиной ресурса выполняется условие
Y, = Ylp,, (40)
для всех же остатьных результат применения ОЭ ПХД будет выше требуемого. Другим эффектом объединения ОВЭ является экономия операционных ресурсов обеспечиваемых операционных систем. Предложенный подход реатизует задачу синтеза системы ГФО операционных задач по критерию рационально пригодной достаточности.
Другим подходом к решению этой задачи является реализация принципа оптимальности. В этом случае критериальные значения характеристик системы ГФО оп-ределяются из решения задачи многомерной оптимизации для всех К ОВЭ. постановка которой имеет вид
с;
z*(xv).t\ .(сД)*: Arg max [ Y, - Y кл,.........— }. j eJ. (41)
Л \k > с /' \k I p
'-I
[k elk aik = Ail.
Из полученного таким образом набора характеристик выбирается такой, который обеспечивает максимальное оптимальное значение из результатов применения ОЭ ПХД одной из обеспечиваемых систем. Система ГФО с этим набором характеристик находится в состоянии
согф„ (8,0)* ^ 0,фо ,1» _ ^уп.™ п 7Ф =2, п ТгфОк=Т*
о А'^А" п ггф\(8,фок))* ) (42)
Эта система оптимальна только для одной операционной системы, имеющей максимальное оптимальное значение результатов применения ОЭ ПХД. Для других же операционных систем она рациональна. Результат применения ОЭ ПХД только для одной операционной системы отвечает критерию оптимальности У/Хк)=У*. Для всех же других систем величина результатов применения выше оптимальных, что удовлетворяет требованиям этих систем. В этом случае объеденный ресурс системы ГФО состоит из пропорциональных величин оптимальных операционных ресурсов каждого ОВЭ.
Данный метод позволяет обосновывать требования к характеристикам ОВЭ ГФО отдельной ПХЗ и, следовательно, решать задачу синтеза системы ГФО операционных задач по критериям рациональности и оптимальности.
Обоснован и разработан метод объединения множества ОВЭ в единую систему ГФО. Метод заключается в следующем:
- для каждой к-той операционной задачи выбираются наборы рациональных и оптимальных значений показателей характеристик, определяющих состояния ОВЭ ГФО. Эти значения определяются из решения задач (38) и (41) для одинаковых способов выполнения технологических операций ГФО;
- формируется объединенная многомерная геофизическая сеть (рациональная и оптимальная) наблюдения системы ГФО. Ее размерность зависит от количества характеристик природной среды, привлекаемых для прогностического обеспечения каждой операционной задачи. Формируется эта сеть объединением соответственно рациональных и оптимальных сетей каждого ОВЭ производственно-хозяйственной системы с удалением из нее всех повторно встречающихся пунктов наблюдения. Основой ее объединения является самая густая операционная сеть. Построенные таким образом информационные сети по критериям рациональной пригодности и оптимальности будут удовлетворять требованиям всех обеспечиваемых производственно-хозяйственных систем;
- формируется внутренняя конфигурация системы ГФО. Формирование ее осуществляется следующим порядком. Сначала определяется стоимость информационной составляющей ресурса системы ГФО операционных задач. Затем выделяют характеристики природной среды, привлекаемые для прогнозирования;
формулируется задача многомерной оптимизации
it*) : Arg max ¡AY,(t)}. (43)
fir:
с ограничением
Nr < (N(x)--=(Z(xU),....x(L)))). (44)
Затем решаются задачи многомерной оптимизации и задача выбора. Задачи решаются для операционной системы. ресурс которой наибольший из всех имеющихся систем. Полученные в результате решения способ выполнения технологической операции ГФО, состав технических средств и их резерв, количество операторов и составят внутреннюю конфигурацию системы ГФО. Данная конфигурация системы ГФО будет удовлетворять требованиям операционных систем по величине результатов применения ОЭ ПХД;
-формируется объединенный ресурс системы ГФО, состоящий из К ресурсов составляющих ОВЭ. Составляющими операционного ресурса являются информационная, оперативная и эксплуатационно-техническая, соответственно. Объединяя эти составляющие, можно получить ресурс системы ГФО, т.е. к
RгК = и [г\(1). г1 ЦТ). г'к<Р„)>. (45)
i=i
Величина объединенной информационной составляющей при этом будет равна
1. К I. К
и и С(х') (ZN(x't)) -X Ic(x')(ZN(x'k))- Дс rV(I). (46)
i-a кЧ r-\i l-l
вследствие чего получим в стоимостном выражении величину объединенного информационного ресурса, которая должна складываться из пропорциональных частей операционных информационных составляющих ОВЭ.
Порядок определения пропорциональных частей следующий. Сначала определяется суммарный ресурс всех К ОВЭ. Затем определяется в этой сумме доля ресурса к-того ОВЭ. В соответствии с этой долей делится объединенный ресурс системы ГФО. Именно из этих частей информационных составляющих ресурсов ОВЭ состоит объединенный ресурс системы ГФО. Величина равная
Асггк(1)
c(x'Hy.N(*Y))-crrk(S\,) = ------------ , .....I.k=l.....К. (47)
b(rk)
является эффектом объединения ОВЭ в систему ГФО. Это экономия информационных составляющих ресурсов объединенных ОВЭ.
Рассмотрим порядок объединения оперативных и эксплуатационно-технических составляющих их операционных ресурсов. В стоимостном выражении объединенный ресурс системы ГФО состоит из
cns'atk.ark))= {c(S\(t'ki).c(SBk(<xB0)}. kel.....K, (48)
где t\et(C,nlJV): а\еА"к(С,,шО (49)
или
t* = min [ t*k J- er = min {a\ }, kel,..., K. (50)
Определяются эти величины из решения задачи оптимизации (43) для выбранной
технологии внутренних операций ГФО. Затем определяются суммарные значения оперативной и эксплуатационно-технической составляющей для всех К элементов. После этого определяется доля этих составляющих для k-того ОВЭ ГФО и доли части к-того элемента в сумме оперативной и эксплуаташюнно-гехнической составляющих операционного ресурса соответственно. В соответствии с этими долями делятся величины оперативной и эксплуатационно-технической составляющих объединенного ресурса системы ГФО. Величины, равные
c(S"k(t*)) - ctv(S'k(t*)) = Ac(t*), keK (51)
и
c(S\(a+))-c^SVa*)) = Ac(<x*), keK, (52)
также являются эффектом объединения ОВЭ в единую систему ГФО. Объединенный таким образом ресурс системы ГФО равен
с(ггк) = c(**(x'k))+ c(Srk(t*))+ c(Srt(a*r)). (53)
Объединение ОВЭ в единую систему ГФО обусловливает появление нескольких положительных эффектов: во-первых, экономится ресурс операционных систем, выделяемых для ГФО; во-вторых, для всех ОВЭ ГФО сокращается время выполнения технологического процесса, что в свою очередь определяет уменьшение интервала заблаговременное™ прогнозов и из-за этого увеличивает величину их успешности. А это, в конечном итоге, приводит к увеличению результата применения ОЭ ПХД обеспечиваемых операционных систем.
Разработана методика обоснования требований к значениям характеристик геофизической операционной сети наблюдения, которая включает в себя метод обоснования конфигурации геофизической операционной сети, метод обоснования операционного интервала времени старения данных наблюдений, модель для расчета операционного интервала времени старения геофизических данных и метод обоснования операционной информационной ценности геофизических данных. Предложенные методы направлены на определение критериальных значений перечисленных информационных характеристик.
Метод обоснования конфигурации геофизической операционной сети направлен на разрешение существующего противоречия между затратами информационной составляющей ресурсов и потерями peiy.ii,такт ОЭ ПХД. которые связанны с неточными исходны-
ми для прогнозирования данными. Редкая сеть наблюдения обеспечивает низкий результат применения ОЭ Г1ХД. по зато не ipe5yei больших расходов ресурса. И наоборот - густая сеть требует больших расходов ресурсов, по обеспечивает ему высокий результат.
При построении информационно-измерительной метеорологической системы одним из критериев является ошибка интерполяции, которая не должна превышать заданного предела или не превышать ошибок наблюдений. Основным недостатком предложенного метода является неопределенность в задании абстрактного критерия. Полагается, что рациональность сети задается критерием, величина которого не обосновывается.
Исходя из этого недостатка, предложенный метод направлен на обоснование требуемого расстояния между пунктами наблюдения, а следовательно, и количества геофизических данных (конфигурации сети наблюдения). необходимых для ГФО операционной системы. В основе этого подхода конфигурация сети должна зависеть не только от размеров характерных физических образований, которые необходимо восстанавливать по результатам измерений, но и от требований, которые предъявляются операционной системой. Механизм формирования этих требований следующий. Результат j-той стратегии применения ОЭ ПХД функционально связан с качеством прогнозов
V Yj(P((pe»), (54)
поэтому критериальное расстояние р., между пунктами этой сети должно быть таким, чтобы обеспечивалось выполнение следующие условия
Y, < Y,(P((p„))), (55)
С,г>С/((р0)). (56)
Для обоснования требований к параметру рс, воспользуемся показателем результатов ОВЭ ГФО ОЭ ПХД для информационной составляющей
С,г(Р(р))
ДУ/(Р(р)) = Y,(P(p)) - Y kt,(P) ..................... , j eJ, (57)
C,(P(p))
где ДУ/(Р(р))- показатель результата функционирования элемента ГФО операционной системы; У,(Р(р))-показатель результата ОЭ ПХД. выбор стратегии применения которого осуществляется с привлечением прогнозов, разработанных по данным сети наблюдений, расстояние между пунктами которой не менее р; У,кл(Р)-показатель результата ОЭ ПХД, планирование применения которого осуществляется без ГФО. Из анализа выражения (57) можно выделить три характерных расстояния между пунктами этой сети наблюдения.
В случае редкой сети ошибка прогнозирования отдельного параметра геофизической обстановки велика, и с учетом расхода информационной составляющей операционного
ресурса, показатель результатов применения ОЭ приближается к а показатель ре-
зультатов ОВЭ ГФО в этой точке будет равен нулю, а правее этой точки - отрицателен. При очень густой сети наблюдения высокая результативность применения ОЭ ПХД компенсируется значительными расходами информационной составляющей ресурса. Показатель результатов ОВЭ ГФО в этой точке равен нулю, а левее этой точки - отрицателен. В этой точке значение показателя результата ОВЭ ГФО максимально. Следовательно, в этой точке расстояние между пунктами оптимальное. Координаты точек с нулевым значением показателя определяются из выражения (57). после приравнивания нулю его правой части. А оптимальное расстояние р*0 находится из решения оптимизационной задачи.
р*0: Аг§ тах ¡ДУ,г(Р(р))} . (58)
р г К
Для определения оптимального количества информационных точек N наземной сети справедливо соотношение
М* = --------, (59)
Б*,
где Бу- плошадь. занимаемая наземной сетью наблюдения; Б,- площадь обзора одного пункта наблюдения. Расстояние между пунктами, отвечающее условиям р]<р0 ¿Рз. где р| и рз корни уравнения, полученного после приравнивания (57) нулю, будем называть рациональным, т.к. только при этом расстоянии между пунктами наблюдения обеспечивается положительное приращение результатов применения ОЭ ПХД операционной системы. Дтя однозначного толкования критериальных состояний конфигурации информаци-" онной сети введены новые понятия: "'операционная геофизическая информационная сеть наблюдения", "операционные рациональные (необходимая, достаточная и оптимальная) сети наблюдения ОВЭ". Новым понятиям даны определения. Предложенный метод в отличие от существующих учитывает физические процессы, протекающие в природной среде и подлежащие наблюдению информационной сетью. С другой стороны, он через показатели результатов применения ОЭ ПХД и параметр р. учитывает требование операционной системы к своему геофизическому информационному обеспечению и позволяет обос-новывавать требования к количеству пунктов наблюдения, определяющих конфигурацию сети, необходимую для обеспечения ОЭ ПХД.
В методе обоснования операционного интервала времени старения данных за меру этого интервата принята максимальная заблаговрсменность прогноза, через значение которой затем определена прагматическая ценность геофизической информации.
Геофизические данные обладают определенной ценностью, которая реализуется в практическом использовании их через прогнозы состояния среды. От качества исходных данных зависит качество разрабатываемых прогнозов, а от успешности последних зависит результат применения ОЭ Г1ХД. Следовательно, ценность данных о среде заключается в приращении результатов применения ОЭ ПХД. планирование которого осуществляется с помощью этих данных. А величина приращения может выступать в качестве меры ценности. Ценность, содержащаяся в геофизических данных, теряется в течение какого-то промежутка времени, который называется интервалом времени старения данных наблюдений. Этот интервал времени строго индивидуален для каждой геофизической характеристики, и также как и мера ценности информации, обладает операционными свойствами. Поэтому данный интервал назван операционным.
Операционный интервал времени старения геофизических данных связан с максимальной заблаговременностыо прогнозов. Эта величина зависит от многих факторов, в том числе, и от величины ресурса ОВЭ ГФО. Значение этого интервала можно определить из выражения
(Ошах
АУ)г(Р(1с)пи,)=У,(Р(и™0 - Уь', - ------------- , (60)
С;
где Р(1с)тач-характеристика успешности прогнозов с заблаговременностыо (Ушах
По аналогии с выражением (57) в выражении (60) можно выделить три критериальных значения интервала времени старения. Они названы операционными необходимыми. достаточными и оптимальными значениями интервата времени старения геофизических данных. Промежуток между необходимыми и достаточными значениями содержит в себе рациональные значения этой характеристики. Ее оптимальное значение характеристики находится в точке 1*с. для которой справедливо условие
ДУ/(Г>(1%))=тах е.Г. (61)
Операционная прагматическая мера ценности геофизических данных определяется из формулы
У,.и.
Мк,с - ---------. (62)
У, ,„
где рк!с - значение операционной прагматической меры ценности геофизических данных; Ущ-значеппе результант цемента ПХД. применение которого спланировано по прогнозу с заблаговременное! ыо и: У, ю - значение результатов применения элемента ПХД при успешных прогнозах с заблаговременностыо 10 Предложенный метод позволяет опре-
делять критериальные значения операционного интервала времени старения геофизических характеристик и операционные информационную и прагматическую меры их ценности.
Разработана методика синтеза внутренней конфигурации ОВЭ ГФО и обоснования значений его характеристик. Она включает в себя метод обоснования значений операционных характеристик оперативности Г'ФО. метод синтеза внутренней конфигурации ОВЭ ГФО и методы обоснования значений операционных характеристик оперативности и состава технических средств и оперативного расчета ОВЭ ГФО.
Разработаны методы выбора операционной конфигурации ОВЭ ГФО, обоснования значений характеристик надежности его функционирования и обоснования операционного интервала времени между соседними сроками приема геофизических данных.
В шестой главе разработан].! модели для синтеза системы ГФО и для обоснования значений характеристик ОВЭ ПХД. Они включают в себя, модель для обоснования конфигурации геофизической операционной информационной сети наблюдений на примере общего количества облачности (последние состоят из моделей для расчета расстояний между пунктами и количества пунктов информационной сети наблюдения); модель для расчета интервала времени старения геофизических данных; модель для расчета интервала времени старения данных, используемых в инерционных прогнозах; модели для обоснования внутренней конфигурации ОВЭ ГФО. содержащие в себе модель для обоснования операционной внутренней конфигурации ОВЭ ГФО, модель для расчета характеристик надежности функционирования технических средств ГФО и модель для расчета характеристики надежности функционирования системы ГФО; модели для расчета значений интервала времени между сроками приема данных.
Для решения проблемы синтеза ГФО ПХД потребителя впервые разработана модель для расчета значений характеристик ОВЭ ГФО. Модель состоит из 57 нелинейных алгебраических уравнений и позволяет рассчитывать операционные значения приращения результатов применения ОЭ ПХД из-за ГФО и потерь его результатов из-за несовершенства ГФО. а также операционные значения характеристик ОВЭ ГФО при заданных значениях приращения и потерь результатов ПХД. К этим характеристикам относятся информационные. включающие в себя операционное состояние геофизической информационной сети наблюдения, такие как количество пунктов наблюдения и расстояние между ними, меры прагматической и информационной ценности данных наблюдений, и интервал времени старения геофизических данных. Кроме них. сюда же относятся характеристики опера-
тивности выполнения технологических операций ГФО. таких как, сбор геофизических данных, документирование их на карты, обработки и анализа этих карт, их распространения и ввода прогнозов в элемент управления операционной системой. Кроме этих характеристик, с помощью предложенной модели можно рассчитывать количество технических средств и персонала, требуемых для выполнения технологических операций с директивной оперативностью, характеристик» надежности функционирования этих технических средств и требуемый резерв аппаратуры, интервал времени между приемами геофизических данных в ОВЭ ГФО. составляющие операционного ресурса (информационные, оперативные и эксплуатационные), расходуемые на технологические операции ГФО.
С помощью данной модели можно решать и задачи выбора способов выполнения таких операций ГФО. как сбор данных - из двух технологий, документирование полученных данных - из трех технологий и ввод прогнозов в элемент планирования - из двух технологий. Достоинством разработанной модели является то. что она не привязана к конкретной конфигурации и к конкретным техническим средствам. С помощью данной модели можно обосновывать требуемую внутреннюю конфигурацию ОВЭ, а через него и всей системы ГФО потребителей.
В этой главе впервые разработаны и обоснованы: методы и алгоритмы решения задач обоснования операционной информационной сети наблюдения за общим количеством облачности по критериям рациональности и оптимальности, и обоснован метод решения задач оптимизации. Для данного класса задач, основывающихся на непрерывной унимодальной оптимизационной фу нкции применим метод Пауэлла, основанный на последовательном применении процедуры оценивания с использованием квадратичной аппроксимации. Разработана схема алгоритма синтеза оптимальных характеристик и приведены исходные данные, необходимые для решения этих задач. Полученный алгоритм реализован в программе численного решения оптимизационных задач. Кроме этого, также, впервые получены: метод решения задачи обоснования требований к интервату времени старения геофизических данных; метод и алгоритм решения задачи оптимизации конфигурации ОВЭ ГФО: метод и алгоритм обоснования значений характеристик ОВЭ ГФО. Для численного решения данною класса задач многомерной оптимизации обоснован метод прямого поиска - Хука-Джпвса. который представляет собой комбинацию "исследующего" поиска с циклических! изменением переменных и ускоряющегося поиска по образцу с использованием определенных эвристических правил. Схема оптимизаци-
онного алгоритма реализована в алгоритме решения задач многомерной оптимизации характеристик ОВЭ ГФО.
Пример реализации разработанных методов, моделей и алгоритмов показан на ГФО ПХЗ, ОЭ в которой является абстрактный технологический процесс, конечный результат которого зависит от состояния природного оптического канала, и конкретно, от общего количества облачности. Выполнен анализ полученных результатов. Из результатов аначи-за получены следующие выводы: оптимальные значения характеристик ОВЭ ГФО зависят от его внутренней конфигурации: существует зависимость оптимального количества пунктов наблюдения операционной сети от высоты облачности и времени выполнения технологических операций ГФО; при увеличении стоимости операционного ресурса обеспечиваемой задачи, резко возрастают требования к характеристикам ОВЭ ГФО; при возрастании стоимости операционного ресурса обеспечиваемой задачи увеличивается необходимость ГФО. и даже относительно небольшая доля операционного ресурса, выделяемого для ГФО. приводит к положизельному приращению результатов ПХД; неблагоприятные климатические характеристики усиливают требования к результативности ГФО.
Из численного решения задачи синтеза оптимального ОВЭ ГФО определены оптимальное количество геофизических данных (на примере общего количества об-лачности), которое необходимо для ГФО. оптимальное операционное время ГФО, а также время для выполнения отдельных операций сбора, документирования, обработки карт, их передачи, прогнозирования и ввода прогнозов в элемент планирования. Также рассчитаны оптимальные характеристики надежности элемента ГФО и отдельно группы устройств, выполняющих отдельные операции и количество резервируемых устройств. Определены оптимальные расходы ресурса ОВЭ ГФО в стоимостном эквивалете, в том числе, и для каждой операции отдельно. Рассчитаны оптимальный интервал времени старения геофизических данных, оптимапьная оправдываемость и интервал времени между соседними сроками приема данных. Получены оптимальные характеристики результатов ПХД для двух стратегий применения ОЭ элемента. Определены максимальная величина приращения результатов ПХД и их минимальные потери из-за несовершенства ГФО. Рассчитан опти-матьный состав технических средств и персонала. Числовые данные полученных решений приведены на графиках.
Анализ выполненного исследования показывает, что проблема разработки методов системно-компонентного анализа и синтеза адаптированного ГФО целенаправленных
процессов функционирования сложных целеустремленных систем, имеющая важное народно-хозяйственное значение для повышения эффективности ПХД. решена полностью
В заключении работы сформулированы основные результаты и выводы, полученные в результате выполненного исследования. Они состоят в следующем.
1.Разработаны теоретические основы проектирования и построения ОВЭ ГФО систем, целевой резу льтат функционирования которых зависит от условий природной среды.
2.Разработана методология исследования технологического процесса ГФО, включающая в себя: системный подход к решению проблемы построения систем ГФО для решения ПХЗ; основные аспекты и принципы исследования; тезаурус, используемый для описания взаимодействия технических средств, участвующих в ПХД с природной средой; методы исследования характеристик ГФО.
З.Обосповапо существование производственно-хозяйственных потенциалов ГО и ОВЭ ГФО и их разновидности. К ним относятся - полный, климатический, фактический и безопасный потенциалы ГО и климатический, фактический и реализуемый потенциалы ОВЭ ГФО.
4.0боснопаны показатели для оценки результатов ГФО прикладных и ПХЗ. К ним относятся показатели в форме: предотвращенных потерь операционных (хозяйственных) ресурсов; приращения целевых результатов решения этих задач; потерь результатов, операционных (хозяйственных) ресурсов, связанных с неопределенностью прогностических данных.
5.Обоснованы стратегии в поведении прогнозиста при разработке им прогнозов ГО и вскрытые причины их существования. Выявлены ответные стратегии поведения оператора, планирующего выполнение задачи. Полученные результаты доказывают необходимость разделения показателя в форме предотвращенных потерь на положительную и отрицательную составляющие, и применение в задачах исследования ГФО только положительной составляющей.
б.Разработаны методы обоснования операционной: конфигурации геофизической сети наблюдения (на примере общего количества облачности); меры ценности и интервала времени старения данных наблюдения: внутренней конфигурации ОВЭ ГФО: состава персонала и средств, требуемых для выполнения технологических операций в этом элементе; характеристик надежности функционирования технических средств, выполняющих эти операции: интервата времени между соседними сроками приема данных в ОВЭ.
7.Разработана методика cmnesa ОВЭ в систему ГФО, включающая в себя методы синтеза операционных: геофизических сетей ОВЭ в единую сеть; конфигураций ОВЭ в единую внутреннюю конфигурацию: ресурсов ОВЭ в объединенные ресурсы этой системы.
8.Разработаны методы построения операционных математических моделей для расчета значений характеристик ОВЭ ГФО. включающие в себя аппроксимационный метод распределения геофизических прогнозов по градациям; методы расчета успешности прогнозов, зависящих от их заблаговременности. от оперативности технологического процесса ГФО и от надежности функционирования технических средств ГФО; методы расчета составляющих операционного ресу рса ГФО. таких как информационная, оперативная и эксплуатационно-техническая.
9.Получены аналитические выражения, описывающие зависимости между такими характеристиками, как успешность прогнозов и их заблаговременность; успешность прогнозов, их заблаговременность и надежность функционирования технических средств; успешность прогнозов и оперативность выполнения операций ГФО; зависимости между стоимостью и производительностью выполнения технологических операций ГФО.
Ю.Разработаны логические модели, включающие в себя вербальную модель для описания операционного комплекса в составе окружающей природной среды и операционной системы как атрибутов 11X3: модель ОВЭ ГФО операционной системы с Составляющими его технологическими операциями.
11.Разрабоганы математические модели для расчета характеристик объединенной системы ГФО ПХЗ. Они включают в себя модели для расчета характеристик: объединенной геофизической сети наблюдений; объединенной внутренней конфигурации й объединенного ресурса системы ГФО и операционных параметров характеристик ОВЭ ГФО операционной системы.
12.Разработаны модели для расчета операционных значений характеристик геофизической сети наблюдений. Они включают в себя модели для расчета: расстояний между пунктами и количества пунктов наблюдения (на примере наблюдений за общим количеством облачности): операционного интервала времени старения геофизических данных и их меры ценности: интервата времени старения данных, используемых в инерционных прогнозах. Модели для расчета операционных значений оперативности, состава персонала и средств для выполнения операции - для двух способов сбора геофизических данных; для трех способов документирования данных наблюдений; обработки геофизических карт; их
распространения: прогнозирования и двух способов ввода прогнозов в элемент планирования. Модель для обоснования вну гренней конфигурации ОВЭ ГФО. Модель для выбора способа выполнения операции в технологическом процессе ГФО. Модели для расчета операционных значений характеристик надежности функционирования технических средств ГФО. Модель для расчета операционного интервала времени между соседними сроками приема данных.
13-Даны математические форму лировки задач оптимизации значений характеристик: ОВЭ ГФО операционной системы: операционной геофизической сети; внутренней конфигурации ОВЭ ГФО; надежности функционирования технических средств; оперативности технологических операций ГФО: а также интервала времени старения геофизических данных и интервала времени между соседними сроками приема данных.
14. Выявлены зависимости между: оптимальным количеством пунктов наблюдений геофизической сети, с одной стороны, и высотой нижней границы облачности, временем выполнения технологических операций ГФО и величиной операционного ресурса - с другой стороны; оптимальными значениями характеристик оперативности и стоимостью операционного ресурса обеспечиваемой задачи.
15. Выявлены позитивные эффекты, связанные с объединением ОВЭ в единую систему ГФО
ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
1. Теоретические основы построения адаптивных систем геофизического обеспечения/СПб филиал Гос. ун-та-Высш. шк. экон. СПб, 1999. 204с. Деп. в ВИНИТИ 29.11.99, 3550-В99.
2.06 одном способе определения меры ценности метеорологических данных. //Метеорология и гидрология. 1994. N 7. с. 47-58.
3.Способ оценки успешности прогнозов//Метеорология и гидрология. 1993.Ы 3. - с. 93-100.
4. Оптимизация системы метеорологического обеспечения //Метеорология и пирология. 1992. N 6. - с. 84-90.
5.Системный подход к вопросу определения характеристик времени старения метеорологических данных/Сб.мсжвуз.иауч.тр.""Метеорологические прогнозы", С-Пб.,1995. -с. 103-108.
6. К вопросу о качественной оценке военного потенциала природной среды, -в.ч. 11520. 1992. -16с. Деп. в в.ч. 1 1520 27.04.92. А 24535. (Соавтор Ю.А. Кронин).
7.К проблеме системы оценки взаимодействия муниципального образования и природной среды/ С5.мат.междунар.конф..С-П-б - Хельсинки, 7-13 апреля 1997г. С-П-б., Инст. управл. и экономики. 1997г.-с.18-22.(Соавтор В.А. Бучинский).
8.0 принципах построения систем геофизического обеспечения задач фоноцелевой обстановки/Сб.докл. ВНК ВИКА им. А.Ф.Можайского 21-23 марта 1995г. СПб., ВИКА им. А.Ф.Можайского. 1996г.(Соавтор Н.П. Казаков)
9. Способ расчета стилизованных карт погоды для оперативного отображения ме-теоинформации/Тр.ЛГМИ. -1988.-е. 112-118. (Соавтор С.И. Максимов).
10. Способ оптимизации количества данных о природной среде для обеспечения применения технических средств/Со. науч. тр.С.П-б. Институт информатики и автоматизации РАН. 1993.-е.154-159. (Соавтор А.Ф. Титов).
11. Методика оценки влияния характеристик системы метеообеспечения на качество результатов применения военно-технических систем/Науч.-технич. сб.М., Воениздат, 1989. -с. 104-106. (Соавтор Д.В. Фнногеев).
12. Авторское свидетельство СССР N1811049 от 10.10. 92г. (Соавтор С.Г. Балабанов).
13. Авторское свидетельство СССР N318917 от 3.09.90 г. (Соавторы В.Д. Будовый, В.Б. Середа и др)
14.Системпый подход к решению задач анализа и оптимального синтеза системы метеорологического обеспечения военно-технических средств/Тез.доклада III НТК ВВА-ИУ, май 1992г. -Воронеж. ВВАИУ. 1992.-C.60-62.
15.Показатели качества системы метеорологического обеспечения военно-технических средств/Тез. доклада 111 НТК ВВАИУ, май 1992г.-Воронеж. ВВАИУ. 1992.-с.104-105.
16.Количественные характеристики системы метеорологического обеспечения для решения задач оптимального сишеза/Тез. доклада III НТК, ВВАИУ, май 1992,-Воронеж. ВВАИУ, 1991Г.-С.106-107.
17.Способ описания математической модели прогностического метеорологического центра/Тез.доклада НТК ВИИ им. А.Ф. Можайского 2-4 декабря 1986.-Л. ВИИ им. А.Ф.Можайского. 1986 с.103.
18.0пыт обработки первичной метеорологической информации в автоматизированной системе с использованием ЭВМ/Тез. доклада IV ВНК ЧВВИУРЭ. Череповец 1719 февраля 1984. МО 1985 с. 68.
19. К вопросу синтеза ошнма.п.ноп структуры системы геофизического обеспечения военного потребителя/Тез. доклада НТК ВИКА им.А.Ф.Можайского 15-16 дек. 1992.-С.П-б., ВИКА им. А.Ф. Можайскою 1993. с. 18.
20. К концепции исследования геофизического обеспечения войск/Тез. докл. НТК ВИКА им. А.Ф. Можайского 15-16 лек. 1992.-С. П-б.. ВИКА им. А.Ф. Можайского 1993. с.67.
21.Способы учета метеоусловий при оптимизации планирования средств наблюдения/Тез. докл. IX ВПК в.ч. 25714 1986. -МО СССР 1986. с.68-70.(Соавтор В.Д. Будовый)
22.Нанесение метеонпформанпи при помощи зпакосинтезирующего печатающего устройства/Тез. докл. НТК ВИИ им А.Ф. Можайского 2-4 декабря 1986. ВИИ им. А.Ф. Можайского 1986. с.78.(Соавтор C.B. Бычков)
23. Вопросы использования ЭВМ для автоматизации технологического процесса сбора и предварительной обработки информации/Тез. докл. IV ВНК ЧВВИУРЭ, Череповец 17-19 февраля 1984. МО 1985 -с.34-36. (Соавтор В.А. Кириченко)
24. Автоматизация процесса оюбражения метеоннформации на картах погоды/Тез. докл. НТК ВИИ им. А.Ф. Можайского 20-22 ноября 1984. МО СССР, 1984.-C.38-39. (Соавтор Н.С. Красночуб)
25. Концепция развития военно-специального геофизического образования в ходе осуществления военной реформы/Тез. докл. НТК ВИКА им. А.Ф. Можайского 15-16 дек. 1992,- С.П-б., ВИКА им. А.Ф. Можайского 1993, с. 34-35. (Соавтор Ю.А. Кронин).
26. К проблеме оценивания взаимодействия боевых комплексов с природной средой/Тез. докл. НТК ВИКА им. А.Ф. Можайского 15-16 дек. 1992,- С.П-б., ВИКА им. А.Ф. Можайского 1993. с. 34-35. (Соавтор Ю.А. Кронин).
27. Оперативное отображение информации с применением стилизованных карт в автоматизированных системах /Тез. докл. IV ВНК ЧВВИУРЭ, Череповец 17-19 февраля 1984. МО 1985 -с. 33. (Соавтор С.II. Максимов).
28. Об одном подходе к определению результативности мероприятий по защите от опасных и особо опасных природных явлениях/Тез. докл. НТК ВИКА им. А.Ф. Можайского 15-16 дек. 1992.- С.П-б.. ВИКА им. А.Ф. Можайского 1993. (Соавторы О.В. Волкот-руб. Ю.А. Кронин).
29. К проблеме оценивания метеорологического обеспечения задач исследования Земли из космоса'Тез. докл. 1ПК НИКА им. А.Ф. Можайского 15-16 дек. 1992.- С.П-б.. ВИКА им. А.Ф. Можайского 1W3. (Соанюры A.B. Лукьяновнч. В.Н. Нишпал).
30. Исследование устойчивости значений метеоэлементов с использованием ypai ний Колмогорова Тез. докл. НТК ВИН им. А.Ф. Можайского 2-4 декабря 1986 г. -Л.: В им. А.Ф.Можайского 1986.-е.18. (Соавторы В.Б. Середа. Г.Г. Тельманов).
31. Отчет по НИР. Раздел посвященный разработке системного подхода к пробл оценивания качества результатов п эффективности геофизического обеспечения з: космического землеобзора. ВИКИ им. А.Ф. Можайского, 1991. N 01884.-е. 58-69
32. Отчет по НИР. Раздел посвященный обоснованию облика и синтезу структ перспективной системы ГФО. ВИКИ им. А.Ф. Можайского, 1991.N 005391-П.Разд.З-с 58.
33. Отчет по НИР. Раздел посвященный анализу функционирования подсист подготовки исходных метеорологических данных. B.4.54023.N 5-88. с.16-27, 71-73.
34. Отчет по НИР. Раздел посвященный анализу функционирования специалы расчета метеообеспечения. В.ч. 03770, 1983. № 83-01, 4.1, с.70-83.
35. Отчет по НИР. Раздел посвященный обоснованию системного подхода к про ме построения экологического мониторинга Вооруженных Сил. ВИКА им. А.Ф. Mo: ского; 1993. N 314. (Соавтор II.П.Казаков).
36. Отчет по НИР посвященный обоснованию концепции развития вое специального геофизического образования в ходе осуществления военной реформы. КИ им.А.Ф. Можайского. 1991. N 310034. (Соавтор Ю.А. Кронин).
37. Отчет по НИР посвященный исследованию системно-технических вопросот строения, функционирования и перспектив развития информационно-расчетной сист ВИКИ им. А.Ф.Можайского, 1981.N 257793. (Соавторы В.А. Кириченко, Зыков А.П.).
38. Отчет по НИР посвященный исследованию характеристик специальной сис метеообеспеченпя. ВИИ им. А.Ф. Можайского. 1990. N 306882. (Соавторы C.B. Бы1 Г.Г. Балабанов).
39. Отчет по НИР посвященный разработке методологии обоснования требоваг системе ГФО космической системы. ВИКИ им, А.Ф. Можайского, 1991. N 005391-П. авторы Ю.А. Кронин, С.С. Суворов).
40. Отчет по НИР. Раздел посвященный исследованию информационных возмо стей космических систем по освещению геофизической обстановки и определению oi ных требований к ним. ВИКИ им. А.Ф. Можайского, 1987. N 04484-И. (Соавтор В.Е сильев).
Содержание диссертации, доктора физико-математических наук, Бучинский, Анатолий Федорович
ВВЕДЕНИЕ. 5
Раздел 1.КОНЦЕПТУАЛЬНЫЕ И МЕТОДОЛОЕИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПОСТРОЕНИЯ СИСТЕМЫ ЕЕОФИЗИЧЕСКОЕО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПРИНЯТИЯ УПРАВЛЕНЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ В ПРОИЗВОДСТВЕННО-ХОЗЯЙСТВЕННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ОБЩЕСТВА.29
1. АНАЛИЗ ПРОБЛЕМЫ ПОСТРОЕНИЯ ГЕОФИЗИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ. РОЛЬ И МЕСТО ГЕОФИЗИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ.29
1.1.Роль и место геофизического обеспечения. Общая характеристика проблемы.29
1.2.Краткая характеристика и анализ геофизического обеспечения. 36
1.3. Анализ исследований по проблеме построения геофизического обеспечения.47
1.4.Постановка проблемы исследования .58
2. КОНЦЕПТУАЛЬНЫЕ ОСНОВЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ГЕОФИЗИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННО-ХОЗЯЙСТВЕННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ОБЩЕСТВА.61
2.1. Терминология. Основные понятия и определения.61
2.2.Системный подход к решению проблемы исследования геофизического обеспечения производственно-хозяйственной деятельности общества.V64
2.3.Общая характеристика задач производственной деятельности, решаемых с учетом состояния геофизических условий. 68
2.4.Общая характеристика системы производственно-хозяйственной деятельности и основные характеристики элемента геофизическое обеспечение.69
2.5. Исследование взаимодействия элемента производственно-хозяйственной деятельности и природной среды.83
2.6.Потенциалы геофизической обстановки и системы геофизического обеспечения.96
2.7.Вывод ы.101
3.МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ГЕОФИЗИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННО-ХОЗЯЙСТВЕННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ПОТРЕБИТЕЛЯ.106
3.1.Общий подход к формулированию показателя результатов геофизического обеспечения.106
3.2.Показатель качества результатов и эффективности геофизического обеспечения.107
3.3.Критерии результатов и эффективности функционрования виртуального элемента геофизического обеспечения производственно-хозяйственной деятельности.122
3.4.Показатель результатов применения элемента ПХД.127
3.5.Связь показателя результатов применения с характеристиками виртуального элемента геофизического обеспечения.133
3.6.Способ преобразования показателя эффективности геофизического обеспечения производственно- хозяйственной деятельности.143
3.7.Вывод ы.149
4.МЕТОДЫ ПОСТРОЕНИЯ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ДЛЯ ОПИСАНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ОПЕРАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ ГЕОФИЗИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ.153
4.1 .Общие положения.
4.2.Модель операционной системы геофизического обеспечения. 153
4.3.Метод аппроксимации распределения геофизических прогнозов по градациям.155
4.4.Методы определения зависимости успешности прогнозов от характеристик системы геофизического обеспечения.160
4.5.Методы расчета составляющих операционного ресурса геофизического обеспечения.166
4.6. Выводы.'.182
РАЗДЕЛ2.МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПОСТРОЕНИЯ СИСТЕМЫ ГЕОФИЗИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННО-ХОЗЯЙСТВЕННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ПОТРЕБИТЕЛЯ.185
5.МЕТОДИКА И МЕТОДЫ СИНТЕЗА СИСТЕМЫ ГЕОФИЗИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ И ОБОСНОВАНИЯ ЗНАЧЕНИЙ ХАРАКТЕРИСТИК ЕЕ ВИРТУАЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ.185
5.1.Общие положения.185
5.2.Метод синтеза виртуального элемента системы геофизического обеспечения.186
5.3 Метод синтеза системы геофизического обеспечения производственно-хозяйственных задач.194
5.4Методика обоснования требований к значениям характеристик геофизической операционной сети наблюдения.202
5.5.Методика синтеза внутренней конфигурации виртуального элемента геофизического обеспечения и обоснования значений его характеристик.223
5.6.Метод выбора операционной конфигурации виртуального элемента геофизического обеспечения.236
5.7.Метод обоснования значений характеристик надежности функционирования виртуального элемента геофизического обеспечения.237
5.8.Метод обоснования операционного интервала времени между соседними сроками приема геофизических данных.241
5.9. Выводы.244
6. МО ДЕЛ И ДЛЯ СИНТЕЗА СИСТЕМЫ ГЕОФИЗИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ И ОБОСНОВАНИЯ ЗНАЧЕНИЙ ЕЕ ХАРАКТЕРИСТИК.246
6.1 .Общие положения.
6.2.Модели для обоснования конфигурации геофизической операцион-ной информационной сети наблюдения за общим количеством облачности.246
6.3.Модель для расчета интервала времени старения геофизических данных и метод ее решения.262
6.4.Модели для обоснования внутренней конфигурации виртуального элемента геофизического обеспечения.268
6.5. Мод ель для расчета значений интервала времени между сроками приема данных.280
6.6.Синтез системы геофизического обеспечения производственно-хозяйственной деятельности.282
6.7.Реализация метода синтеза системы метеообеспечения для решения прикладных задач.291
6.8.Анализ результатов решения задачи оптимизации операционной информационной сети.296
6.9.Анализ результатов решения задач оптимизации внутренней конфигурации виртуального элемента геофизического обеспечения.298
6.10. Анализ результатов решения задачи выбора операционной конфигурации виртуального элемента ГФО.311
6.11. Анализ результатов решения задачи оптимизации надежности функционирования технических средств ГФО.
6.12.Вывод ы.313
Введение Диссертация по географии, на тему "Теоретические основы синтеза адаптированных систем геофизического обеспечения принятия управленческих решений в производственно-хозяйственной деятельности общества"
Экономический потенциал любого государства неразрывно связан с эффективностью производственно-хозяйственной деятельности общества. В условиях рыночной экономики значительная роль в повышении эффективности принадлежит конкурентной борьбе между субъектами производственно-хозяйственной деятельности (ПХД). Именно стремление удержаться на рынке товаров и завоевать ведущие позиции является одной из причин совершенствования производства, внедрения новейших технологий и технических средств, разработанных на основе последних достижений науки и техники. Дальнейший рост эффективности действующих технологий во многом обусловливается совершенствованием их обеспечения данными о природной среде. Это связано с тем, что природная среда, активно взаимодействующая со всеми субъектами, играет значительную роль при выполнении различных производственно-хозяйственных операций и при применении технических средств, привлекаемых для их выполнения.
Неопределенность состояния природной среды в процессе ПХД является причиной геофизических рисков. Потери от геофизических рисков связаны с отклонением фактического состояния среды от ее прогностических оценок, на основании которых планируется ПХД. В результате этих отклонений незапланированная часть ресурсов расходуется не на преобразование в продукт (товар), а на взаимодействие объектов ПХД с природной средой. И именно незапланированная часть потерь ресурсов снижает конкурентоспособность производимых товаров через увеличение себестоимости, уменьшение прибыли и ухудшение других экономических показателей.
Чтобы избежать крупных потерь все больше субъектов ПХД, в некоторых случаях, перекладывают свои геофизические риски на страховые компании, выплачивая им за это страховой процент. Однако, это не приводит к возрастанию конкурентоспособности, т.к. часть финансовых ресурсов заранее отвлекается из ПХД и безвозвратно теряется для нее. Проблематичным является и выигрыш, т.к. оплата 6 — страхования геофизических рисков достаточно высока, страховые обязательства, связанные с осуществлением страховых событий, возникают не всегда. Поэтому, для субъектов ПХД выигрышной является стратегия, которая при планировании хозяйственной деятельности более точно учитывает состояние природных условий.
Правильный учет влияния среды на этапах планирования позволяет в некоторых случаях даже наращивать производственный потенциал в процессе производственно-хозяйственной деятельности без какого-либо увеличения производ-ственных мощностей. А игнорирование или неграмотный учет ее состояния, даже без ПХД, наносит значительный материальный урон, в том числе и в случаях несвоевременного проведения защитных мероприятий от стихийных бедствий [50].
Несмотря на кажущуюся незначительность ущерба, нанесенного при выполнении одной операции ПХД из-за несоответствия условий состояния окружающей природной среды, в силу их массовости и высокой повторяемости, значение именно этого вида материального урона при взаимодействии с природной средой, является значительно больше всех остальных, т.к. и стихийное ее состояние и, в некоторых случаях, непрофессиональные действия персонала, участвующего в производстве, хотя и наносят большой ущерб, но все-таки относятся к локальным и очень редким явлениям.
Создание принципиально новых высокоточных технологий, имеющих очень высокую стоимость, рассчитано на эффективное их применение лишь при самых благоприятных природных условиях, повторяемость которых чрезвычайно низка. Для искусственного создания таких условий требуются дорогостоящие технические системы, функционирование которых в свою очередь также зависят от природных условий. Следовательно, с развитием технического прогресса в обществе, зависимость ПХД от состояния природной среды будет возрастать. 7 —
Учитывая особую важность этого вида обеспечения, в США программы исследования взаимодействия с природной средой поставлены на один уровень с космическими программами
Как показывают результаты системного анализа процессов гидрометеорологического, метеорологического и других видов информационного обеспечения, основными направлениями их совершенствования являются повышение точности и достоверности прогностических данных о состоянии среды, повышение точности и достоверности методов идентификации состояния и диагностики факторов природной среды, оказывающих влияние на результаты решения задач и совершенствование технологических процессов самого обеспечения, которое обусловливает изменение технологических характеристик или снижение затрат ПХД [12].
Задачи, возникающие при реализации каждого из указанных направлений, являются сложными и взаимосвязанными, и поэтому необоснованное увлечение какими-то, отдельно взятыми из них , без системной увязки с остальными, может привести к непредсказуемым результатам, и даже, совершенно противоположным тем, какие преследовались при постановке задачи. Так, попытка повысить точность прогнозов приводит к усложнению методов прогнозирования и лежащих в основе этих методов моделей природной среды. Это, в свою очередь, неизменно влечет за собой увеличение затрат материальных и людских ресурсов, требуемых для реализации методов прогнозирования и снижение оперативности разработки прогнозов. В связи с этим может возникнуть ситуация, когда выигрыш в качестве геофизического обеспечения за счет повышения точности прогнозов будет существенно меньше потерь этого качества, обусловленных снижением оперативности и повышением затрат на разработку прогнозов, что сделает невозможным использование такого метода прогнозирования [9]. 8 —
Анализ существующих систем метеорологического, гидрометеорологического и других видов обеспечения вскрыл ряд присущих им недостатков в структурном построении, технической оснащенности, технологии ГФО и подготовке специалистов [25]. Несовершенство методологического аппарата обоснования этого вида обеспечения ПХД не позволяет увязывать эти недостатки с результатами ПХД.
Все это свидетельствует о том, что проблема исследования ГФО является сложной системной проблемой, требующей своего теоретического обоснования.
В настоящее время известны способы системного анализа и синтеза метеорологического обеспечения авиации [6,7,11,49,62,64-66,71,96,111,114,115,127-129,131, 132,139, 141,144,146,147,152,155,162,164]. Однако, одни из них [146,147] касаются развития системного подхода к познанию влияния физического состояния атмосферы на полеты воздушных судов и разработки на этой основе методов, алгоритмов и автоматизированных технологий анализа и комплексного использования информации о состоянии атмосферы в задачах метеообеспечения аэронавигации для I автоматизации процессов планирования и управления воздушным движением и касаются проблемы структурного построения системы метеообеспеченйя, обоснования состава технических средств, оперативного состава, необходимого для выполнения технологических операций автоматизированного процесса ГФО, а также обоснования требований к оперативным и надежностным характеристикам ГФО и его информационному обеспечению.
В других работах [6,7,49,62,64-66,71,96,111,115,114,127-129,131,132,139,141,144, 152,155,162,164] исследуется проблема построения различных систем наблюдения, таких как приземная [115,128,129,131,132,139,141,155,162,164] и космическая [65,96, 111,114,127,144,152] системы наблюдений. Ограниченность исследования в пределах ГФО не позволяет замкнуть его на хозяйственную деятельность потребителя, ради которого создан этот вид информационного обеспечения, поэтому в качестве потребителя выступает само ГФО. Разрыв между системами ГФО и потребителя 9 — накладывает ограничения на требования ГФО. Они носят больше эмпирический, чем научный характер, т.к. при их формулировании задаются, как правило, такие значения характеристик, которые существуют у уже функционирующих систем ГФО. Пагубность такого подхода очевидна. При проектировании новых систем в них заранее закладываются уже существующие недостатки.
Невозможность системного управления параметрами характеристик системы ГФО, из-за отсутствия теоретического аппарата, не позволяет проектировать эти системы с характеристиками, согласованными с характеристиками системы потребителя. Поэтому при совершенствовании технологических операций ГФО, особенно при автоматизации его процессов, сокращение времени их выполнения и представления геофизической информации потребителю в масштабах близких к реальному времени не всегда выгодно для потребителя. Переход на новую технологию или привлечение новых, более совершенных технических средств, как правило, сопровождается увеличением материальных затрат, повышением ресурсоемкости обеспечения и не всегда приводит к увеличению показателя " качество-стоимость" функционирования системы "ГФО-потребитель" при внешнем повышении показателя качества функционирования потребителя.
Более часты случаи недостаточного вклада финансовых средств потребителя в развитие системы ГФО. В этих случаях неразвитая "дешевая" система является источником ошибок в планировании его деятельности, приводящая к потерям качества результатов из-за несовершенства этого вида обеспечения. Потребителю невыгодно иметь такое обеспечение, т.к. его потери качества результатов, как правило, значительно превышают вклады финансирования в развитие системы ГФО. И те и другие случаи отрицательно влияют на результативность ПХД.
Актуальность исследования показателя "качество-стоимость" значительно возросла в настоящее время, в период становления рыночных экономических отношений. 10 —
Из анализа рассмотренных работ следует, что разработка методологического аппарата исследования ГФО ПХД является комплексной и сложной научно-технической, практически не исследованной проблемой, решение которой позволит значительно повысить качество результатов ПХД и реализовать эффективные технологии производства.
Поэтому основным направлением решения проблемы совершенствования ГФО ПХД является разработка теоретических основ и методов исследования этого важного процесса.
Темой диссертационного исследования является "Теоретические основы синтеза адаптированных систем геофизического обеспечения принятия управленческих решений в производственно-хозяйственной деятельности общества".
Решение данной проблемы позволит обосновывать требования к органу ГФО на этапах организации планирования ПХД и на основе обоснованных требований создавать и реализовывать эффективные технологические процессы, приспособленные к условиям природной среды.
Эта работа является продолжением исследований автора начатых в статьях и монографиях [16,17,19,21,24-26,44]. В этих публикациях выявлены причины, которые не позволили до сих пор решить проблему системного обоснования требований к характеристикам ГФО для ПХД. К ним относятся отсутствие методологических основ исследования ГФО, невыявленные системные связи между характеристиками этого процесса и характеристиками технологических операций ПХД потребителя, и также, отсутствие учета расхода материальных средств на ГФО. В данных публикациях, также предложен системный подход к решению этой важной проблемы, разработаны концептуальные основы исследования, а также методика и алгоритмы оценивания влияния некоторых характеристик ГФО на результаты деятельности потребителя.
-1 [ .
Более полно эта проблема была рассмотрена в работе [19], в которой предложено оценивать результаты целенаправленной деятельности потребителя с учетом оперативных характеристик ГФО с помощью показателя метеорологических потерь. На основании полученного показателя была впервые решена задача синтеза оптимальных операций сбора и документирования метеорологических данных. Предложены методики обоснования требований к этим характеристикам для подсистемы метеорологических данных в метеорологическом подразделении, обеспечивающем решение задач космического землеобзора. Разработан способ выбора технических средств для выполнения операций сбора и документирования данных.
Ограниченность этой работы в пределах одной подсистемы, в которой рассматривается только одна характеристика, снижает ее ценность и не позволяет полностью обосновать требования к другим характеристикам всей системы метеообеспечения. В работе определены основные направления этой проблемы. :
Настоящая работа является органичным продолжением этих исследований и касается обобщения и развития основных положений теоретических основ и методов синтеза ГФО.
Целью работы является теоретическое обобщение и решение крупной научной проблемы, связанной с разработкой методов системно-компонентного анализа и синтеза адаптированного ГФО целенаправленных процессов функционирования сложных целеустремленных систем, имеющей важное народнохозяйственное значение для повышения эффективности ПХД.
Для достижения поставленной цели:
- разрабатываются методологические и концептуальные основы исследования процесса ГФО; 12 —
- выполняются исследования взаимодействия орудий и средств производства с природной средой, обосновывается мера определения взаимодействия, выявляются связи между качеством результатов и характеристиками ГФО;
- уточняются терминология области исследования, основные понятия и определения, используемые для описания взаимодействия с природной средой;
- вводятся показатели результатов и эффективности ГФО, включающие в себя результаты ПХД потребителя и расходы ресурсов на получение этих результатов;
- разрабатываются методы и алгоритмы исследования ГФО, позволяющие выявлять механизм влияния его характеристик на результат ПХД потребителя, а также определять зависимости между характеристиками системы ГФО, такими как, успешность прогнозов, разрабатываемых в системе,и их заблаговременность, успешность и оперативность выполнения технологических операций ГФО, успешность и надежность функционирования технических средств ГФО; исследуется механизм расходования ресурсов,системы ГФО; I
- разрабатываются методы обоснования по критериям рациональности и оптимальности характеристик системы ГФО, таких как, оперативность выполнения операций ГФО, надежность функционирования технических средств, количество геофизических данных, привлекаемых для обеспечения потребителя, время их старения и интервал времени между сроками наблюдения. А также методы определения их рациональных значений;
- разрабатываются модели для определения рациональных и оптимальных значений характеристик ГФО, алгоритмы их решения, которые с целью исследования этих характеристик реализуются в алгоритмических программах;
- разрабатывается выбор способов выполнения операций ГФО и выбор технических средств, привлекаемых для этих операций;
- разрабатывается модель синтеза оптимальной системы ГФО, предлагается алгоритм ее решения; 13 —
- подготавливаются требования и рекомендации по построению оптимального ГФО ПХД потребителя;
- предлагаются способы улучшения характеристик отдельных операций ГФО.
Теоретические исследования проведены с использованием методов исследования операций, кибернетики, теории массового обслуживания, теории эффективности целенаправленных процессов, теории принятия решений, теории вероятностей и математической статистики, квалиметрии, функционально- стоимостного анализа, физики атмосферы и климатологии.
Научная новизна проведенных исследований определяется тем, что разработаны, обоснованы и развиты принципы исследования процесса геофизического обеспечения ГФО ПХД потребителя. ^Развиты системные исследования взаимодействия обеспечиваемых орудий и средств производства с природной средой. Синтезированы модели взаимодействия- природная среда - обеспечиваемый элемент ПХД - элемент планирования и управления - виртуальный элемент геофизического обеспечения. Развит системный подход к решению проблемы исследования ГФО. Обоснованы меры взаимодействия обеспечиваемого элемента и природной среды. Уточнены существующие и введены новые базовые термины в развивающейся теории взаимодействия орудий и средств производства с природной средой. К новым 'относятся -производственно-хозяйственный потенциал геофизической обстановки и его разновидности, такие как, полный, климатический, фактический, и безопасный; производственно-хозяйственный потенциал системы геофизического обеспечения и его разновидности - климатический, фактический и реализуемый; виртуальный элемент производственно-хозяйственной системы. Выявлены функциональные связи между результатами применения обеспечиваемого элемента и характеристиками ГФО.
Разработаны методологические основы исследования ГФО. Предложены и обоснованы показатели результатов и эффективности ГФО? объединяющие в себе результаты применения обеспечиваемого элемента, климатические и фактические характеристики области его функционирования, характеристики элемента ГФО и затраты ресурсов на получение этих результатов. Предложено их физическое толкование. Впервые обоснованы критерии, привлекаемые для оценивания введенных показателей. Предложен способ разделения показателя результатов применения обеспечиваемого элемента на положительную и отрицательную составляющие. Предложенный способ помог впервые вычленить две разнородные ошибки прогнозирования, такие как, "ложная тревога" и "пропуск цели", которые определяют существующее противоречие между тенденциями снижения оправдываемости прогнозов с одновременным повышением результатов для некоторых стратегий применения обеспечиваемого элемента.
Предложен алгоритм исследования виртуального элемента ГФО по замкнутой схеме, позволяющей исследовать характеристики ГФО и их взаимосвязи.
Впервые разработаны и обоснованы концептуальные подходы, реализованные в методах исследования характеристик ГФО, таких как, количество геофизических данных, масштаб карт для их документирования, требуемые для ГФО обеспечиваемого элемента, оперативность всего процесса ГФО и отдельных его операций надежность (вероятность безотказной работы) всего процесса и отдельных его операций, интервал времени старения геофизических данных, интервал времени между соседними сроками приема геофизических данных, количественный состав персонала, количественный состав резервируемых устройств, стоимость выполнения всего процесса ГФО и отдельных его операций.
Впервые разработаны модели для численного расчет этих характеристик и алгоритмы их решения, реализованные в программах счета на ЭВМ.
Впервые получены числовые значения рациональных и оптимальных интервалов изменения характеристик ГФО. Выявлены зависимости структурного построения виртуального элемента ГФО от состояния влияющих климатических характеристик в пространстве применения обеспечиваемого элемента, а также рациональных и оптималь 15 — ных значений характеристик от стоимости ресурса, затрачиваемого на получение результатов применения.
Получило теоретическое подтверждение правильность существующего в практике
ГФО направление на централизацию выполнения подготовительных технологических операций. Предложены и обоснованы методы решения задач одномерного и многомерного синтеза.
Таким образом, разработанные положения являются теоретическими основами и методами синтеза ГФО для управленческих решений в ПХД потребителя, позволяющими решить крупную научную проблему, имеющую важное практическое значение при обосновании требований к классу информационно-прогностических систем обеспечения ПХД потребителя информацией о состоянии природной среды.
Практическая ценность диссертационной работы состоит в том, что предложенные результаты позволяют получать оценки степени физического взаимодействия орудий и средств производства а природной средой, которые необходимы в качестве исходных данных при проектировании технических средств производства, при организации и планировании производственно-хозяйственных операций. Методологический аппарат основ теории синтеза может использоваться при проектировании систем ГФО и отдельных ее элементов, при определении результатов и эффективности функционирования подразделений ГФО.
Положения диссертационной работы были использованы при построении автоматизированной системы обработки метеорологической информации в специальных системах космического землеобзора, при построении автоматизированной системы обработки гидрометеорологической информации в специальных системах ВМФ МО РФ.
Проведенные в диссертационной работе исследования являются составной частью договорных и инициативных НИР, проводимых в Институте управления и 16 — экономики, в $ оенной инженерно-космической академии им. А.Ф. Можайского и других организациях.
Полученные в работе результаты, использованы в НИР "Ярус-Г\ "Метеорология -52", "Каштан - ТВ", "Прогноз", "Сводка", "Плутон - 14", "Щатка - ВИККИ", "Рывок - 2", "Клест - 50", "Античный", "Акватория" и некоторые другие.
Основные результаты диссертации докладывались на НТК в ВИИ им. А.Ф. Можайского в 1984 году, в Череповецком высшем военно-инженерном училище радиоэлектроники на IV военно-научной конференции 17-19 февраля 1984 года, на IX ВНК в в.ч. 25714 в 1986 году, на III НТК в Воронежском высшем военном авиационном инженерном училище в 1992 году, на НТК в ВИКИ им. А.Ф. Можайского в 1992 году, на международной конференции по проблемам менеджмента в МГИМО в 1996 году, на международной конференции по проблемам местного самоуправления в институте управления и экономики в 1997 году.
На защиту выносятся:
- теоретические основы в виде разработанных концептуальных основ, принципов и методологии исследования геофизического обеспечения производственно-хозяйственной деятельности;
- методы исследования характеристик ГФО, таких как, количество геофизических данных необходимых для ГФО, масштаб карт для их документирования, время старения данных, оперативность ГФО и каждой его технологической операции, надежность функционирования технических средств, количественный состав персонала и средств, привлекаемых для ГФО, количественный состав резервируемых средств, интервал времени между соседними сроками приема геофизических данных, стоимость ресурса, израсходованного на ГФО и отдельные технологические операции, такие как сбор, документирование, обработка карт, их передача, прогнозирование и ввод прогнозов в систему планирования; 17 —
- методы выбора способов выполнения отдельных операций, отдельных технических средств и всей технологии ГФО;
- показатели результатов и эффективности функционирования системы ГФО;
- математические модели для оценки показателей результатов и эффективности функционирования системы ГФО;
Диссертация заключает 335 страниц и структурно состоит из введения, II разделов, 6 глав, заключения и списка литературы из 191 наименования.
Заключение Диссертация по теме "Метеорология, климатология, агрометеорология", Бучинский, Анатолий Федорович
6.12. Выводы
1.Разработан математический аппарат для синтеза системы ГФО и обоснования значений ее характеристик. Он включает в себя модели для обоснования конфигурации геофизической операционной информационной сети на примере наблюдения за общим количеством облачности в составе моделей для расчета расстояний между пунктами и количеством пунктов наблюдения информационной сети, модели для обоснования значений характеристик операционной информационной сети на примере общего количества облачности, модели для расчета интервала времени старения геофизических данных, модели для обоснования внутренней конфигурации виртуального элемента ГФО в составе моделей для обоснования операционной внутренней конфигурации виртуального элемента ГФО и моделей для расчета характеристик надежности функционирования отдельных технических средств ГФО и системы ГФО в целом и модель для расчета значений интервала времени между сроками приема геофизических данных.
2.Предложены и обоснованы численные методы решения задач одномерной и многомерной оптимизации. В основу метода решения задач одномерной оптимизации положен один из методов полиномиальной аппроксимации - метод Пауэлла, основанный на последовательном применении процедуры оценивания с использованием квадратичной аппроксимации. А для решения задач многомерной оптимизации - метод прямого поиска - Хука-Дживса, представляющий собой комбинацию "исследующего поиска" с циклическим изменением переменных и ускоряющего поиска по образцу с использованием определенных эвристических правил. Предложенные методы реализованы в алгоритмах численного решения задач оптимизации, которые были сформулированы для обоснования требований к 314— значениям характеристик системы ГФО и виртуального элемента отдельной производственно-хозяйственной задачи.
3.Сформулирована и обоснована задача синтеза системы ГФО ПХД. Основой задачи является модель для расчета значений характеристик виртуального элемента ГФО, состоящая из 57 нелинейных алгебраических уравнений, описывающих связи между результатом ПХД потребителя и характеристиками системы ГФО. Из решения этой задачи можно определить требуемые информационные характеристики, включающие в себя операционное состояние геофизической информационной сети наблюдения (количество пунктов наблюдения и расстояние между ними, меры прагматической и информационной ценности данных наблюдений и интервал времени старения геофизических данных), характеристики оперативности выполнения технологических операций ГФО (сбор геофизических данных; документирование их на карты; обработку и анализ этих карт; их распространение; прогнозирование и ввод прогнозов в элемент управления операционной системы), количество технических средств и персонала, требуемых для выполнения этих операций с директивной оперативностью, характеристики надежности функционирования этих технических ¿редств и требуемый резерв аппаратуры, интервал времени между приемами геофизических данных в виртуальный элемент ГФО, составляющие операционного ресурса (информационные, оперативные, эксплуатационно-технические)) составляющие оперативного ресурса, расходуемые на технологические операции ГФО.
Кроме этого, с помощью данной модели можно выбирать способы выполнения некоторых операций ГФО, таких как, сбор данных по проводным каналам связи и регистрация их на телеграфные аппараты или сбор данных по проводным каналам связи, подключенным к ПЭВМ; документирование геофизических данных на карты погоды с помощью операторов, графопостроителей или растровых устройств; ввод 315— прогностических данных в элемент планирования - в ЭВМ, с помощью оператора или специальных устройств ввода графической информации.
Показано, что данная модель может "выбирать" внутреннюю конфигурацию виртуального элемента ГФО производственно-хозяйственной задачи. Данное обстоятельство является достоинством предложенной модели, т.к. она не привязана к конкретной конфигурации и к конкретным техническим средствам. Блочная структура модели позволяет ее применение даже в случаях отсутствия некоторых технологических операций ГФО.
4.Впервые получено численное решение задачи синтеза системы ГФО для двух сформулированных абстрактных задач космического землеобзора и выполнен анализ полученных решений.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Основными результатами выполненного исследования являются следующие:
1. Теоретические основы проектирования и построения виртуальных элементов ГФО систем, целевой результат функционирования которых зависит от условий природной среды. Они включают в себя: концепцию и методологию исследования систем ГФО ПХД потребителя во взаимодействии с природной средой; методы и модели для расчета операционных параметров характеристик систем ГФО; обоснование перечня задач, связанных с выбором показателей операционных характеристик систем ГФО. Эти положения позволяют решить научную проблему системного (в том числе и финансового) обоснования внутренней конфигурации систем ГФО для решения прикладных и производственно-хозяйственных задач.
2. Методология исследования технологического процесса ГФО, включающая в себя: системный подход к решению проблемы построения систем ГФО для решения производственно-хозяйственных задач; основные аспекты и принципы исследования; тезаурус, используемый для описания взаимодействия технических средств, участвующих в ПХД с природной средой; методы исследования характеристик ГФО.
3. Выявленные производственно-хозяйственные потенциалы геофизической обстановки и операционного виртуального элемента ГФО и их разновидности. К ним относятся - полный, климатический, фактический и безопасный потенциалы геофизической обстановки и климатический, фактический и реализуемый потенциалы виртуального элемента ГФО. Данные показатели должны быть паспортными характеристиками технических средств, описывающие их взаимодействие с природной средой и определяющие целевые результаты их применения в различных ситуациях геофизической обстановки. 317 —
4. Новые понятия, конкретизирующие состояние природной среды при взаимодействии с ней технических средств ПХД потребителя. К ним относятся климатический, физический, максимальный физический, превосходный физический и безопасный физический параметры геофизической обстановки. Эти параметры необходимы для оценки критериальных значений состояния технических средств во взаимодействии со средой. Применение данных понятий при исследовании механизма взаимодействия обусловливает вывод, что условия природной среды необходимо рассматривать не как слабую помеху, а как равноправный элемент производстенно-хозяйственной обстановки.
5. Мера определения взаимодействия, выраженная через целевой результат обеспечиваемой задачи; функциональные связи и аналитические зависимости между целевыми результатами решения задачи и характеристиками ее виртуального элемента ГФО; двухуровенная модель, описывающая механизм реализации взаимодействия на информационном уровне.
6. Вскрытое главное противоречие между операционной системой и ее виртуальным элементом ГФО, заключающееся в том, что предельными, ни при каких условиях не осуществимыми требованиями, обеспечивающими максимальный результат решения задачи, являются нулевые затраты операционного ресурса для получения максимального целевого результата ГФО - безошибочных прогнозов условий применения средств ПХД. Решение данного противоречия явилось основой выполненного исследования.
7. Показатели для оценки результатов ГФО прикладных и производствено-хозяйственных задач. К ним относятся показатели в форме: предотвращенных потерь операционных (хозяйственных) ресурсов, которые могли бы быть израсходованы на взаимодействие с природной средой, в случае их планирования при полной неопределенности знаний о ее состоянии; приращения целевых результатов решения этих задач, в случае привлечения прогностических данных о состоянии среды в процессе их планирования; потерь результатов, операционных (хозяйственных) ресурсов, связанных с неопределенностью прогностических данных. Предложенные показатели связывают значения целевых результатов в различных ситуациях геофизической обстановки, с вероятностью существования этих ситуаций и с относительными значениями ресурсов системы ГФО, расходуемых на получение этих результатов. Данные показатели позволяют комплексно оценивать результаты ГФО целевых задач, решаемых потребителем.
8. Результаты анализа показателя (в форме приращения целевых результатов решения производственно-хозяйственных задач), доказавшие наличие положительных и отрицательных областей существования значений показателя результатов функционирования виртуальных элементов ГФО. Отрицательные значения характерны для элемента с чрезмерно большим (малым) операционным ресурсом ГФО, несоизмеримым с ресурсами операционной системы. Полученные результаты явились основой для обоснования критериев оценки параметров характеристик виртуальных элементов. Данными критериями, входящими в класс пригодных, являются рационально-максимальные и рационально-оптимальные критерии.
9. Результаты анализа показателя (в форме потерь целевых результатов решения задач), вскрывшие существование трех стратегий в поведении прогнозиста при разработке им прогнозов геофизической обстановки. К ним относятся стратегии "перестраховаться". "нейтральная" и "рисковать". Вскрытые причины их сушес i вования, которые связаны с ценой ошибок типа "ложной тревоги" и "пропуска целей" Выявленные ответные стратегии поведения оператора, планирующею выполнение задачи. По.пченные . ре$улы.п ы доказывают нео>*\, 'лим.ч ! ь p.i >. 1С. юни я д.жно! о показа юля на но южи i елыю ю и or ри цательнч ю 319 — составляющие, и применение в задачах исследования ГФО только положительной составляющей.
10. Концептуальные подходы к обоснованию характеристик виртуального элемента ГФО, таких как операционная геофизическая сеть наблюдения, характеризующаяся количеством пунктов и расстояний между ними; мерой ценности данных наблюдений и интервалом времени их старения, и внутренняя операционная конфигурация этого элемента, характеризующаяся оперативностью выполнения технологических операций ГФО; вероятностью безотказной работы технических средств; их количественным составом; составом оперативного расчета и интервалом времени обновления геофизических данных, реализованные в методах и моделях для расчета критериальных значений этих характеристик.
11. Методы обоснования: операционной конфигурации геофизической сети наблюдения (на примере общего количества облачности); операционных - меры ценности и интервала времени старения данных геофизической сети наблюдения; операционного способа прогнозирования; внутренней конфигурации виртуального элемента ГФО операционной системы; состава персонала и средств, требуемых для выполнения технологических операций в этом элементе: операционных характеристик надежности функционирования технических средств, выполняющих эти операции; операционного интервала времени между соседними сроками приема данных в виртуальный элемент ГФО.
12. Методы синтеза операционных виртуальных элементов в систему ГФО. включающие в себя метод синтеза операционных геофизических сетей виртуальных племен юв в единую сечь, метод синтеза операционных конфиг урации виртуальных злеменюв в единую внутреннюю конфигурацию и меч од син те1,,! операционных ресурсов вирт\альных ыемонтов в объединенные ресурсы мои епслемы 320 —
13. Методы построения математических моделей для описания характеристик системы ГФО, включающие в себя метод аппроксимации распределения геофизических прогнозов по градациям; метод определения зависимости успешности прогнозов от таких характеристик как их заблаговременность, оперативность технологического процесса ГФО и надежность функционирования технических средств ГФО; методы расчета составляющих операционного ресурса ГФО, таких как информационная, оперативная и эксплуатационно-техническая. Аналитические выражения, описывающие зависимости между такими характеристиками, как успешность прогнозов и их заблаговременность; успешность прогнозов, их заблаговременность и надежность функционирования технических средств; успешность прогнозов и оперативность выполнения операций ГФО; зависимости между стоимостью и производительностью выполнения технологических операций ГФО.
14. Логические модели, включающие в себя вербальную модель для описания операционнного комплекса в составе окружающей природной среды, операционной системы и органа ее управления. Модель операционной системы с такими ее составляющими как, обеспечиваемый элемент; элемент его исполнительного управления; элемент планирования управления и виртуальный элемент ГФО планирования управления. Операционная система рассматривается как атрибут производственно-хозяйственной задачи. Целевой результат решения этой задачи является совокупностью результатов функционирования всех элементов этой системы. Модель виртуального элемента ГФО операционной системы с составляющими его технологическими операциями: сбор i еофизических данных; их документирование: анализ и обработка карт: распространение информации: прогнозирование: представление результатов про, позирования в операционный элемеш планирования. Предложенные модели ползолякм определить место и роль opi и на I Ф() и о внешние и вн\ i рснние связи в пр.чкч се решения «гон задачи. 321 —
15. Формализованные модели для описания взаимодействия обеспечиваемого элемента с природной средой, для описания состояния природной среды при этом взаимодействии и для описания технологического процесса ГФО. Предложенные модели позволили вскрыть механизм взаимодействия элемента ПХД операционной системы с природной средой.
16. Физическая модель для построения операционной сети наблюдения (на примере общего количества облачности), позволяющая построить формализованную модель для расчета таких характеристик этой сети, как расстояние между пунктами наблюдений, количество пунктов наблюдений и масштаб карт, необходимый для адекватного отображения данных наблюдений в ограниченном двухмерном пространстве.
17. Математические модели для расчета характеристик объединенной системы ГФО для решения прикладных (производственно-хозяйственных) задач. Они включают в себя: модели для расчета характеристик объединенной геофизической сети наблюдений, объединенной внутренней конфигурации и объединенного ресурса системы ГФО; модель для расчета операционных параметров характеристик виртуального элемента ГФО операционной системы. Модели для расчета операционных параметров характеристик геофизической сети наблюдений. Они включают: модели для расчета расстояний между пунктами и количества пунктов наблюдения; модель для расчета характеристик операционной сети (на примере наблюдений за общим количеством облачности); модель для расчета операционного интервала времени старения геофизических данных и их меры ценности; модель для расчета интервала времени старения данных, используемых в инерционных прогнозах- Модели для расчета операционных параметров характеристик-оперативное! и, состава персонала и средств для выполнения операции - для двух способов сбора геофизических данных; для трех способов документирования 322 — данных наблюдений; обработки геофизических карт; их распространения; прогнозирования и двух способов ввода прогнозов в элемент планирования. Модель для обоснования операционной внутренней конфигурации виртуального элемента ГФО. Модель для выбора способа выполнения операции в технологическом процессе ГФО. Модели для расчета операционных параметров характеристик надежности функционирования технических средств ГФО. Модель для расчета операционного интервала времени между соседними сроками приема данных. Предложенные модели позволяют системно обосновывать требования к характеристикам системы ГФО.
18. Сформулированные задачи оптимизации параметров операционной геофизической сети; параметров внутренней конфигурации виртуального элемента ГФО; параметров характеристик надежности функционирования технических средств; интервала времени старения геофизических данных; интервала времени между соседними сроками приема данных; параметров характеристик оперативности технологических операций ГФО; параметров характеристик виртуального элемента ГФО операционной системы.
19. Обоснованные методы и алгоритмы решения сформулированных задач оптимизации и их исходные данные, которые реализованы в алгоритмической программе численного решения задач одномерной и многомерной оптимизации.
20. Результаты анализа полученных решений. Выявленные зависимости между оптимальным количеством пунктов наблюдений геофизической сети, с одной стороны, и высотой нижней границы облачности, временем выполнения технологических операций ГФО и величиной операционного ресурса обеспечиваемой задачи, с другой стороны. Выявленные зависимости между оптимальными значениями характеристик оперативности и стоимостью операционного ресурса обеспечиваемой задачи. Полученные результаты, представленные в виде графиков для различных значений операционного ресурса.
21. Выявленные положительные эффекты, связанные с объединением операционных виртуальных элементов в единую систему ГФО. Это, экономия операционных ресурсов каждого из объединяемых виртуальных элементов. Кроме этого, для всех операционных систем, ресурс которых меньше самого большого, система ГФО с синтезированными параметрами характеристик обеспечивает более высокие результаты применения их элемента ПХД с меньшими затратами операционных ресурсов, чем отдельные виртуальные элементы ГФО. Обнаруженные эффекты подтверждаются на примере метеорологического обеспечения двух многократно повторяющихся задач, результаты решения которых зависят от состояния общего количества облачности. Так при стоимости операционных ресурсов этих задач равных 10 млн.руб./год и 1 млн.руб./год, объединение двух виртуальных элементов в систему метеообеспечения приведет к экономии операционных ресурсов на сумму в 27 тыс.руб./год. Синтезированная система обеспечит уменьшение предотвращенных потерь ресурсов, израсходованных на взаимодействие с природной средой на 46.7% (при у'чЛ= 0.4) или 4.67 млн.руб. Затраты на содержание этой системы составят 190 тыс.руб. или 1.7% от стоимости операционных ресурсов. Вклад одного рубля в такую систему ведет к экономии операционных ресурсов в 246 рублей.
22. Выполненный анализ публикаций, показавший, что проблема разработки методологического аппарата построения систем ГФО с заданными параметрами характеристик практически не исследована. Несовершенный методологический аппарат обоснования таких параметров является одной из причин недооатков. присущих существующим сф\ кг \ рам ГФО прои яволсгвенно-хозяйственных задач. 324 —
Библиография Диссертация по географии, доктора физико-математических наук, Бучинский, Анатолий Федорович, Санкт-Петербург
1. АБЧУК В.А. и др. Справочник по исследованию операций. Воениздат, 1979 г., 368 с.
2. АКЕНТЬЕВА Е.М. Нахождение оптимального числа станций для получения характеристик осредненных по территории. //Тр.конф.мол. ученых и спец. ГГО. JL, 1987.-с. 134-142.
3. АНДЕРСОН Э. Статистический анализ временных рядов. М.: Мир, 1976г., 775 с.
4. БАГРОВ H.A. К вопросу об оценке гидрометеорологических прогнозов. //Метеорология и гидрология. 1959. N 9. с. 13-16.
5. БЕЛОУСОВ СЛ. и др. Обработка оперативной метеорологической информации с помощью ЭВМ. Л.: Гидрометиздат, 1968 г., 282 с.
6. БЕЛЯВСКИЙ А.И., ПОКРОВСКИЙ О.М. Оптимизация системы наблюдения поля атмосферного давления в Северном полушарии. //Исследование земли из космоса. 1984. N 3. с. 3-13.
7. БЕЛЯЕВ А.П., КАЩЕЕВА Н.Г., КУЗНЕЦОВ А.Д. Выбор оптимальной сети размещения пунктов запуска аэростатов. //Межвуз. сб. науч. тр. ЛГМИ. N 90. с. 114-122.
8. БЕНДАТ Дж., ПИРСОЛ А. Измерение и анализ случайных процессов. Пер. с англ. М.: Мир, 1974 г., 464 с.
9. БЕСПАЛОВ Д.П., ЗАЧЕК С.И., ИЛЬИН Б.М. Развитие методических основ системы метеорологических наблюдений. //Тр. ГГО "к 70-летию Советской власти", Л., 1988. с. 199-204.
10. БОКС Дж., ДЖЕНКИНС Т. Анализ временных рядов. М.: Мир, 1974 г., Т1, 406 е. Т 2, 197 с.
11. ВУЧИНСКИЙ А.Ф. Оптимизация системы метеорологического обеспечения //Ме1еорология и гидрология. 1992. N 6. с. 84-90.
12. БУЧИНСКИЙ А.Ф. Об одном способе определения меры ценности метеороао! ических данных. //Метеороло! ия и гпдро.кч ия. 1994. N 7. с. 47-58.
13. БУЧИНСКИЙ А.Ф. Системный подход к решению задач анализа и оптимального синтеза системы метеорологического обеспечения военно-технических средств//Тез. доклада III НТК ВВАИУ, май 1992г. -Воронеж. ВВАИУ, 1992.-С.60-62.
14. БУЧИНСКИЙ А.Ф. Показатели качества системы метеорологического обеспечения военно-технических средств//Тез. доклада III НТК ВВАИУ, май 1992г.-Воронеж. ВВАИУ. 1992.-е. 104-105.
15. БУЧИНСКИЙ А.Ф.Количественные характеристики системы метеорологического обеспечения для решения задач оптимального синтеза//Тез. доклада III НТК, ВВАИУ, май 1992.-Воронеж. ВВАИУ, 1991г.-с. 106-107.
16. БУЧИНСКИЙ А.Ф. Способ описания математической модели прогностического метеорологического центра// Тез. доклада НТК ВИИ им. А.Ф. Можайского 2-4 декабря 1986.-J1. ВИИ им. А.Ф.Можайского. 1986 с. 103.
17. БУЧИНСКИЙ А.Ф. Опыт обработки первичной метеорологической информации в автоматизированной системе с использованием ЭВМ//Тез. доклада IV ВНК ЧВВИУРЭ. Череповец 17-19 февраля 1984. МО 1985 с. 68.
18. БУЧИНСКИЙ А.Ф. К вопросу синтеза оптимальной структуры системы геофизического обеспечения военного потребителя//Тез. доклада НТК ВИКА им. А.Ф. Можайского 15-16 дек. 1992.- С.П-б., ВИКА им. А.Ф. Можайского 1993, с. 18.
19. БУЧИНСКИЙ А.Ф. К концепции исследования геофизического обеспечения войск//Тез. докл. НТК ВИКА им. А.Ф. Можайского 15-16 дек. 1992.-С. П-б., ВИКА им. А.Ф. Можайского 1993. с.67.
20. БУЧИНСКИЙ А.Ф. Отчет о НИР/ВИКИ им. А.Ф. Можайского; "Клест-50" инв. 01884,1993. е.58-69.
21. БУЧИНСКИЙ А.Ф. Отчет о НИР/ ВИКИ им. А.Ф. Можайского; "Плутон-14", инв-005391-П, 1991 .Разд.3-е.26-58.
22. БУЧИНСКИЙ А.Ф. Отчет о НИР/в.ч.54023; "Прогноз", инв.5-88.с. 16-27, с.7 1-73.
23. БУЧИНСКИЙ А.Ф. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. JL: ВИКИ им. А.Ф. Можайского; 1989.-229с.
24. БУЧИНСКИЙ А.Ф. Отчет о НИР/в.ч. 03770: "Каштан-ТВ" №83-01, инв. 1324 б.п. 4.1, с.70-83.
25. БУЧИНСКИЙ А.Ф., БУДОВЫЙ В.Д. Способы учета метеоусловий при ошимизации планирования средств наблюдения//Тез. докл. IX ВНК в.ч. 25714 1986. -МО СССР 1986, с.68-70.
26. Ь\МИНСКИЙ А.Ф. БЫЧКОВ C.B. Нанесение метеоинформации при помощи знакосинтезирующего печатающего устройства//Тез. докл. НТК ВИИ им. А Ф. Можайского 2-4 декабря 1986, ВИИ им. А.Ф. Можайского 1986. с.78.
27. ЬУЧИНСКИЙ А.Ф . БУЧИНСКИЙ В. Л.К проблеме системы оценки в ;. п I м о те 11 с 1 в и я муниципального образования п природной среды//Ма (ериалы326
28. Международной конф., С-П-б Хельсинки, 7-13 апреля 1997г. С-П-б., Инст. управл. и экономики. 1997г.-с.18-22.
29. БУЧИНСКИЙ А.Ф , ГНЕВКО В. А. К проблеме подготовки кадров для органов местного самоуправления//Материалы Международной конф., С-П-б Хельсинки, 7-13 апреля 1997г. С-П-б., Инст. управл. и экономики. 1997г.-с. 14-15.
30. БУЧИНСКИИ А.Ф. Теоретические основы построения адаптивных систем геофизического обеспечения/СПб филиал Гос. ун-та-Высш. шк. экон. СПб, 1999. 204с. Деп. в ВИНИТИ 29.11.99, 3550-В99.
31. Б УЧИНСКИЙ А.Ф., КАЗАКОВ Н.П. Системный подход к проблеме построения экологического мониторинга Вооруженных Сил. Отчет о НИР/ВИКА им. А.Ф. Можайского; инв. 314. с.251-258.
32. БУЧИНСКИЙ А.Ф., КАЗАКОВ Н.П., БУЧИНСКИЙ В.А. О принципах построения систем геофизического обеспечения задач фоноцелевой обстановки//Сб.докл. ВНК ВИКА им. А.Ф.Можайского 21-23 марта 1995г. С-П-б., ВИКА им. А.Ф.Можайского, 1996г.
33. БУЧИНСКИЙ А.Ф., КИРИЧЕНКО В.А. Вопросы использования ЭВМ для автоматизации технологического процесса сбора и предварительной обработки информации//Тез. докл. IV ВНК ЧВВИУРЭ, Череповец 17-19 февраля 1984. МО 1985 -с.34-36.
34. БУЧИНСКИЙ А.Ф. КРАСНОЧУБ Н С. Автоматизация процесса отображения метеоинформации на картах погоды//Тез. докл. НТК ВИИ им. А Ф. Можайского 20-22 ноября 1984. МО СССР, 1984.-С.38-39.
35. БУЧИНСКИЙ А.Ф., КРОНИН Ю.А. К вопросу о качественной оценке военного потенциала природной среды, -в.ч. 11520. 1992. -16с. Деп. в в.ч. 11520 27.04.92. А 24535.
36. БУЧИНСКИЙ А.Ф , КРОНИН Ю.А. Отчет о НИР/ВИКИ им. А.Ф. Можайского, "Рывок-2"инв.310034, с. 36-61.
37. БУЧИНСКИЙ А.Ф., КРОНИН Ю.А. Концепция развития военно-специального геофизического образования в ходе осуществления военной реформы//Тез. докл. НТК ВИКА им. А.Ф. Можайского 15-16 дек. 1992,- С.П-б., ВИКА им. А.Ф. Можайского 1993, с. 34-35.
38. БУЧИНСКИЙ А.Ф.,КРОНИН Ю.А.К проблеме оценивания взаимодействия боевых комплексов с природной средой//Тез. докл. НТК ВИКА им. А.Ф. Можайского 1516 дек. 1992,- С.П-б., ВИКА им. А.Ф. Можайского 1993, с. 34-35.
39. БУЧИНСКИЙ А.Ф.,МАКСИМОВ С.И. Оперативное отображение информации с применением стилизованных карт в автоматизированных системах //Тез. докл. IV ВНК ЧВВИУРЭ, Череповец 17-19 февраля 1984. МО 1985 -с. 33.
40. БУЧИНСКИЙ А.Ф.,МАКСИМОВ С.И. Способ расчета стилизованных карт погоды для оперативного отображения метеоинформации//Тр.ЛГМИ. -1988.-с.112-118.- 327 —
41. БУЧИНСКИЙ А.Ф., ТИТОВ А.Ф. Способ оптимизации количества данных о природной среде для обеспечения применения технических средств//Сб. науч. тр./С.П-б. Институт информатики и автоматизации РАН. 1993.-е.154-159.
42. БУЧ И НСКИЙ А.Ф., ФИНОГЕЕВ Д.В. Методика оценки влияния характеристик системы метеообеспечения на качество результатов применения военно-технических систем//Науч.-технич. сб./М., Воениздат, 1989.-е. 104-106.
43. БУЧИНСКИЙ А.Ф., КИРИЧЕНКО В.А., ЗЫКОВ А.П. Отчет о НИР/ВИКИ им. А.Ф.Можайского "Ярус-I" инв. 257793. 1981. 99 с.
44. БУЧИНСКИЙ А.Ф., НИШПАЛ В.В., ЛУКЬЯНОВИЧ A.B. К проблеме оценивания метеорологического обеспечения задач исследования Земли из космоса//Тез. докл. НТК ВИКА им. А.Ф. Можайского 15-16 дек. 1992,- С.П-б., ВИКА им. А.Ф. Можайского 1993, с.
45. БУЧИНСКИЙ А.Ф., СЕРЕДА В.Б., ТЕЛЬМАНОВ Г.Г. Исследование устойчивости значений метеоэлементов с использованием уравнений Колмогорова//Тез. докл. НТК ВИИ им. А.Ф. Можайского 2-4 декабря 1986 г. -Л.: ВИИ им. А.Ф.Можайского 1986.-е. 18.
46. ВАКУЛЕНКО A.B., РОЩИН А.Г. О перспективах создания и использования автоматических гидрометеорологических станций и систем//Вопросы создания и внедрения перспективных технических средств и систем, 1990. №3 -с. 1 2-21.
47. ВАСИЛЬЕВ A.A. Гидрометеорологические явления, приводящие к стихийным бедствиям и система их прогнозирования//Метеорология"и гидрология.-1991. №1.-с. 5-15.
48. ВАСИЛЬЕВ Б.В. Прогнозирование надежности и эффективности радиоэлектронных устройств. М., Сов.радио, 1970. 335 с.
49. ВЕПДЕЛИН А. Процесс принятия решения. Таллин, Вальсу, 1973. -216 с.
50. ВЕНТЦЕЛЬ Е.С. Теория вероятностей. М.: 1962. -564 с.
51. ВИЛКАС Э.И. МАЙ N4 И НАС Е.З. Решения: Теория, информация, моделирование. М.: Радио и связь. 198!. -328 с.
52. ВОЛКОНСКИЙ 11.К). Специализированный регрессионный прогно! /Меiеорология и гидролгч ия. 19S(i . .Nbl 1. -с. 107-109.
53. ВОЛКОНСКИЙ И.К). ВОЛКОНСКИМ Ю.Н. Оптимальная орканизация специализированного обеспечения npoi но »ами//Меч еорология и i ндродо! ия. 1985. VI 2 -с. 1 2-19.
54. Военно-энцик юнели че^ к и и с юварь Воеип 5дат. 1984.328 —
55. ГАНДИН Л.С., КАГАН Р.Л., ПОЛИЩУК А.И. Об оценке информативности систем метеорологических наблюдений//Тез. матер, межд. симпоз. специалистов гидрометслужб соц. стран. Т.2. М., Гидрометеоиздат, 1975. -с. 119.
56. ГАНДИН Л.С., ТАРАКАНОВА В.П., ШАХМАЙСТЕР В.А. Об информативности систем наблюдения над Северным и Южным полушариями//В кн. Применение статистических методов в метеорологии. Л., 1977.-е. 141-145.
57. ГНЕДЕНКО Б.В. Курс теории вероятностей. М.: Наука, 1988. -448 с.
58. ГРИНГОФ И.Г., СИРОТЕНКО О.Д., ГОРБАЧЕВ В.А. Основные направления совершенствования системы гидрометеорологического обеспечения агропромышленного комплекса//Метеорология и гидрология. 1987. №1. -с. 5-13.
59. ГРУЗА Г.В., РЕЙТЕНБАХ Р.Г. Статистика и анализ гидрометеорологических данных. Л.: Гидрометеоиздат, 1982. -216 с.
60. ГРУШИН С.И., ПЕТРОВ H.A., РОМАНОВ Е.В. Принципы построения аэродромной метеорологической измерительно-информационной системы/ЛГр. ГГО, 1979. №433. -с. 18-31.
61. ГУБАНОВА С.И.,МАШКОВИЧ С.А.Об оценке информативности аэрологических и спутниковых измерений//Метеор'ология и гидрология. 1977. №9. -с. 9-14.
62. ГУСЕВ С.А., МЕДВЕДЕВ М.Ю., РУМЯНЦЕВ А. О выборе рациональных схем размещения сети при пространственном осреднении гидрометеорологических полей//Метеорология и гидрология. 1982.:№7. -с. 50-58.
63. ГУТКИН Л.С.Теория оптимальных методов радиоприема при флуктуацион-ных потерях. М.: Сов. радио, 1972. -447 с.
64. ГЕРРОН Д. Оптимальные соотношения между надежностью и стоимостью //Оптимальные задачи надежности. -М.: 1968. -с.44-47.
65. ДЕ ГРООТ М. Оптимальные статистические решения. М.: Мир. 1974. -491 с.
66. ДОБРОТВОРСКИЙ А.Н.,САНИНА Э.Обеспечение ВМС США аэрокосмической гидрометеорологической информацией/УЗарубежное военное обозрение. 1984. .N■■4 с. 57-59.
67. М.ДРОЗДОВ О.Метод построения сети мс i еорологических станций в равнинной мес i ности/ЛГр. ГГО 1СГ>6. Вып. 12. -с. 10-12
68. ДРОЗДОВ О. l.lllTir.'ll-BCKIlíl V 1 еор 11 я интерполяции в сюхаст ическом i :с м е i еорологических • ¡смешов и ее применение к вопросам ме i eopo.'ioi и чеа, их ь.-.у и рлпионализаиии ceni/П р. П () сер. ! P¡ 1:¡' v !94^ -l .6 5- i i "329 —
69. ЕВСТИГНЕЕВ Е.А., СУХОРУКОВ Ю.С. Об основных направлениях обеспечения устойчивости автоматизированного управления войсками в операции (бою) //Военная мысль. -1989.№9. -с.42-50.
70. ЕЛИСЕЕВ Г.В., МЫТИЛЬ В.К. Оценка старения данных метеорологических измерений//Метеорология и гидрология. 1982. №7. -с. 108-111.
71. ЕФИМОВ А.Н. Информация: ценность, старение, рассеяние//Сер. Математика, кибернетика. М.: Знание 1978 №5.
72. ЖУКОВСКИЙ Е.Е. Метеорологическая информация и экономические решения. Л.: Гидрометеоиздат, 1981. -304с.
73. ИВАНОВСКИЙ Л.В., БУЧИНСКИЙ А.Ф. Концепция автоматизированной системы дистанционного обеспецения и консультирования служащих и подразделений органов местного самоуправления// Отчет о НИР. Инст-т управления и экономики, инв.З, 1997, 17с.
74. ИНТРИЛИГАТОР М. Математические методы оптимизации и экономическая теория. М.: Прогресс, 1975. -606 с.
75. КАГАН Р.Л., ХЛЕБНИКОВА Е.И. О влиянии густоты сети станций на характеристики изменчивости интерполированных значений //Метеорология и гидрология. 1981. №5. -с. 39-47.
76. КАНТАРОВИЧ Л.В., ГОРСТКО А.Б. Оптимальные решения в экономике. М.: Наука, 1972. 231 с.
77. КАСТИН О.М., КАТАЕВ В.В. Некоторые вопросы построения автоматизированной системы обработки оперативной информации на ЭВМ(АССОИ).//Тр. ГНИЦСССР, 1980. №217-с.3-20.
78. КЕНДАЛ М., СТЮАРТ А. Многомерный статистический анализ и временные ряды. М.: Наука. 1976. -763 с.
79. КЕТТЕЛБ Д. Увеличение надежности при минимальных затратах //Оптимальные задачи надежности. -М.: 1968. -с. 29-33.
80. КИНИ Р.Л. РА11ФА X. Принятие решений при многих критериях: предпочтения и замещения. М. Радио и свяш 194. -560 с.330 —
81. КЛИЛАНД Д., КИНТ В. Системный анализ и целевое управление. М.: Сов. радио, 1974. -179 с.
82. КОВАЛЕНКО И.Н. Анализ редких событий при оценке эффективности и надежности систем. М.: Сов. радио. 1970. -335 с.
83. КОКОВИН Н.С.Эффективность метеорологических информационно-измерительных систем//Межвуз. сб. науч.тр., Л., 1986. -с. 131-135.
84. КОКС Д., ХИНКЛИ Д. Теоретическая статистика. М: Мир. 1978, -560 с.
85. КОРН Н., КОРН . Справочник по высшей математике. М.: Наука.
86. КРАСНОЩЕКОВ П.С. Математические модели в исследовании операции. М.: Знание, 1984. -63 с.
87. КУЗНЕЦОВ В. Амбиции или выгода//Аргументы и факта. 1989. №23.
88. ЛАНГЛО К. Белые пятна погоды//Курьер ЮНЕСКО, авг.-сент. 1973. с.4-16.
89. ЛЕБЕДЕВ A.A., НЕСТЕРЕНКО О.П. Космические системы наблюдения. Синтез и моделирование. М.: Машиностроение, 1991. -224с.
90. ЛЕБЕДЕВ С.Л. О повышении эффективности использования метеорологической информации и возможности увеличения ее объема//Проблемы гидрометеорологической информации. Тез. докл. Совещ. Обнинск, 1976. М.: 1979. -с. 30-34.
91. ЛУЦЕНКО Г.П., НИКОЛАЕВ В.Д. О сроках годности метеорологической информации//Метеорология и гидрология, 1979. №9. -с. 107-109.
92. МАЗУР М. Качественная теория информации. М.: Мир, 1974.
93. ЮО.МАЛЕНКО Э. Статистические методы в эконометрии. Пер. с фр. -М.: Статистика, 1975. вып. 1 -423с.; 1976. вып. 2. -325 с.
94. Ю1.МЕЛАМЕДОВ И.М. Физические основы надежности. М.: Энергия, 1970.152 с.
95. МИНИНА Н.М. Практикум нефанализа. М.: Гидрометеоиздат, 1978. -256 с.
96. МИРОНОВ В.И. Эффективность, надежность и испытания систем управления. -МО СССР, 1981. -200 с.
97. МОИСЕЕВ М. Оборонный бюджет CCCP/VFas. Правда. 1989. -1 1 июня.
98. Ю5.МОНОКРОВПЧ Э.И. Об экономической эффективности метеорожи п-ческого обеспечения гражданской авиации //Vle i еоролог ия и i идро.тогия. ¡979. .W9. -с. 56-60.
99. МОЖЖРОВ11Ч Э.1!. )ь.о-т>\!ическис аспекты поп рос.« о повышение качества метеообеспечения i ражд,ни кои лвпации/7Гр. Каз. lililí I МИ. 1978 .V i -с 45-51.
100. М()С К () В1 i I Ф. МАК. I ¡ Ii i ,{. Некоторые вопросы надежности ¡i; г проектированип viK ícm'•( )¡¡ i има.'и.ные -.i мчи надежное! и. -\j . i W>x -с. I v 22331 —
101. МУШИК Э., МЮЛЛЕР П. Методы принятия технических решений. М.: Мир. 1990. -207 с.
102. Надежность и эффективность в АСУ/Под ред. Заренина. -Киев: Техника, 1975, -368 с.
103. Надежность и эффективность в технике. T.l./Под ред.Рембезы А.И. -М., Машиностроение, 1986. -223 с.
104. НАЗАРЕНКО О.П., СКРЕБУШЕВСКИЙ Б.С. Эволюция и устойчивость спутниковых систем. М., Машиностроение, 1981. -284 с.
105. НАРУСБАЕВ A.A. Введение в теорию обоснования проектных решений. Л.: Судостроение, 1976. -223 с.
106. Наставление по глобальной системе телесвязи. Т. 1. Глобальные аспекты. Женева, 1974. -216 с.1 14. НИКОЛАЕВ Е. Метеорологические спутники ВВС США//Зарубежное военное обозрение. -1979. №1. -с.59-63.
107. ОБУХОВ A.M. К вопросу об оценке успешности альтернативных прогно-зов//Изв. АН СССР. Сер. Геофизика. -1955. №4. -с. 72-81.
108. Оперативная деятельность Госкомгидромета СССР по получению, сбору, обработке и доведению до потребителей гидрометеорологической и гелиогеофизи-ческой информации. Л.: Гидрометеоиздат. 1990. -104 с.
109. ОРЛОВСКИЙ С.А. Проблемы принятия решений при нечеткой исходной информации. М.: Наука. 1981. -203 с.
110. Отчет о НИР "Сводка'7 ВИР! им. А.Ф. Можайского; рук. Бучинский А.Ф., инв.306882. 1990.-144 с.
111. Отче! о НИР ЛЦатка ВИККИ'7 ВИИ им. А.Ф. Можайскою: Ч. 1. Рук. Бучинский А.Ф., инв.307 102. 1991.-122 с.
112. Отчет о МИР "Ща i ка-ВИККИ"/ ВИИ им. А.Ф. Можайскою; Ч. П. Рук. Бучинский А.Ф. инв.307324. 1992. -104 с.
113. ПАНОВС КИП Г.А. БРАЙЕР Г.В. Статистические методы в метеорологии. Л.: Гидрочетеои>да1. 1972. -209 с.
114. ПЕТУХОВ 11).Основы теории эффективности целенаправленных процессов. Ч. 1. МО СССР. 1986. -660 с.332 —
115. ПЕТУХОВ Г.Б.Теоретические основы и методы исследования эффективности оперативных целенаправленных процессов. МО СССР, 1976. -176 с.
116. ПОКРОВСКИЙ О.М. О применении меры Шеннона для количественной оценки информативности систем гидрометеорологических наблюдений//Тр. ГГО, 1989. №528. -с. 19-32.
117. ПОКРОВСКИЙ О.М. Оптимизация метеорологического зондирования атмосферы со спутников. J1.: Гидрометеоидат, 1984. -267 с.
118. ПОКРОВСКИЙ О.М. Анализ эффективности методов оптимизации наземных наблюдательных сетей//Тр. ITO. 1989. -Вып. 528. -с.82-88.
119. ПОКРОВСКИЙ О.М. О функциях "ценности информации", возникающих при планировании глобальных систем наблюдений//Актуальные проблемы прикладной математики и математического моделирования. Новосибирск. Наука, 1982. -с.60-69.
120. ПОЛОВКО A.M. Основы теории надежности. -М.: Наука, 1964. 446 с.
121. ПОПОВА-САПАРАЕВА М.Н. Математическая модель Софийского центра метеотелесвязи (СЦМТ)//Хидрол. и метеорол. 1974. 23, №6. -с.21-31.
122. ПОПОВА-САПАРАЕВА М.Н. Основные принципы оптимизации Софийского центра метеорологической телесвязи (СЦМТ)//Хидрол. и метеорол. 1975. 24, №5. -с.44-54.
123. ПОЛЯК И.И. Методы анализа случайных процессов и полей в климатологии. Л.: Гидрометеоиздат, 1979. -255 с.
124. РЕЗНИКОВ Б.А. Системный анализ и метод системотехники. Ч. I. МО СССР, 1990.-522 с.
125. РЕКЛЕЙТИС Оптимизация в технике.
126. РЕШЕТОВ В.Д. Изменчивость метеорологических элементов в атмосфере. Л.: Гидрометеоиздат, 1973. -216 с.
127. РЕШЕТОВ В.Д. Требования службы погоды к аэрологическим данным/7Тр. ЦАО, 1976, №5. -с.5-21.
128. РОСТОВЦЕВ Ю.Г. Основы построения автоматизированных систем сбора и обработки информации. С.П-б.: ВИКИ им. А.Ф. Можайского, 1992. 717 с.
129. РУБИНШТЕЙН Е. Принципы построения сети метеорологических станций/Яр. ГГО, 1936. Вып. i 2. с. 3-9.
130. СЕЛЕЗНЕВА Е.С. Об изменчивости метеорологических элеменюв и сроков годности аэрологических наблюдений/7Тр. НИУ Г'УГМС. Сер. 1. Вып. 21. 1946. -с.!46-169.
131. СВЕТЛОВА Т. БОГДАНОВА Э. Проблемы репрезентл нвгкч. i и weieopo-лО!ических станций и п\ти ее решения//Обз. инф. сер. \ieicwpo.i. ВНИИ гидрометеорол. инф. Ml I, 1.1 989. .№3. - с. 1-28.333 —
132. СЕДУНОВ Ю.С., ГРУЗИНОВ В.Д., АНЦИПОВИЧ В.А. и др. Современные тенденции развития гидрометеослужб и методов гидромегеообеспечения экономики за рубежом. Д.: Гидрометеоиздат, 1988. 64 с.
133. СЕЛИВЕЕВ H.H., КОКОВИН Н.С. и др. Теоретические основы геофизических измерений. Л.: МО 1988. 332 с.
134. СИДОРЕНКО A.B., КОНДРАТЬЕВ К.Я., ГРИГОРЬЕВ A.A. Космические исследования окружающей Среды и природных ресурсов Земли. М.: Знание, 1989.
135. СИДОРОВ В. Ведение операций с применением обычных средств пораже-ния//Зарубежное военное обозрение 1986. №1. с. 9-15.
136. СОЛОНИН A.C. Диссертация на соискание ученой степени доктора физико математических наук. С.П-б. 1992. 386 с.
137. СОЛОНИН A.C. Об анализе и синтезе систем метеорологического обеспечения авиации/ЛГр. ГГО. 1989. №523. с. 26-32.
138. Статистические методы обработки результатов наблюдения. Под ред. P.M. Юсупова. М.: МО СССР. 1984. 564 с.
139. СТРАТАНОВИЧ Р.Л. Теория информации. М.: Сов. радио, 1975.
140. СУДЗУКИ Э.Прогнозирование погоды с точки зрения исследования операции /Юиэрэсен дзу рисати, Commun. Oper. Res. Soc. Jap., 1979. 24. №1. p. 2330.
141. ТИХОМИРОВА A.B. Оценка эффективности управления производством. М.: Экономика, 1984. 103 с.
142. ТРИФОНОВ Ю. Космический флот изучает Землю//Радио №4. 1979. с. 12-15.
143. ТРУ ХАЕВ Р. И. Модели принятия решений в условиях неопределенности. М.: Наука. 1981. 258 с.
144. ТУГУБАЛИН В.Н. Статистическая обработка рядов наблюдения. М.: Знание, 1973. 64 с.
145. УХАНОВ A.C. Формирование супернаблюдений на основе глобальной сети метеорологической информации//Тр. ГНИЦ СССР, 1990. Вып. 304. с. 29-35.
146. ХАНДОЖКО Л.А., СИТНЯВСКАЯ Н.Г., СМИРНОВА A.B. К вопросу о стоимости прогностической информации//Сб. работ Ленинградского гидрометцентра. Д.: 1985. с. 73-86.
147. ХРОМОВ С.Л., МАМОНТОВА Л.И. Метеороло) ический словарь. Л.: Гидрометеоиздат. ¡945. 568 с.
148. ЦВПРКУН А.Д. Основы синтеза структуры сложных систем. М., Наука. 1982. 200 с.
149. ЧЕРНОВ Г. МОЗЕС Л. Элементарная теория ста i и с гнческих решений. М.: Сов. радио. 1972. 40Ь с.334 —
150. ЧЕТЫРКИН Е.М. Статистические методы прогнозирования. М.: Статистика, 1977. 200 с.
151. ЧУЕВ Ю.В. Исследование операций в военном деле. М., Воениздат, 1970.256 с.
152. LLIECTAKOBA Н.А.Выбор оптимального варианта структуры информационной системы для оперативных метеорологических данных// Сб. докл. 2-й Всесоюз. конф. молодых ученых ГМС СССР. М.: Гидрометеоиздат, 1977. с. 267-271.
153. Эффективность и надежность в технике/ Под ред. В.Ф Уткина и Ю.В. Крючкова. Т. 3. М.: Машиностроение, 1988. 328 с.
154. ЯНГ КАЙП ВЭЙ, ХИ СУ ЛЭН. Планирование метеорологической сети на равнине Цзян Хуай//Цисян сюэбао, Acta meteorol. Sin. 1987. v. 45. №1. p. 104-110.
155. BENARIE MICHEL. Decision making in environmental mettersPap.//Proc. 2-nd Int. Cons. Atmos. Sci. and Appl. Air Quality, Tokio, 3-7 Oct., 1988, Pt. 1. Atmos. Environ. B. 1990 - 24A, №6. p. 1585-1589.
156. BOSART LANCE F. An update on trends in skill of daily forecasts of temperature and precipitation at the state University of Neu York at AIbany//Bull. American Meteorol. Soc. 1983. vol. 64, №4, p. 346-354.
157. BROWN ROBERT C. The integrated meteorolgical system//Army Res, Dev. and Acquisit. Bull. 1989. -Nov.-Dec. p. 36-38.
158. DEVENJI D., RADNOTI G. A new measure for characterizing observing networks//Idojaras. 1989. v. 93, №6, p. 333-339.
159. DER MEGREDITCHION G. L Optimisation des reseaax d observation deschamps meteorologiques//Meteorologic, 1979, №17, p. 51-66.
160. DEVIS DONALD R., NUAJI SORONADI. The infrmation needed to evaluate the worth of uncertain information, predictions and forecasts//.!. Appl. Meteorol., 1982, 21, №4. p. 461-470.
161. EHRENDOFER MARTIN, MURPHY ALLAN H. Comparative evaluation of weather forecasting systems: sufficiency quality and accuracy//Mon. Weather Rev. 1988.v. 116, №9. p. 1757-1770.
162. FETT W. Optimal netzdichte fur atmosphariche beobachtungen//Ann. Meteorol. Nene Folge,1980, №16. -p. 167-168.
163. GAALE S., CRENTIN J.D. Ground network optimization using satellite information application to the French heliographic network//IEEE. Trans. Goski and Remote Sens. -1989. v. 27,№4. p. 459-462.
164. GAJAR В., LAPIN M. Project optimalizovanej siete meteorologickych stanic SHMU//Meteorol. zpz. 1986, v.39, №3. 65-71.
165. GAJAR В. LAPIN M. Optimization of meteorological station network on the territory of S1 о v a k l a //1 d о J а г as -1987. v. 91, №5. p. 265- 267.>35
166. GILCHRIST A. Observing system experiments-review and outlook//Data Assimil Syst. and Observ. Sest. Exp. Particul. Einphasis FGGE. Semin., Reading, 3-7 sept., 1984, workshop, Reading, 10-11 sept., v. l,s. 1., 1985. p. 145-164.
167. GRINGORTEN I.I. Probability estimates of the weather in relation to operational decisions//.!. Met., 1959, v. 16. p. 663-671.
168. JACQUES CHISLAIN. Rationalisation du resean meteorologique du Quebec//Fenill. Meteorolog. Serv. Meteorolog. Min. Richess. Nat., 1980, v. 19. №1. p. 181-186.
169. KAWECKI A. Economical aspects of meteorological radar systems syntesis//Acta geophys. pol., 1978. 26. №2. p. 173-184.
170. КЮЧУКОВА M., KOJIEBA E. Оптимизация на метеорологичната мрежа в България//Пробл. метеорл. и хидрол. 1987. №1. с. 14-25.
171. LASBLEIZ R. Collecte rapide de donnecs par sattellite//Meteorologie, 1985. №9. p. 23-27.
172. LIAO DONGXIAN. Determination of the distance between two adjacent stations, the observational vertical increment and the observational time interval in optimum sense//Adv. Atmos. Sei., 1982, v. 2, №3. p. 316-324.
173. LINGELBACH E. Vom Messnetzder Societas Meteorologica Palatina zu den weltweiten Messnetzen heute//Ann. Meteorol. Nene Folge, 1980, №16. p. 1-9.
174. MEGREDITCHIAN GUY DER. Statistical redundancy as a criterion for meteorological networks optimization//Osterr. Z. Statist, und Inf. 1989. v. 19, №1. -p. 57-81.
175. MILKOVIC JANJA. Prilog problemn racionalizacye mreze stanica u sjevernoj//Zb. meteorol. i hidrol. rad. 1983, №9. p. 44-51.
176. MOORE DONGLAS A., PETERSON ROBERT E. Air Force air weather service's requirements for global meteorological data//Appl. Opt., 1984, v. 23.№15, p. 2474-2476.
177. MULLER G. Kutersuchungen zur optimalen dichte klimatologischer Messuetze im Bereich des Deutschen Wetter-dienites//Ann. Meteorolog. New Folge, 1980, №16. -p. 36-38.
178. POTHECARY I. J.W. Meteorological services for defence//Meteorolog. mag., 1982, v. 111, №1319. p. 137-148.
179. SCHNEIDER BOHUSLAV. Systemova analyze site meteorologickych a hydorologickych pozorovani//Sb. pr. Cesk. hydorometeorol. ustsu, 1984, №29. p. 14-23.
180. WEINGARTEN HARALD. Bestimmung des Informationsgehaltes von wetter vorhersagen in Abhängigkeit von vorhersagezeit und Skalengroße//Meteorol. Rdsch. 1987, V. 40, №6. p. 161-169.
181. ZEMEL Z., LOMAS J. An objective method for assesing representati\eness of a station network measuring minimum temperature near the ground//Bondar\-Layer. Meteorol., 1976. v. 10, №1. p. 3-14
-
Бучинский, Анатолий Федорович
-
доктора физико-математических наук
-
Санкт-Петербург, 2000
-
ВАК 11.00.09
- Теоретические основы синтеза адаптированных систем геофизического обеспечения принятия управленческих решений в производственно-хозяйственной деятельности общества
- Комплексная информационная система для управления геофизическим предприятием
- Компьютерная технология оптимизации полевых геофизических исследований на нефть и газ (на примере сейсморазведки)
- Мобильные геофизические методы исследований со спутниковой навигацией
- Компьютеризированная технология физических исследований в скважинах на нефтяных и газовых месторождениях Оренбуржья
