Міністерство освіти і науки України
Національний університет «Львівська політехніка»

На правах рукопису

РАК ТАРАС ЄВГЕНОВИЧ

УДК 004.9

ІЄРАРХІЧНІ МОДЕЛІ ТА ІНФОРМАЦІЙНІ ТЕХНОЛОГІЇ ОПЕРАТИВНОГО УПРАВЛІННЯ В УМОВАХ НАДЗВИЧАЙНИХ СИТУАЦІЙ

05.13.06 – інформаційні технології

Автореферат
дисертації на здобуття наукового ступеня
доктора технічних наук

Львів – 2013

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана у Львівському державному університеті безпеки життєдіяльності Державної служби України з надзвичайних ситуацій

Науковий консультант:	доктор педагогічних наук, професор 
Козяр Михайло Миколайович, 
ректор Львівського державного університету 
безпеки життєдіяльності Державної служби України 
з надзвичайних ситуацій
	
Офіційні опоненти:	доктор технічних наук, професор
Бідюк Петро Іванович
Національний технічний університет України 
«Київський політехнічний інститут», 
професор кафедри математичних методів 
системного аналізу 

доктор технічних наук, професор
Філатов Валентин Олександрович
Харківський національний університет радіоелектроніки,
професор кафедри штучного інтелекту 

доктор технічних наук, професор
Теслюк Василь Миколайович
Національний університет «Львівська політехніка», 
професор кафедри 
систем автоматизованого проектування	

Захист відбудеться "28" листопада 2013 р. о 14 00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 35.052.14 у Національному університеті «Львівська політехніка» (79013, Львів, вул. С. Бандери, 12).
З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Національного університету «Львівська політехніка» (79013, м. Львів, вул. Професорська, 1).
Автореферат розісланий "___" жовтня 2013 р.

Учений секретар спеціалізованої
вченої ради Д 35.052.14							 А.Є. Батюк

Загальна характеристика роботи
Актуальність теми. Аналіз статистичних даних про виникнення надзвичайних ситуацій (НС) природного характеру у світі і, зокрема, в Україні впродовж останніх років показує тенденцію постійного зростання їх кількості та масштабності. У багатьох випадках НС природного характеру провокують складні техногенні аварії та катастрофи і часто призводять до відчутних збитків у економіці однієї чи навіть декількох країн, змушують залучати до ліквідації їх наслідків значні матеріальні та людські ресурси і, як наслідок, можуть спричинити економічну кризу та спад розвитку.
Динамічний розвиток промисловості, техногенних виробничих і соціо-комунальних структур характеризується зрослими вимогами до систем організаційно-адміністративного і автоматизованого управління, особливо, в контексті забезпечення стійкості під час аварійних чи екстремальних режимів роботи та НС. Для багаторівневих ієрархічних систем зі сталою структурою задачі управління розв’язуються на основі системного аналізу, теорії прийняття рішень за допомогою інтегрованих автоматизованих систем підтримки прийняття рішень. Значний внесок у теорію і практику проектування таких систем внесли Глушков В.М., Сергієнко І.В., Месарович М.Д., Такахара І., Мойсеєв І.І., Поспелов Д.А., Подчасова Т.П., Первозванський А.А. та ін. 
Великий клас систем управління об’єктами з ієрархічною структурою досліджено не повною мірою, особливо в екстремальних режимах роботи. Зокрема, це стосується виробничих об’єктів із потенційно-небезпечними виробництвами та соціально-комунальних об’єктів. Ці об’єкти характеризуються розподіленою структурою на великій площі. У випадку виникнення аварій та катастроф як техногенного, так і природного характеру необхідна інтеграція усіх ресурсів підрозділів пожежно-рятувальної служби і всіх підприємств, що знаходяться в осередку НС, для ліквідації їх наслідків. Проблеми інтеграції в ієрархічних системах досліджені в працях Азізова А.М., Михалевича В.С., Сікори Л.С. та ін.; проблеми телекомунікацій, зв’язку, обробки сигналів – в роботах Драгана Я.П., Безрука В.М., Омельченка В.О., Тимченка О.В. та ін.
Для систем з невизначеністю за дії зовнішніх факторів розроблені нечіткі моделі управління на основі інформаційних та нейромережевих технологій, які, певною мірою, моделюють інтелектуальні процеси формування і прийняття рішень, що розглянуто в працях Згуровського М.З., Алієва Р.А., Бідюка П.І., Бодянського Є.В., Міхальова О.І., Меліхова А.Н. та ін.
Незважаючи на істотні досягнення в теорії управління складними ієрархічними системами, існує клас ієрархічних термінальних систем, призначених для керування процесами ліквідації наслідків НС, для яких постановка задач синтезу координації допустимих стратегій, а також методи і алгоритми їх розв’язання розроблені не повною мірою. Особливістю таких термінальних систем є наявність сталої структури Державної служби України з надзвичайних ситуацій (ДСНС), яка відіграє роль основного координатора спільних дій. Суттєве значення при цьому мають дані і знання про змінні у часі та просторі структурні компоненти, що відображають потенційно небезпечні об’єкти (ПНО), на яких сталася аварія, і системи управління, які їм відповідають, а також всі об’єкти і підприємства, що знаходяться в зоні виникнення НС. Динаміка процесів у таких комплексах має елементи невизначеності, породжені недостатнім рівнем знань про структуру об’єктів управління в системах, динаміку процесів і джерел збурення та конфліктів, динаміку ресурсних та інформаційних потоків, що потребує використання відповідних процедур та прийомів прийняття рішень щодо управління як локальними, так і складними системами. Це стало підставою для формування особливих вимог до рівня професійної підготовки осіб, які приймають як оперативні, так і стратегічні управлінські рішення під час ліквідації НС та їх наслідків.
Якщо для операторів, які керують технологічними процесами, можна з високим рівнем достовірності сформулювати процедуру прийняття рішень, згідно із стратегіями цільової поведінки, то процеси прийняття рішень в техногенних системах, які працюють в аварійних режимах та умовах НС, мають елементи невизначеності щодо формування процедур прийняття рішень. 
Проблема гарантованого і прогнозованого управління великими техногенними та екологічними структурами залишається на сьогодні не вирішеною. Найбільш виразно це проявляється на регіональному рівні. Крім впливу активних загроз на такі структури, необхідно враховувати також і компоненти людського фактора. Управлінський персонал при прийняті оперативних рішень повинен враховувати вплив причинно-наслідкових факторів на зміну ситуації на об’єкті, ідентифікувати причини, прогнозувати сценарії розвитку подій в умовах НС і ризику, брати на себе відповідальність за прийняття рішень.
Таким чином, виникає необхідність у створенні інформаційних технологій для прийняття оперативних і координаційних рішень при ліквідації НС в ієрархічних енергоактивних структурах на основі інтеграції техногенних систем і ДСНС в умовах невизначеності.
Отже, з наведеного вище бачимо, що актуальною науково-прикладною проблемою є розроблення ієрархічних моделей термінальних систем, які формуються для ліквідації НС на потенційно-небезпечних об’єктах, та синтез інформаційних технологій для вибору або побудови стратегій прийняття рішень відповідальними особами при оперативному управлінні в екстремальних умовах.
Зв’язок роботи з науковим програмами, планами і темами. Тематика дисертаційної роботи, її мета і основні завдання відповідають державній програмі забезпечення пожежної безпеки в Україні на 2012-2015 рр., державним науково-технічним програмам, сформульованим в Законі України "Про науково-технічну діяльність" та в Законі України "Про Основні засади розвитку інформаційного суспільства в Україні на 2007-2015 роки". Робота виконувалася у рамках науково-дослідних робіт "Розробка моделей, методик та засобів вдосконалення професійної підготовки фахівців підрозділів МНС з використанням інформаційно-телекомунікаційних технологій" (№ держреєстрації 0107U009841); "Розробка програмного комплексу автоматизованого формування та публікації на веб-порталі МНС інформації щодо подолання наслідків Чорнобильської катастрофи" (№ держреєстрації 0108U006935); "Удосконалення нормативно-правового забезпечення функціонування УІАС НС, її організаційне та методичне супроводження (Проведення аудиту Системи)" (№ держреєстрації 0108U006939); "Інтеграція УІАС НС з міжнародними службами спостереження, прогнозування та ліквідації наслідків надзвичайних ситуацій" (№ держреєстрації 0108U006937); "Розробка засобів автоматизованого проектування високоефективних автоматизованих комплексів оперативного відтворення інформації на "твердих" носіях за принципом "print-on-demand" (№ держреєстрації 0108U006936).
Результати дисертаційної роботи використовуються у навчальному процесі
-	 Львівського державного університету безпеки життєдіяльності при підготовці фахівців за напрямами та спеціальностями: «Пожежна безпека», «Цивільний захист», «Екологія, охорона навколишнього середовища та збалансоване природокористування», «Транспортні технології», а також у віртуальному освітньому середовищі «Віртуальний університет»;
-	кафедри автоматизації та комп’ютерних технологій Української академії друкарства при викладанні дисциплін: «Ідентифікація та моделювання технологічних об’єктів», «Інформаційні системи та комплекси» і «Мультимедійні та інформаційні системи»;
-	підготовки та тестування кандидатів на посади інженерів технічної служби «УМГ Львівтрансгаз».
Окремі результати дисертаційної роботи впроваджено в управліннях Державної служби України з надзвичайних ситуацій у Львівській та Тернопільській областях при створенні Системи оперативно-диспетчерського управління підрозділами оперативно-рятувальної служби та сall-центру Системи 112.
Мета і задачі дослідження. Мета роботи полягає у розробленні ієрархічних моделей термінальних систем, які виникають в процесі ліквідації НС на потенційно небезпечних об’єктах та об’єктах підвищеної небезпеки, і синтезі інформаційних технологій для формування та вибору стратегій прийняття рішень під час оперативного управління в екстремальних умовах.
Для цього необхідно розв’язати такі основні задачі:
•	провести аналіз техногенних систем, факторів виникнення НС (технічні, людські, механічні, енергетичні) та методів їх ліквідації;
•	розробити теоретичні основи формалізованого представлення енергоактивних систем та побудови їх ієрархічних моделей для визначення ступеня їх керованості в умовах НС;
•	розробити моделі координаційного управління техногенними системами в граничних режимах функціонування на основі інформаційних технологій аналізу даних та системного аналізу структури ПНО;
•	розробити інформаційні моделі формування факторів впливу на ПНО, які генерують джерела виникнення зон НС у техногенних структурах.
•	розробити концепцію інтегрального управління техногенними комплексами та їх взаємодією зі структурами ДСНС для мінімізації ризику виникнення аварійних ситуацій в граничних режимах функціонування ПНО;
•	обґрунтувати структуру баз знань для ефективної інтеграції технічних служб (ТС) і ДСНС в процесі ліквідації НС;
•	розробити когнітивні моделі поведінки оперативного персоналу (ОП) та обґрунтувати вимоги до їх інтелектуальної підготовки, тестування знань та професійного відбору;
•	розробити когнітивні моделі процесу активного навчання курсантів для роботи в НС та в умовах підвищеного ризику.
Об’єкт дослідження – процеси формування і прийняття рішень керівниками ліквідації НС в умовах невизначеності в техногенних ієрархічних системах при часових обмеженнях.
Предмет дослідження – моделі та інформаційні технології формування і прийняття рішень в техногенних ієрархічних системах.
Методи дослідження. Для розв’язання поставлених у дисертації задач використовувались методи: системний аналіз потенційно-небезпечних об’єктів для виявлення індикаторів ризику і аварії; теорії імовірності та причинно-наслідкових зв’язків для виявлення факторів, що призводять до аварійних ситуацій техногенних систем, теорії ієрархічних систем для забезпечення координаційного управління, логіки і когнітивної психології для побудови моделей оперативної діяльності.
Наукова новизна одержаних результатів.
Вперше 
•	розроблено метод концептуалізації структури ієрархічних енергоактивних систем на основі системного аналізу та теорії категорій, який є основою оперативної ідентифікації потенційно-небезпечних об’єктів ієрархічної енергоактивної системи;
•	розроблено моделі координаційного управління техногенними системами в граничних режимах функціонування, які завдяки ідентифікації причинно-наслідкових зв’язків забезпечують оптимізацію структури ПНО та її інтеграцію підрозділами ДСНС у технологічну систему для ліквідації НС; 
•	розроблено інформаційні причинно-наслідкові моделі формування факторів впливу на ПНО, які завдяки врахуванню дії цих факторів на хід технологічного процесу, канали інформаційного обміну даними та процесори управління забезпечують формування стратегій протидії виникненню аварійних ситуацій;
•	на основі інтеграції структур ДСНС та ПНО розроблено концепцію створення стратегій управління техногенними комплексами, яка мінімізує ризик виникнення аварійних ситуацій в граничних режимах функціонування ПНО;
•	на основі аналізу впливу психологічних факторів мислення особи, яка приймає рішення, розроблено когнітивні моделі поведінки оперативного персоналу в умовах екстремальних ситуацій, які стали основою формування навчальних планів підготовки курсантів для активного засвоєння предметно-орієнтованих знань з ліквідації НС;
•	розроблено інформаційну технологію формалізованого опису потенційно-небезпечних об’єктів ієрархічної техногенної системи, яка завдяки використанню протягом термінального циклу процедури ідентифікації динаміки перебігу НС забезпечила розширення знань про режими функціонування об’єкта в граничних умовах;
Дістали подальший розвиток 
•	інформаційна технологія побудови просторової структури техногенних систем з ПНО, яка завдяки використанню мультимедійного представлення аварійної ситуації забезпечує можливість синтезу процедур і стратегій оперативного координаційного управління процесом ліквідації НС;
•	метод побудови процедури інтеграції структур ДСНС у АСУ техногенними комплексами з ПНО, який на основі координаційних стратегій забезпечує мінімізацію ризиків виникнення аварій та скорочує час їх ліквідації;
Удосконалено
•	метод формування проблемно-орієнтованих знань для ефективної координації управляючих дій в ТС і ДСНС в процесі ліквідації НС, що забезпечило можливість розроблення ефективних навчальних планів та тренажерів для спеціальної підготовки ліквідаторів НС;
•	когнітивну модель структуризації знань, яка завдяки покращенню процесу засвоєння знань, дає можливість їх ефективно використовувати в процесі прийняття рішень в стресових умовах;
•	методологію підготовки ліквідаторів НС, яка на основі сценарного симулювання НС забезпечує підвищення психологічної стійкості під час роботи у стресових умовах.
Вірогідність отриманих результатів забезпечується використанням методів системного аналізу та інформаційних технологій для побудови моделей ієрархічних систем, методів теорії управління і прийняття рішень, конфліктного та координаційного управління, планування операцій в умовах ризиків і невизначеності та імітаційного моделювання сценаріїв розвитку подій мультимедійними засобами.
Практичне значення одержаних результатів. Запропоновані моделі, методи та технології забезпечують
•	підвищення якості прийняття рішень завдяки використанню координаційних стратегій в процесі інтеграції ДСНС у технологічну систему;
•	зменшення тривалості ліквідації надзвичайної ситуації завдяки інтегральному використанню інформації про ПНО (просторову структуру), режими функціонування, агрегати, у яких можливе виникнення НС, канали передавання активних ресурсів в технологічну систему та механізми інтеграції в систему управління;
•	мінімізацію ресурсних витрат завдяки своєчасним ліквідаційним заходам і оперативній мобілізації підрозділів ДСНС.
Побудовано структурні схеми функціонування ієрархічних систем, завдяки яким формується пакет вимог до проектування та розроблення бази даних і знань про предметно-орієнтовану область ліквідації НС.
Розроблені топологічні схеми гасіння пожеж на об’єктах у віддалених зонах територій (сільська місцевість), які після розпаралелювання дають можливість приблизно у два рази зменшити час доїзду оперативно-рятувальних підрозділів і відповідно час виконання оперативних дій.
Розроблено засоби активізації підготовки курсантів на основі стандартних програм ДСНС, які в процесі навчання посилюють когнітивні, психологічні характеристики особи з метою ефективнішого засвоєння необхідних знань та навиків для ліквідації НС.
Особистий внесок здобувача. Всі теоретичні і практичні результати, що виносяться на захист, отримані автором самостійно. Пошук та аналіз літературних джерел за тематикою дисертаційного дослідження, розроблення ієрархічних моделей, методів та інформаційних технологій процесів прийняття рішень в екстремальних умовах виконані автором особисто. 
У друкованих працях, опублікованих у співавторстві, дисертанту належить: в [7, 9, 11] – когнітивні моделі формування рішень та інтелектуальних процесів, [8, 10, 19] – дослідження причинно-наслідкових зв’язків в ПНО, [2, 12, 28] – метод розробки тестів та їх інформаційна структура, [13, 39, 53] – інформаційна технологія структуризації ієрархічних систем, [14, 20] – математичні моделі і метод проектування систем керування, [16] – методи координаційного діалогового управління, [4, 15, 17, 18, 22, 36] – оптимізація структури портфеля проектів та топологічних схем, [23, 24] – розв’язок задачі оптимального управління, [25] – метод оптимізації розміщення пожежно-рятувальних підрозділів, [26] – класифікація аварійно-рятувальної техніки, [27] – метод інформаційної підтримки оперативно-рятувального підрозділу, [29] – методологія проведення польової навчальної практики курсантів, [31] – моделювання динаміки розвитку надзвичайної ситуації, [33, 37] – інформаційний аналіз надзвичайних ситуацій, [34, 38] – дослідження методів прийняття рішень, [35] – структура системи моніторингу, [32, 40 - 43, 50, 52] – методологія застосування інформаційних та web-технологій при підготовці спеціалістів, [44, 46, 48, 49] – ігрові та діалогові методи навчання, [21, 45, 47, 51] – моделювання технічних систем.
Апробація результатів дисертації. Основні результати дисертаційного дослідження доповідалися на міжнародних та всеукраїнських наукових конференціях і семінарах, зокрема, на Всеукраїнській науково-практичній конференції «Проблеми зниження ризику виникнення надзвичайних ситуацій в Україні» (Київ, 2006), I-th International Conference ITEA «New information technologies in education for all» (Київ, 2006), Міжнародних конференціях «Образование и виртуальность» (Ялта, 2006, 2007, 2009), Міжнародній науково-практичній конференції «Безпекотворення: питання теорії і практики та правові аспекти» (Київ, 2007), Міжнародних науково-практичних конференціях «Инновационные технологии защиты от чрезвычайных ситуаций» (Мінськ, 2008), «Інформаційно-телекомунікаційні технології в сучасній освіті: досвід, проблеми, перспективи» (Львів, 2006, 2009, 2012), Міжнародних науково-технічних конференціях ACSN-2009, ACSN-2011 (Львів), V Міжнародній науково-практичній конференції «Чрезвычайные ситуации: предупреждение и ликвидация» (Мінськ, 2009), Міжнародних наукових конференціях «Інтелектуальні системи прийняття рішень та проблеми обчислювального інтелекту» (Євпаторія, 2010, 2011, 2012), ХІІ-ій Всеукраїнській науково-практичній конференції рятувальників, (Київ, 2010), Міжнародній науково-практичній конференції «Информационные технологии и информационная безопасность в науке, технике и образовании «Инфотех-2011» (Севастополь), VIII міжнародній конференції «Управління проектами у розвитку суспільства» (Київ, 2011).
Публікації. Матеріали дисертації опубліковано в 53 наукових працях, з них 28 статей у фахових виданнях та 1 стаття в зарубіжному журналі. Результати дисертаційного дослідження доповідались та обговорювались на 24 міжнародних та всеукраїнських наукових та науково-практичних конференціях. 
Структура і обсяг роботи. Дисертація складається зі вступу, семи розділів, висновків до кожного розділу, висновків до роботи, списку використаних джерел із 293 найменувань та додатків. Загальний обсяг роботи 379 сторінок, з яких основного тексту – 319 сторінок. 

Основний зміст роботи
У вступі розкрито суть і стан проблеми, обґрунтовано актуальність теми дисертаційної роботи, сформульовані мета і задачі дослідження, наукова новизна, практичне значення, подано відомості про особистий внесок автора, апробацію та структуру роботи.
У першому розділі «Інформаційний аналіз структурних компонентів надзвичайних ситуацій» проведено системний аналіз виникнення НС, їх видів та способів усунення. Розглянуто методи моделювання НС, що дають можливість виробляти системні стратегії, ефективність яких визначається мінімізацією ресурсних витрат для успішної ліквідації та зменшення збитків, котрі можуть виникати як внаслідок НС, так і в процесі її ліквідації. 
На підставі аналізу з’ясовано, що у процесі ліквідації НС підрозділи ДСНС України повинні виконувати такі основні завдання: виявити джерело загрози та рівень його небезпеки, встановити причину НС, визначити потенційні шляхи її поширення та орієнтовну тривалість. Ефективним шляхом розв’язання цих завдань є інформаційний аналіз структурних компонент НС, особливо їх передкризового стану, і траєкторій руху до граничного режиму. Для автоматизації і координації всіх етапів процесу ліквідації НС необхідно виконати комплексну оцінку й класифікацію об’єкта захисту за рівнем небезпеки, аналіз і вибір ресурсів ДСНС, системний аналіз функціонування підрозділів ДСНС, дослідження і вибір шляхів вирішення завдань для успішної ліквідації НС, проектування автоматизованих систем управління оперативними підрозділами ДСНС під час ліквідації НС, розробити та впровадити інформаційні та телекомунікаційні системи керування, зробити аналіз їх цільового використання.
У кризовій ситуації (передаварійному стані) техногенної або технологічної системи, в яку входять виробничі структури, для оперативного управління необхідно за короткий термін провести аналіз змін режиму функціонування та виявити джерела загроз і рівень їх небезпеки, а також визначити засоби їх ліквідації. Для цього треба для кожної проблеми на основі опрацювання потоків вхідних даних від аварійного об’єкта побудувати образ-модель ситуації, сформулювати її логіко-математичну модель на основі структурно-параметричних характеристик об’єкта, простору станів та стратегічних цілей функціонування. 
Схема ліквідації НС вважається ефективною, якщо подія, що відбулася в техногенній системі, усувається на основі технічних знань, професіоналізму підготованого персоналу, якому доступна достовірна інформація про структурну організацію управління підрозділами ДСНС, тактику і стратегію виконуваних процесів і цілі функціонування. Виявлення головних загроз для техногенної і природної безпеки та засобів їх нейтралізації є актуальним для України як держави з великим техногенним навантаженням на природне середовище. На основі аналізу фахівців та з урахуванням Державного класифікатора надзвичайних ситуацій (ДК 019-2001) проведена ідентифікація загроз для техногенної та природної безпеки України.
В умовах НС і техногенних катастроф роль координаційно-діалогового управління є ключовою для вирішення проблем оперативного реагування на зміну ситуації під час ліквідації загроз в енергоактивних технологічних системах із складною ієрархічною структурою.
Розроблення сценарію управління ґрунтується на побудові логічної послідовності ходу подій і дій з ліквідації загроз, призначеної для того, щоб відобразити процес переходу системи із існуючого стану в цільовий на основі побудови термінального плану оперативних дій. Основне призначення сценарію – визначення способів досягнення цілі нормативного функціонування системи на основі оперативного управління процесом виходу з граничного (аварійного) режиму енергоактивного об’єкта. Згідно зі сценарієм подій і цільовим завданням, будується схема ліквідації загроз на основі схеми координаційного управління та логіко-інформаційний граф зв’язків задач управління в ієрархічній інтегрованій системі.
Логіко-інформаційний граф зв’язку задач управління в ієрархічній АСУ (ІАСУ) будується на основі процедури декомпозиції стратегічних цілей на локальні з визначенням класу допустимих управлінських дій , де KL – класи функції  управління; u – функції управління; tk – поточний час, Tm – термінальний  цикл. Визначення KL є основою побудови сіткової моделі структури ієрархічної системи.
Побудова схеми інформаційно-логічних взаємозв’язків робить можливим розроблення послідовності розв’язання задач управління, проведення процедури розпаралелювання задач, уточнення обсягу нормативної інформації, визначення термінів зберігання даних, розроблення структурної діаграми проекту програмного забезпечення, формування плану еталонного режиму функціонування ІАСУ ДСНС та плану інтеграції в техногенну структуру у випадку НС на ПНО, розв’язання проблемної ситуації, тобто визначення переходу за допомогою оператора розв’язання задачі образу опису проблеми І(Пі): 
 ,
де ПS[IACУ] – проблемна ситуація ІАСУ; І(Пі) – образ i-ї проблеми Пі в просторі станів; R – оператор формування образу І(Пі) проблеми Пі; Сi = {Сij | j = 1, .., m} – множина цілей  Сij проблеми Пі; L(Сij) – границя цільової області. 
На підставі відбору і опрацювання оперативних даних очікуваний стан об’єкта в процесі прийняття рішень і реалізації через управляючі дії можна подати так:
,
де t, t0 – поточний і початковий час; ПSПНО – простір станів; S(t) – ситуація в момент часу t; F – оператор опису стану системи; S(t/Tm i) – ситуація в момент часу t на проміжку Tmi; y(t0, t) – параметр збурення стану об’єкта; q(t0, t) – динамічні властивості системи; u(t0, t) – функція управління.
Визначено підходи до створення структури мобільної інформаційної системи для фахівців цивільного захисту (МІС ЦЗ), призначеної для використання як під час НС, так і для навчання, а також встановлені та розглянуті ситуації, під час яких доцільно її застосовувати. 
У другому розділі «Надзвичайні ситуації в техногенних та регіональних структурах» досліджувались кризові ситуації в енергоактивних ієрархічних системах з розмитою структурою на основі структурної декомпозиції цих систем. Показано, що для реалізації протиаварійних заходів в ієрархічних інтегрованих енергоактивних системах (ІІЕС) з ПНО необхідна інформація для оцінювання ситуації, згідно з якою формується стратегія ліквідації аварії на основі аналізу даних та формування альтернатив розв’язання задачі:

де X – простір даних на термінальному циклі Tn, A = {Ai} – підпростір простору альтернатив оцінювання ситуації , який є множиною допустимих варіантів Ai забезпечення виконання протиаварійних робіт при відомій стратегій системи; U = {Ui} – набір управляючих дій для реалізації цілей С = {Сi}; Strat[U/C] – стратегія цільового управління.
За нечітких даних про хід процесу та невизначеності структури ІІЕС для управління процесом ліквідації загроз необхідно створити систему підтримки прийняття рішень (СППР) з модулем експертного оцінювання (рис.1).
Функціональна схема СППР має ієрархічну організаційну структуру, яка, згідно із запитом про ПНО, що в ньому склалася гранична або аварійна ситуація, надає такі оперативні дані: 
-	структурну і управлінську організацію ІІЕС з ПНО; 
-	координати і маршрути до ПНО;
-	відомості про енергоактивні ресурси та можливість аварії;
-	моделі простору станів ІІЕС і режими роботи всіх її складових;
-	конструктивні і технологічні параметри складових ІІЕС;
-	систему управління елементами ІІЕС в структурі АСУ ТП;
-	керованість і спостережуваність складових та інформаційну достовірність даних для прийняття управлінських рішень.
Відповідно, ефективне управління ситуацією в кожний момент часу характеризується зміною станів згідно зі стратегією управління на циклі інтервалу часу переходу в цільовий стан: 
,
де Tz – термінальний цикл, прив’язаний до простору станів ПНО; X – дані, які описують траєкторії стану;  – еталонні траєкторії; toz, tk – початковий та кінцевий час циклу управління; n – кількість відліків дискретизації.
Оцінка ефективності функціонування СППР ґрунтується на імовірнісних коефіцієнтах:
•	– правильності вибраних рішень. Тут Kрr – кількість сприятливих рішень; Kr – загальна кількість рішень. Значення 0 у множині допустимих значень [0, 1] визначає мінімум ризику, а значення 1 – максимум ризику;
•	 – вчасності на інтервалі Tz. Тут Tmax – нормативний час ситуації;
•	 – оперативності вибору моделі поведінки при прийнятті рішень, Мz – кількість моделей прийняття рішень для цієї ситуації; Мb – загальна кількість моделей в базі.
Розроблено метод формування регіональних портфелів проектів удосконалення безпеки життєдіяльності (БЖД). Встановлено, що модель регіонального портфеля проектів удосконалення БЖД сформована на базі 8 етапів, які враховують пріоритетність проектів у ієрархії їх відбору, рівень безпеки, ідентифікацію проектів, оцінку стану руйнувань від НС, ймовірності виникнення загроз від ПНО об’єктів відповідно до характеристики регіону: 

Тут  xi(j) – значення показників з БЖД, де і  – індекс регіону, а j – номер показника; n – кількість показників БЖД; jk – елемент коваріаційної матриці, який визначається за центрованими значеннями показників з БЖД; 1 – найбільше власне значення матриці W, яке відповідає власному вектору D; gmin, gmax – відповідно, мінімальне та максимальне значення 1-ї головної компоненти  для кожного регіону України, що характеризує стан БЖД;  – локальні критерії пріоритетності проектів для і-го регіону за j-ю групою БЖД; ki – узагальнений критерій пріоритетності проектів в системі БЖД для  і-го регіону; wj – ваговий коефіцієнт за групами пожежної та техногенної, природної та екологічної, а також соціальної безпеки.

Рисунок 1 – Структура системи підтримки прийняття рішень (СППР): 
AP – автоматизоване робоче місце; ДАP – джерело активних ресурсів; 
ЕПО – енергетичний потенціал об’єкта; НД – нормативні дані; ТП – технологічний процес; ВМ – виконавчий механізм; ГКУ – генератор команд управління; МЕО – модуль експертної оцінки

Цільова функція із врахуванням множини проектів, які є складниками регіональних портфелів системи забезпечення БЖД, має такий вид:
П = f({Sj}, {Mr}, {Ng}, {Lf}, {Kz}, {Тh}),
де П – множина проектів з БЖД; Sj – характеристики основних проектів удосконалення системи БЖД; Mr – проекти регіонального розвитку; Ng – освітні проекти; Lf  –параметри регіональної програми соціально-економічного розвитку; Kz – зовнішні впливи на систему БЖД; Th  – часові характеристик проекту.
Запропонована схема формування регіонального портфеля проектів захисту ПНО, на основі якої розроблено логічну схему та обчислювальний алгоритм, що дає змогу забезпечити автоматизований відбір проектів у регіональний портфель.
Практичні результати виконаних обчислень узагальнювальних критеріїв пріоритетності проектів у системі забезпечення БЖД регіонів представлені у табл.1. Отримані результати дають можливість визначити пріоритетність виконання проектів забезпечення БЖД у регіонах.

Таблиця 1
Інтегральні критерії пріоритетності проектів у системі забезпечення безпеки життєдіяльності регіонів України
Регіон	Критерій	Регіон	Критерій	
АР Крим	0,59	Одеська	0,59	
Вінницька	0,85	Полтавська	0,88	
Волинська	0,94	Рівненська	0,92	
Дніпропетровська	0,44	Сумська	0,81	
Донецька	0,06	Тернопільська	0,93	
Житомирська	0,80	Харківська	0,46	
Закарпатська	0,91	Херсонська	0,85	
Запорізька	0,36	Хмельницька	0,87	
Івано-Франківська	0,83	Черкаська	0,85	
Київська	0,82	Чернівецька	0,92	
Кіровоградська	0,84	Чернігівська	0,84	
Луганська	0,53	м.Київ	0,74	
Львівська	0,73	м.Севастополь	0,74	
Миколаївська	0,76			

Розроблено метод вирішення задачі визначення оптимального місця розташування пожежно-рятувальних підрозділів з рівномірним розподілом рівнів небезпеки. Запропоновано методи вирішення цієї задачі з врахуванням мережі доріг та рівнів небезпеки об’єктів (територій).
Знаходження місця розташування підрозділу, з якого можна прибути до точки виникнення НС, проводимо за умови мінімізації часу слідування  t min так:
-	на межі району G вибираємо n точок A1,…, An, кожна з яких розташована на однаковій віддалі, що вимірюється по межі G, від двох сусідніх (рис. 2);
-	для часу слідування спеціального автомобіля t, t0  t, де t0 – мінімальний час слідування, будуємо покриття області G n підобластями Uj(t), 1  j  n, які задають райони, до кожної точки з яких можна добратися за час, менший за t, з початком руху в відповідній точці Aj;
-	знаходимо мінімальне значення параметра t = tmin, при якому область G буде повністю міститися в об’єднанні цих підобластей, тобто ;
-	за другим критерієм компактності для замкнутої області  з топології, утвореної системою центрованих множин {}, завжди можна виділити скінченне підпокриття {, 1km}, для якого ;
-	будь-яка точка M0(x0, y0) з множини U0 може визначати місце розташування підрозділу, який прибуде до місця виникнення НС у межах району, визначеного областю G, за час tmin;
-	з урахуванням рівнів небезпеки об’єктів необхідно враховувати рівень питомої небезпеки k(x,y) за формулою k(x,y) = Kоб/Sоб, де Kоб – рівень небезпеки об’єкта; Sоб – його площа.

A1

A2

A3

An

U1(t)

U2(t)

U3(t)

Un(t)

U0

G

Для ефективного управління процесом боротьби із лісовими пожежами на основі умови мінімізації загальних збитків Z на часовому проміжку [t2, t6] сформульовано таку задачу оптимального управління

Рисунок 2 – Знаходження місця розташування підрозділу

,     (1)
тут С0 – фінансові витрати на приведення у бойову готовність та транспортування протипожежних сил; СS – заподіяний  збиток на одиницю площі, який враховує вартість пошкодження лісових ресурсів і витрати на лісовідновлення; CT – решта витрат процесу гасіння (амортизаційні витрати, матеріальні витрати, тощо);  – сумарна кількість протипожежних сил; U(t) – інтенсивність надходження протипожежних сил і засобів гасіння;  – змінна у часі площа лісової пожежі. Тут – швидкість розповсюдження лісової пожежі, яка визначається константами а0, а1, а2; P – продуктивність протипожежних сил, яка визначається пройденим часом від початку гасіння t-t2, сумарною швидкістю локалізації контура лісової пожежі v, та обраного варіанта тактики ліквідації. Розв’язання задачі (1) полягає у знаходженні управлінських дій U() та значення часу t6, при якому сумарні збитки від пожежі Z є мінімальними. 
На рис. 3 наведено залежності інтенсивності збитків від початку ліквідації лісової пожежі. При визначеній інтенсивності оптимальна тактика управління полягає у знаходженні двох часових моментів t і t (t2  t < t  t6), які визначають три етапи ліквідації пожежі, при якій вирішення задачі оптимального управління (1) має вигляд: 

Iнв(t)

Iпг(t)

t0   t2    t2           t2                  t2                                                                   t 

Рисунок 3 – Криві інтенсивності збитків залежно від початку ліквідації лісової пожежі: Iпг(t) – інтенсивність процесу горіння; Iнв(t) – інтенсивність надходження та відведення протипожежних сил і засобів

Розв’язана у роботі задача оптимального управління процесом гасіння лісової пожежі стала основою розробки інформаційної системи оперативного і довготермінового планування заходів з охорони лісів від пожеж. Використання методів теорії оптимального управління та прийняття управлінських рішень дало змогу розглядати процес гасіння лісової пожежі як динамічну систему і оцінювати при цьому різноманітні ситуації взаємозв’язку процесів поширення лісової пожежі з безпосереднім нарощуванням сил і засобів для її ліквідації. Актуальність такого взаємозв’язку особливо зростає у випадках великих лісових пожеж, тривалість гасіння яких сягає декількох тижнів, а кількість сил і засобів, що беруть участь у процесі її гасіння, достатньо велика.
У третьому розділі «Інформаційна підтримка прийняття рішень в умовах надзвичайних ситуацій» досліджувалась експертна інформаційна підтримка прийняття рішень в екстремальних ситуаціях функціонування енергоактивних систем та об’єктів в граничних і аварійних режимах.
В основу інформаційно-управляючих систем покладені інформаційні технології опису ситуації в ПНО та виявлення логічних, причинних, функціональних зв’язків у операційних та управляючих структурах. Згідно з цією концепцією, визначено основні інформаційні характеристики ситуацій в агрегованих ієрархічних системах: V – місце ситуації, яке визначається показниками людності, небезпечності та географічним розташуванням у населеному пункті; Р – множина подій, кожна з яких характеризує окрему ситуацію; С – час виникнення ситуації, який визначається порою року, часом у добі та відносним часом ситуації; К – кількість осіб, яка може бути свідками ситуації або брати у ній участь; S – статус ситуації; T – тип ситуації, який є залежним від показників ситуації, що визначають необхідність залучення підрозділів ДСНС, і застосування інших дій, не пов’язаних з залученням вищезгаданих сил та засобів; R – множина можливих рішень.
Відповідно до моделі ситуації, формуються інформаційні структури, які включають такі компоненти (рис.4):
–	модель ПНО в структурі інтегрованої ієрархічної системи (ІІС);
–	модель автоматизованої системи управління з каналами ІВС відбору даних <КВД1,…, КВДn>;
–	інформаційна система (ІС) обробки даних від ПНО в реальному часі, в якій формуються відомості, що є засадами синтезу управляючих рішень для оперативного управління ліквідацією загроз;
–	структури ДСНС різного оперативного рівня з ієрархією повноважень та відповідними ресурсами для ліквідації аварійних та НС.

Рисунок 4 – Інформаційна ситуаційна схема ліквідації загроз:
КВД –  контроль виконавчої дії; ІВС – інформаційно-вимірювальна  cиcтема; ОГдснс, РГдснс – обласні та регіональні управління ДСНС; КОУ – командно-оперативне управління; СУ – стратегія управління  КУ – команди управління; Ді – потік даних; ІІС – інтегрована ієрархічна система; ЗСК – зона системного конфлікту

Розвитком наведеної на рис.4 схеми є використання когнітивних структур для прийняття рішень та узгодження гіпотез з результатами, яке ґрунтується на механізмах:
–	перетворення вхідної інформації про структуру і тип активності об’єкта;
–	зіставлення результатів з вимогами реалізації цілі, згідно траєкторії стану;
–	переходу від вимог до плану дій на основі сформованого сценарію;
–	побудови функціональної гіпотези розв’язання задачі з використанням експертних та інтуїтивних знань;
–	перетворення інформації в ході розв’язання задачі відповідно до функціональної гіпотези, з метою відслідковування сценарію розвитку події в цільовому просторі енергетично-активного об’єкта;
–	формування конкретної гіпотези про тактику конструктивного способу реалізації процесу розв’язання задачі, переходячи від підсвідомого до свідомого аналізу процесу;
–	порівняння результату з цільовим завданням на основі зворотного зв’язку.
Процес розв’язання цієї задачі вибору стратегії та управляючих дій для ліквідації НС  можна виразити у вигляді логічного ланцюга дій когнітивної системи: 
,

де Сi – цільове завдання;  – робоча гіпотеза; SiHi – специфіковані гіпотези, згенеровані оператором;  – послідовні ланцюги рішень у вигляді команд дій;  – результат; (P/Ci)  – координуюча система за умови задачі .
Розрив зворотних зв’язків  в процесі операторської діяльності та в умовах інформаційних обмежень призводить до стресової ситуації і провокує аварійний стан в людино-машинній технологічно-інтегрованій системі. Результатом цього стає некерованість аварійної ситуації.
Розроблена функціональна схема етапів психологічної адаптації когнітивної структури особистості (свідомої і підсвідомої компоненти) (рис.5).
Відповідно до причинно-наслідкових концепцій дії загроз побудована причинно-наслідкова модель розвитку подій в агрегованих системах з ПНО (рис.6): 
1.	ПНО управління технологічної системи.
2.	Функціональна структура об’єкта з комплексом фізико-хімічних та активних енергетичних перетворень.
3.	Логічна структура ресурсних перетворень в агрегатах ПНО (Аgi).

Рисунок 5 – Схема етапів психологічної адаптації когнітивної структури особистості:
HLicon – індикатор образу на дисплейному комплексі; Dsit – динамічна ситуація; IBC – інформаційно-вимірювальна система; ЦЗС – центр збору сигналів
4.	Логіко-функціональна структура енергоактивних перетворень і процесів в агрегатах ПНО (Аgп).
5.	Модель декомпозиції причинно-наслідкових зв’язків при дії збуджувальних факторів.
6.	Діаграми подій в агрегованому ПНО.
Такий підхід до структурного управління ПНО є основою для визначення рівня ризику аварії залежно від типу і місця дії факторів та активних загроз на різних агрегатах і ієрархічних структурах системи.
Активна сенсорна система сприйняття образів профорієнтованих знань про ситуації на ПНО дала змогу розробити модель активізації когнітивної структури, яка інтерпретується в певній предметно-орієнтованій області знань, та сіткові графіки розвитку подій при формуванні процесу управління ПНО.

Рисунок 6 – Причинно-наслідкова модель розвитку подій в агрегованих ПНО:
Xi – оцінка параметра потоку ресурсів PR,  Yi – оцінка параметрів потоків продукції PP; BPFi – внутрішні фактори; Fi – фактори впливу; R – ресурсні збурення; ЕА – енергоактивні збурення; ODSitk Ln – образи класів ситуацій

Розглянуті моделі причинного аналізу є актуальним інструментом дослідження поведінки людино-машинних структур в АСУ ТП, особливо адекватності поведінки людини-оператора в складних ситуаціях, який в короткий час повинен збудувати ланцюг причин і факторів збурень системи та своєчасно і оперативно реалізувати стратегію цілеспрямованої протидії.
У четвертому розділі «Проблема побудови системи підтримки прийняття рішень в умовах надзвичайних ситуацій» досліджувались проблеми планування, прогнозування та удосконалення системи БЖД в умовах недостатнього обсягу засобів і ресурсів для проведення всього комплексу заходів, які б забезпечили її максимальну ефективність. 
Впливати на ефективність системи БЖД вдається тільки опосередковано, через ланцюжок "комплекс заходів"  "ефективність заходів"  "ефективність системи загалом". Тоді функція мети оптимального розподілу ресурсу на проведення заходів найефективнішого впливу на удосконалення системи БЖД у межах окремої території, набуває такого вигляду (2):
;      ,                   (2)
де  – інтегральний показник, який кількісно характеризує ефективність удосконалення системи БЖД; M – кількість комплексів заходів; Ni – число заходів у і-му комплексі заходів; ri – коефіцієнт ефективності проведення i-го комплексу заходів, який помітно вплине на ефективність удосконалення системи БЖД, ; qij – коефіцієнт ефективності проведення j-го заходу з i-го комплексу, реалізація якого забезпечує удосконалення системи БЖД, ; xij – структура проведення заходів з удосконалення системи БЖД – шукана булева змінна, яка набуває значення 1 – у випадку, якщо j-ий захід з i-го комплексу проводиться, 0 – за ситуації, коли його проведення визнане недоцільним, . Змінна C, яка виражає обмеження екстремальної задачі із границями С*-н і С*+в, є загальною вартістю проведення комплексу заходів, яку потрібно витратити для підтримки чи удосконалення системи БЖД у межах окремої системи, і визначається так: 
;
де sij  – ресурсна вартість проведення j-го заходу з i-го комплексу, яка залежить від терміну його реалізації (∆ = 0, 1, 2, …), . Тут ij – запланований термін реалізації j-го заходу з i-го комплексу протягом звітного періоду (здебільшого протягом року) ;  – усереднене значення коефіцієнта інфляції.
У табл. 4, 5 наведено результати вирішення оптимізаційної задачі для вхідних даних, представлених у табл. 2, 3. Дані з табл. 3 отримані на основі усереднених експертних оцінок ефективності проведення заходів з удосконалення системи БЖД за формулою:
,
де аij – оцінка експерта за 10-бальною шкалою; m, n – кількості експертів та регіонів.
З результатів розрахунків отримано таку структуру проведення заходів з удосконалення системи БЖД, за якої отримується оптимальне значення інтегрального показника ефективності удосконалення системи БЖД та зводиться до мінімуму ресурсна вартість робіт з проведення цих заходів. 

Таблиця 2
Ресурсна вартість проведення заходів з удосконалення системи БЖД, тис.грн
Комплекси	Перелік заходів і-того комплексу (код заходу)		
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10		
	Ресурсна вартість j-того заходу з i-того комплексу		
1	31,5	28,5	14,0	8,0	31,0	32,0	18,0				163,0	
2	9,0	19,0	26,5	19,5	8,0	7,0	33,0	30,0	17,5	16,0	185,5	
3	15,0	17,5	9,0	31,0	27,0	10,5	27,0	33,5			170,5	
4	11,5	20,5	29,0	22,0	23,0	31,0					137,0	
5	10,5	28,0	29,5	12,0	21,0	12,0	19,0	29,0	9,5		170,5	
	Загальна вартість проведення заходів	826,5	

Таблиця 3
Усереднені відносні оцінки експертів щодо 
ефективності проведення заходів з удосконалення системи БЖД
Комплекси	Перелікзаходів і-того комплексу (код заходу)	
	
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10		
код		Відносна оцінка j-того заходу з i-того комплексу, 		
1	0,240	0,207	0,146	0,085	0,110	0,134	0,146	0,171				1,000	
2	0,194	0,096	0,088	0,079	0,123	0,061	0,114	0,061	0,149	0,132	0,096	1,000	
3	0,326	0,170	0,142	0,160	0,123	0,066	0,085	0,142	0,113			1,000	
4	0,147	0,152	0,101	0,177	0,165	0,241	0,165					1,000	
5	0,093	0,119	0,119	0,097	0,142	0,097	0,097	0,067	0,127	0,134		1,000	
		Загальна вартість проведення заходів	1,000	

Таблиця 4
Інтегральний показник ефективності удосконалення системи БЖД
Комплекси	Перелік заходів і-того комплексу (код заходу)	,
	
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10		
	Відносна оцінка j-того заходу з i-того комплексу 		
1	0,050	0,035	0,021	0,026	0,032	0,035	0,041				0,240	
2	0,019	0,017	---	0,024	0,012	0,022	---	0,029	0,025	0,019	0,167	
3	0,055	0,046	0,052	0,040	0,022	0,028	0,046	0,037			0,326	
4	0,022	---	0,026	0,024	0,035	---					0,108	
5	0,011	---	---	0,013	---	---	---	---	0,012		0,037	
Оптимальне значення інтегрального показника	0,856	

Таблиця 5
Ресурсна вартість проведення заходів з удосконалення системи БЖД, тис.грн
Комплекси	Перелікзаходів і-того комплексу (код заходу)	,
	Відносна оцінка	
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10			
	Вартість проведеня j-того заходу з i-того комплексу		опт.	план.	відх.	
1	31,5	28,5	14,0	8,0	31,0	32,0	18,0				163,0	0,296	0,240	5,605	
2	9,0	19,0	---	19,5	8,0	7,0	---	30,0	17,5	16,0	126,0	0,229	0,194	3,529	
3	15,0	17,5	9,0	31,0	---	10,5	27,0	33,5			143,5	0,261	0,326	-6,467	
4	11,5	---	29,0	22,0	23,0	---					85,5	0,155	0,147	0,817	
5	10,5	---	---	12,0	---	---	---	---	9,5		32,0	0,058	0,093	-3,484	
	Загальна вартість проведення заходів	550,0	1,000	1,000	---	

Значення коефіцієнта ефективності проведення j-го заходу з i-го комплексу qij може суттєво відрізнятись залежно від території. Тобто, замість коефіцієнта qij слід розглядати коефіцієнт , де t – індекс території, Т – кількість територій. У подібний спосіб необхідно змінити коефіцієнти M, Ni, ri, qij, xij, sij та ij.
У загальному випадку проведення конкретного заходу на межі сусідніх територій впливає на показники ефективності не тільки "власної" території, але й "чужої". У окремому випадку однорідного регіону, для території якого прийняте співвідношення , для всіх t  T отримуємо таке визначення показника ефективності удосконалення системи БЖД:  
,
де (t) – коефіцієнт пріоритетності t-ї території,  – коефіцієнт ефективності проведення i-го комплексу заходів на t-й території. У випадку однакової пріоритетності маємо: (1) = … = (T) = 1/T. 
Значення коефіцієнта (t) пріоритетності характеризує, з одного боку, рівень "занедбаності" території (оскільки потрібна значно ширший комплекс заходів), а з іншого – об’єктивну потребу уваги органів управління портфелями проектів, породжену зовнішніми випадковими чинниками. 
Аналогічно попередньому випадку, сформульовано задачу оптимізації структури заходів для групи регіонів. 
У випадку існування P регіонів і за припущення існування у кожному (p-му) з T(p) територій отримуємо таку постановку оптимізаційної задачі:
,                                  (3)
для розглянутого вище обмеження на використання обсягу виділених ресурсів. У задачі (3) індекс p визначає регіон, а коефіцієнт (p) – пріоритетність p-го регіону порівняно з іншими (0 < (p)  1), , причому, повинна виконуватись умова нормування . Загальна вартість проведення комплексу заходів у випадку задачі (3) визначається так: .
Наведену оптимізаційну задачу а також її розширені варіанти неможливо розв’язати стандартними методами лінійного та нелінійного програмування через надто велику її розмірність. Тому для успішного розв’язання пропонується використовувати методи комбінаторної оптимізації та поетапного звуження інтервалу екстремуму функції мети.
Для підтвердження правильності математичних моделей і алгоритмів, розроблених на їх основі, створено програмне забезпечення і проведено контрольні розрахунки за даними функціонування системи БЖД. Частина їх наведена у табл. 3-5. У процесі порівняння отриманих результатів використовувались лише ті показники, які на практиці застосовуються при реалізації заходів БЖД і отримані у процесі розв’язання відповідних задач.
Встановлено, що отримані результати числового експерименту збігаються зі значеннями реального ресурсного розподілу. А в багатьох випадках ці результати можуть використовуватись для мінімізації витрат, у першу чергу, фінансових ресурсів. 
Для виявлення граничних і аварійних режимів функціонування виробничих систем при виборі інформаційних технологій для опису структури і моделі функціонування досліджувався процес прийняття рішень. У результаті цього встановлено, що процес прийняття рішення можна розділити на такі фази:
1.	Опис альтернативних варіантів допустимих режимів функціонування та їх узгодження з цільовим завданням, оцінка їх досяжності при вибраній технології на ситуаційні задачі;
2.	Підготовка баз даних з технологічними параметрами, характеристиками ПНО і систем управління;
3.	Побудова оптимізаційної процедури для вибору ефективної стратегії управління у альтернативному інформаційному базисі.
Вибір інформаційної технології синтезу стратегій ґрунтується на використанні методології експертних систем, яка потребує побудови набору правил логічного виводу і прийняття рішень (рис. 7). Використовувалось дві стратегії виводу. Перша з них StratUV1 полягає у тому, що модель керується даними. А друга StratUV1 – у парадигмі, керованій ціллю задачі – управлінні в просторі станів. Відповідно до цього маємо такі етапи розв’язання:

Рисунок 7 – Схема побудови логічного виводу в кризових ситуаціях

1.	Узгодження характеристик задач з вимогами:
,
де dij – характеристики задачі (опис задачі); pij – імовірність відповідності характеристики задачі функціональним можливостям CFij системи; c – локальна ціль; f – ваговий коефіцієнт узгодження. 
2.	Вибір узгоджених альтернатив:
,
де j – простір альтернатив на розбитті цільового простору системи; n – довжина термінального інтервалу циклу управління, K – розмірність розбиття простору альтернатив.
3.	Відповідний вибір специфікацій S з A (загальний простір альтернатив на термінальному часі ліквідації НС) при обмеженнях AC, які виражають структуру цільового простору:

Розроблені також математичні моделі та системи моделей динаміки енергоактивних об’єктів, які описують структуру і динаміку функціонування ПНО в умовах виробництва. Математична модель ПНО необхідна для синтезу стратегій і алгоритмів управління, оцінювання якості стратегій і можливості координації режимів в граничних умовах за допомогою експертної системи, схема якої наведена на рис. 8.

Рисунок 8 – Схема комплексної експертної системи: 
КБЗЕ – комплексна база знань,  Ei – i-й експерт, Кi – і-та координуюча команда, BZ – навчальна база знань, ESit – пристрій відображення ситуації
Комплексна експертна система відображає інформаційні взаємозв’язки експертів-операторів та інформаційних структур при формуванні термінальних оперативних рішень, необхідних для ліквідації загроз.
У випадку складної корпоративної структури з просторовим розміщенням комплексна експертна система (рис. 8) для ефективного управління і координації функціонування повинна мати організацію компонентів для кожного типу технічної системи. Тоді інформаційна структура взаємозв’язків знаннєвих потоків даних, яка є основою ідентифікації структури і режиму ПНО, має такий вигляд (рис. 9).

Рисунок 9 – Структура взаємозв’язків знаннєвих потоків даних: 
ДР – джерело ресурсів; ВС – виробнича система; ОУ – об’єкт управління;  ДР1 – джерело енергоактивних внутрішніх ресурсів; ІЕ – інформація експерта; ДР2, ДР3 – дані про ресурсні потоки; БЗі – бази предметно-орієнтованих блоків технічних знань; НП – накопичувач продукції

У п’ятому розділі «Когнітивні моделі інтелектуальних процесів та логіко-математичні процедури формування стратегій поведінки оперативного персоналу в екстремальних умовах» досліджувались проблеми прийняття рішень в ієрархічних системах та моделі інтелектуального опрацювання даних оператором АСУ.
Когнітивна модель (рис. 10) відображає процеси опрацювання даних слабоструктурованою нейромережею свідомої і підсвідомої частини ядра “Я-системи” та їх взаємодію з різними підструктурами пам’яті оператора, які сформовані в процесі професійно-орієнтованого навчання.
Розглянуто ієрархію взаємодії “об’єкт управління ↔ АСУ ↔ оперативний персонал” з метою виділення інформаційних компонентів як базису для прийняття рішень на основі оцінки ситуацій, що випливає з потоку відібраних даних на термінальному інтервалі часу. 
При відхиленні від заданого режиму функціонування, якщо АСУ не справляється з формуванням управляючих дій, необхідне втручання оператора, при цьому він в своїй уяві повинен передбачати сценарій розвитку подій. З цього випливає, що оператору необхідно виконати низку інтелектуальних операцій:
•	виділити тенденцію розвитку траєкторії зміни режиму функціонування ПНО і оцінити наближення до аварійного чи граничного стану;
•	передбачити сценарій зміни розвитку подій і сформувати стратегію корекції чи координації;
•	отримати з пам’яті знання про логіко-математичну структуру предметно-орієнтованих компонентів ПНО, їх фізичну і енергетичну функцію на основі сформованих моделей в довготривалій пам’яті;
•	на основі накопичених знань і аналізу розробити послідовність необхідних команд і дій та оцінити їх наслідки. Ця операція відбувається на рівні свідомої когнітивної компоненти – «Я-системи»;
•	виконати дії згідно з ініціацією активності ядра когнітивної системи з допомогою відповідних впливів на керуючі елементи АСУ та оцінити результати і ризики.
У підсумку розділу сформульовано нову концепцію прийняття рішень в ІАСУ, визначено критерії вимог до оператора і його рис, що забезпечує прийняття конструктивних рішень ситуацій, розроблено структурні схеми функціонування ієрархічних систем, апробовано моделі і схеми дій на основі мереж Петрі, які є складовими компонентами процедур формування стратегій дій на основі інформаційних концепцій прийняття цільових рішень.

Рисунок 10 – Когнітивна модель інтелектуального опрацювання даних оператором АСУ:  S0, S0B1, S0B2 – звуковий, образний та тактильний сенсори; F, ,  – фізіологічні параметри стану організму ліквідатора; НП – нейропроцесор; ПОО – предметно-орієнтована область 
У шостому розділі «Ситуаційні моделі прийняття рішень та когнітивні аспекти тактико-психологічної підготовки пожежників» розроблено інформаційні технології оцінювання професійного рівня і інтелекту операторів для роботи в умовах ризику. 
Для розв’язання проблемної задачі оцінювання професійної придатності проведено декомпозицію як нормативної бази, так і характеристик та параметрів особи на логічну і функціональну компоненти та визначено критерії й ознаки, необхідні для побудови процедур класифікації.
Процедуру розв’язання задач на основі інформаційних концепцій можна відобразити у вигляді схеми, яка наведена у дисертаційній роботі.
У процесі тестування знань необхідно враховувати ті компоненти логічного мислення і знань, які необхідні для формування, прийняття та реалізації рішень в умовах надзвичайних ситуацій:
1.	Логічна структура представлення знань, його повнота та зв’язність (змістовна організація знань). 
2.	Здатність особи засвоїти логічну структуру організації знань.
3.	Здатність активно використовувати знання як підставу прийняття рішень для досягнення мети в ході процесу управління.
Тести для оцінювання інтелекту особи в сенсі сприйняття знань (предметно-орієнтованих) мають бути логічно і функціонально структурованими, щоб забезпечити їх ефективність в процесі професійного відбору, і відповідати таким вимогам: 
1.	Контрольні тести рівня засвоєння і цільового використання знань повинні бути ранжовані згідно з типом задач і рівнем повноважень особи. 
2.	Логічна та предметно-орієнтована структура знань, жорстка програма дій на досягнення мети визначається типами стратегій управління під час ліквідації загроз, аварій, НС.
3.	Механізми дозованого навчання в діалозі повинні бути функціонально та логічно структуровані згідно з профорієнтацією особи. 
4.	Механізми цілеорієнтованого самонавчання як основа підвищення інтелектуального рівня оператора повинні мати мотивацію.
5.	Механізми підсвідомого самонавчання на основі накопичення невпорядкованого досвіду мають забезпечувати здатність до структуризації даних і знань. 
Структура тестів повинна враховувати особливості процесів мислення особи оператора та його цілеорієнтації.
Досліджено вплив людського фактору на безаварійне управління в автоматизованих техногенних системах та регіональних структурах. Показано, що рівень підготовки персоналу не завжди забезпечує безаварійність роботи. Причинами аварій можуть бути такі:
–	відсутність системології управління в базі знань оператора;
–	помилки при прийнятті рішень в стресовому стані;
–	незнання особливості структури і функціонування технічних засобів;
–	невідповідність оперативно-управлінської структури новим задачам;
–	відсутність розробки ефективних моделей динаміки моделей агрегатів, блоків та стратегій їх управління як основи бази знань для формування цілеорієнтованих рішень;
–	відсутність комплексу математичних ситуаційних моделей об’єктів та причинно-наслідкових моделей факторів впливу на безпеку функціонування виробничих систем;
–	низький системний і математичний рівень методів оцінки та контролю режимів агрегатів та їх експертного супроводу;
–	неповнота стратегій прийняття управлінських рішень при управлінні об’єктом в граничних режимах навантаження через неадекватне відображення ситуації;
–	низький рівень психологічної підготовки оперативного і технічного персоналу для роботи в умовах екстремальних і надзвичайних ситуацій.
Використання властивостей елементарних графів зв’язку між елементами, які визначають інформаційну структуру об’єкта і параметри його стану, дає змогу відобразити інформаційну структуру мови опису задачі на розбиття простору станів та цільової управляючої системи. Це є інформаційною основою системи навчання і тестування осіб для відповідальної роботи в умовах надзвичайних ситуацій.
У сьомому розділі «Інформаційні технології забезпечення навчального процесу» досліджувались методи інформатизації освітнього напряму ДСНС, процес та аналіз результатів запровадження віртуального навчального середовища. Розроблена організація управління структури освітнього проекту та інформаційна модель взаємодії учасників. 
Інформаційну модель взаємодії учасників освітнього проекту системи забезпечення безпеки життєдіяльності можна змоделювати за допомогою моделі із використанням мереж Петрі. Граф мережі Петрі включав набір N = (S, Т, F). Тут: 
-	F – відношення інцидентності, яке має вигляд:
;
-	S = {s1, s2, s3} множина елементів: s1 – навчальні центри головних управлінь та робочих місць віддалених користувачів; s2 – шлюз локальної мережі ВНЗ; s3 – віртуальне навчальне середовище; 
-	Т = {t1, t2, t3, t4} – множина елементів:  t1 – реєстрація в мережі навчального центру головних управлінь; t2 – відкриття сайту; t3 – авторизація в віртуальному навчальному середовищі; t4 – результати навчання в віртуальному навчальному середовищі. 
Побудована мережа Петрі дає уявлення про процеси, які відбуваються під час реалізації освітнього проекту, про стани, які можливі в системі, та дії учасників проекту. Для дистанційного навчання у рамках розробленої освітньої системи використовуються ресурси навчальних центрів головних управлінь ДСНС. Більшість з них обладнані сучасними комп’ютерними класами з доступом до Інтернету. За такої ситуації фахівець, який навчається за дистанційною формою, отримує доступ до навчальної інформації через навчальний центр Головного управління ДСНС України у своєму регіоні.
Розроблена і впроваджена архітектура програмних засобів Віртуального Університету (програмно-апаратний комплекс підтримки навчального процесу у Львівському державному університеті безпеки життєдіяльності) складається з систем, що розповсюджуються безкоштовно.
Ефективність використання Віртуального Університету обумовлена, передусім, прискореним відпрацюванням і впровадженням інформаційних технологій шляхом використання "відкритих" інструментальних засобів, перевірених світовою практикою, а також забезпеченням ефективного доступу до електронних навчальних матеріалів у зручний для слухача час. Запропонована методика забезпечує підвищення якості навчання, з одного боку, завдяки залученню найбільш підготованих до цього викладачів і спеціалістів високого класу а, з іншого боку, корекції (адаптації) технологій навчання залежно від рівня підготовки і психологічних особливостей слухачів.
Запропоновано підходи до проектування комп’ютерного тренажера для відпрацювання тактичних навичок з ліквідації пожежі у житловому секторі, зокрема, розроблено формально-логічні моделі проектування комп’ютерних тренажерів відпрацювання тактичних навиків рятувальника під час ліквідації пожежі у житловому секторі, які дають змогу забезпечити автоматизацію зміни інформації для подальшого вдосконалення, а також врахувати місце виникнення пожежі.

ОСНОВНІ РЕЗУЛЬТАТИ РОБОТИ І ВИСНОВКИ
На основі проведених теоретичних та експериментальних досліджень вирішено важливу науково-прикладну проблему в галузі інформаційних технологій – розроблено ієрархічні моделі термінальних систем, які формуються для ліквідації надзвичайних ситуацій на потенційно-небезпечних об’єктах, та створено інформаційні технології для побудови або вибору стратегій прийняття рішень відповідальними особами при оперативному управлінні в екстремальних умовах НС.
При цьому отримано такі нові результати:
1.	Проаналізовано методи організації складних ієрархічних систем з впорядкованою структурою та динаміку потенційно-небезпечних процесів при появі джерел загроз з різними рівнями небезпеки, встановлено причини відхилення траєкторії руху цих процесів до появи аварійних ситуацій, що дало змогу виявити недоліки в таких структурах, а також виробити стратегії дій для приведення їх до локальної та глобальної мети функціонування. 
2.	На основі сумісного використання елементів системного аналізу ієрархічних енергоактивних систем та застосування теорії категорій розроблено метод концептуалізації структури таких систем, який забезпечив оперативну ідентифікацію потенційно-небезпечних об’єктів та об’єктів підвищеної небезпеки.
3.	Розроблено моделі координаційного управління техногенними енергоактивними системами, що дало можливість засобами ідентифікації причинно-наслідкових зв’язків забезпечити оптимізацію структури потенційно-небезпечних об’єктів та її інтеграцію у термінальну технологічну систему для ліквідації НС; 
4.	Для забезпечення формування стратегій протидії виникненню аварійних ситуацій розроблено інформаційні причинно-наслідкові моделі формування факторів впливу на потенційно-небезпечні об’єкти, які враховують дію на хід технологічного процесу, канали інформаційного обміну даними та атаки на процесори управління.
5.	Розроблено концепцію створення стратегій управління техногенними комплексами, яка завдяки інтеграції структур оперативно-рятувальних підрозділів  та потенційно-небезпечних об’єктів, мінімізує ризик виникнення аварійних ситуацій в граничних режимах функціонування.
6.	Розроблено когнітивні моделі поведінки оперативного персоналу оперативно-рятувальних підрозділів в умовах НС на основі аналізу процесів психологічного мислення при інтелектуальному опрацюванні даних. Це стало підґрунтям формування навчальних планів підготовки фахівців для активного засвоєння предметно-орієнтованих знань з ліквідації НС;
7.	Розроблена інформаційна технологія побудови моделі потенційно-небезпечних об’єктів ієрархічної техногенної системи завдяки використанню протягом термінального циклу процедури ідентифікації динаміки перебігу НС дає можливість розширення знань про режими функціонування об’єкта в екстремальних ситуаціях.
8.	Розвинена інформаційна технологія для побудови моделей просторової структури техногенних систем з ПНО, яка на основі використання мультимедійного представлення аварійної ситуації забезпечила можливість синтезу процедур і стратегій оперативного координаційного управління процесом ліквідації НС.
9.	Отримав подальший розвиток метод побудови процедури інтеграції структури ДСНС у АСУ техногенними комплексами з ПНО, який на основі координаційних стратегій забезпечує зменшення ризиків виникнення аварій та дає можливість скоротити тривалість їх ліквідації.
10.	Вдосконалено метод формування проблемно-орієнтованих знань для ефективної координації управляючих дій в процесі ліквідації НС, що забезпечило можливість розроблення ефективних навчальних планів та тренажерів для спеціальної підготовки керівників ліквідації НС. 
11.	Вдосконалено когнітивну модель структуризації знань, які формуються у свідомій та підсвідомій пам’яті нейроструктури фахівця з ліквідації НС, яка завдяки покращенню процесу засвоєння знань, дає змогу їх ефективно використовувати в процесі прийняття рішень у стресових умовах.
12.	Вдосконалено модель навчання ліквідаторів, яка забезпечує підвищення психологічної стійкості до стресових ситуацій завдяки використанню розроблених системних методів відображення ситуацій в процесі навчання.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ
1.	Рак Т. Є. Ситуаційні моделі прийняття рішень та когнітивні аспекти тактико-психологічної підготовки пожежників / Моделювання та інформаційні технології. Зб. наук. пр. ІПМЕ НАН України. – Вип.63. – К.: 2012. – С. 206-213. 
2.	Рак Ю. П. Пути усовершенствования профессиональной подготовки специалистов подразделений МЧС с использованием информационно-телекоммуникационных технологий / Ю.П.Рак, О.Б.Зачко, Т.Є.Рак // Управляющие системы и машины. – 2011. – № 4. – С. 37-43.
3.	Рак Т. Є. Аналіз кризових ситуацій в активних ієрархічних системах з розмитою структурою / Моделювання та інформаційні технології. Зб. наук. пр. ІПМЕ НАН України. – Вип.64. – К.: 2012. – С. 202-207. 
4.	Грицюк Ю. І. Математичні моделі управління портфелями проектів з удосконалення системи безпеки життєдіяльності / Ю.І.Грицюк, І.О.Малець, Т.Є.Рак //Комп’ютерні науки та інформаційні технології: Вісник Національного університету „Львівська політехніка”. – 2010. – № 672. – С.110-119.
5.	Рак Т. Є. Інформаційні технології оцінки професійного рівня і інтелекту операторів для роботи в умовах ризику // Зб. наук. пр. ІПМЕ НАН України. – Вип.62. – К.: 2012. – С. 202-207. 
6.	Рак Т. Є. Інформаційні технології контролю стану активних виробничих систем в екстремальних ситуаціях // Зб. наук. пр. ІПМЕ НАН України. – Вип.63. – К.: 2012. – С. 189-195. 
7.	Сікора Л. С. Когнітивні моделі формування рішень в умовах оперативного управління при надзвичайних ситуаціях / Сікора Л.С., Ткачук Р.Л., Рак Т.Є., Назаренко О.М. // Зб. наук. пр. ІПМЕ НАН України. – Вип.64. – К.: 2012. – С. 105-118. 
8.	Сікора Л. С. Формування причинно-наслідкових зв’язків при оцінці динамічних термінальних ситуацій в потенційно-небезпечних об’єктах / Сікора Л.С., Ткачук Р.Л., Рак Т.Є., Якимчук Б.Л. // Зб. наук. пр. ІПМЕ НАН України. – Вип.65. – К.: 2012. – С. 105-118. 
9.	Сікора Л. С. Логіко-когнітивна структура операційних стадій розв’язання задач управління ПНО / Сікора Л.С., Ткачук Р.Л., Рак Т.Є., Кунченко-Харченко В.І. // Зб. наук. пр. ІПМЕ НАН України. – Вип.67. – К.: 2013. – С. 148-157. 
10.	Сікора Л. С. Інформаційні причинно-наслідкові моделі дії факторів загроз на енергетично-активні потенційно-небезпечні агреговані об’єкти / Сікора Л.С., Ткачук Р.Л., Рак Т.Є. // Моделювання та інформаційні технології. Зб. наук. пр. ІПМЕ НАН України. – Вип.65. – К.: 2012. – С. 134-145.
11.	Сікора Л. С. Когнітивні моделі інтелектуальних процесів та логіко-математичні процедури формування стратегій поведінки оперативного персоналу в екстремальних умовах / Сікора Л.С., Ткачук Р.Л., Рак Т.Є. // Моделювання та інформаційні технології. Зб. наук. пр. ІПМЕ НАН України. – Вип.66. – К.: 2012. – С. 118-137.
12.	Рак Т. Є. Інформаційна структура базових знань для прийняття рішень в надзвичайних ситуаціях як основа розробки тестів / Рак Т.Є., Ткачук Р.Л., Сікора Л.С., Сорочич М.П., Кунченко-Харченко В.І. // Моделювання та інформаційні технології. Зб. наук. пр. ІПМЕ НАН України. – Вип.67. – К.: 2013. – С. 146-159.
13.	Рак Т. Є. Інформаційні і системні технології структуризації ієрархічних систем для забезпечення підтримки рішень при ліквідації надзвичайних ситуацій / Рак Т.Є., Ткачук Р.Л., Сікора Л.С., Якимчук Б.Л., Кунченко-Харченко В.І. // Моделювання та інформаційні технології. Зб. наук. пр. ІПМЕ НАН України. – Вип.68. – К.: 2013. – С. 151-170.
14.	Ковалишин В. В. Оптимизация технологических процессов при проектировании высокоэффективных сложных систем управления пожарно-спасательными подразделениями/ В.В.Ковалишин, Ю.П.Рак, Т.Е.Рак С.Д.Синельников //Пожарная безопасность. Научно-технический журнал. – 2008. – №2– C. 107-113.
15.	Рак Ю. П. Підходи до формування портфелю проектів вдосконалення системи безпеки життєдіяльності / Ю.П.Рак, О.Б.Зачко, Т.Є.Рак // Управління проектами та розвиток виробництва: зб. наук. пр. – Вип. 3(27) – 2008. – С. 26-31.
16.	Сікора Л. С. Координаційне діалогове управління проектами на верхньому рівні системної ієрархії в умовах надзвичайних ситуацій/ Л.С.Сікора, І.О.Малець, Т.Є.Рак // Вісник Львівського державного університету безпеки життєдіяльності. – 2008. – № 2. – С. 97-103. 
17.	Рак Ю. П. Оптимізація структури портфелю проектів в системі забезпечення безпеки життєдіяльності / Ю.П.Рак, О.Б.Зачко, Т.Є.Рак // Управління проектами та розвиток виробництва: зб. наук. пр. – Вип. 4(28) – 2008. – С. 26-31.
18.	Рак Ю. П. Управління проектами пожежогасіння віддалених зон шляхом оптимізації топологічних схем / Ю.П.Рак, О.Б.Зачко, Т.Є.Рак // Комп’ютерні системи та мережі: Вісник Національного університету „Львівська політехніка”. – 2008. – № 630. – С.97-102. 
19.	Рак Ю. П. До проблеми прогнозування та прийняття рішень в галузі надзвичайних ситуацій / Ю.П.Рак, Т.Є.Рак // Науковий вісник Українського науково-дослідного інституту пожежної безпеки МНС України. – Київ, 2006. – Вип.2 (14) – С. 17-21.
20.	Рак Ю. П. Інформатизація технологічних процесів при проектуванні сучасної системи управління підрозділами МНС / Ю.П.Рак, М.М.Козяр, Т.Є.Рак // Пожежна безпека: зб. наук. пр. ЛДУБЖД, УкрНДІПБ МНС України –  Львів, 2006. – № 9. – C. 9-12.
21.	Лозинський О. Ю. Геометричні засоби визначення раціональних параметрів регульованих систем/ О.Ю.Лозинський, Є.В.Мартин, В.В.Козуб, Т.Є.Рак // Науковий вісник Українського науково-дослідного інституту пожежної безпеки МНС України. – Вип.1 (15) – Київ, 2007. – С. 129-137.
22.	Рак Ю. П. Механізми формування регіональних портфелів проектів удосконалення безпеки життєдіяльності / Ю.П.Рак, О. Б.Зачко, Т.Є.Рак, Т.Б.Брич // Вісник ЛДУ БЖД. – 2009. № 3. – С. 8–15.
23.	Грицюк Ю. І. Структурні компоненти задачі оптимального управління процесом боротьби з лісовими пожежами / Ю.І.Грицюк, І.О.Малець, Т.Є.Рак // Наукові праці Лісівничої академії наук України: зб. наук. пр. – Львів: РВВ НЛТУ України. – 2010. – Вип. 8. – С.171-174
24.	Грицюк Ю. І. Особливості розв’язання задачі оптимального управління процесом ліквідації лісових пожеж / Ю.І.Грицюк, І.О.Малець, Т.Є.Рак // Пожежна безпека. Зб. наук. пр. ЛДУБЖД, УкрНДІПБ МНСУ - № 17 - Львів, 2010. - С. 51-57.
25.	Кузик А.Д. Методи знаходження оптимального місця розташування пожежно-рятувальних підрозділів / А.Д.Кузик, Т.Є.Рак, О.М.Трусевич // Пожежна безпека. Зб. наук. пр. ЛДУБЖД, УкрНДІПБ МНСУ – Львів, 2006. – №.8. – С. 86-90.
26.	Рак Ю. П. Класифікація пожежної та аварійно-рятувальної техніки: сучасні підходи/ Ю.П.Рак, Т.Є.Рак, С.Д.Синельніков // Вестник Херсонського государственого технического университета. – Херсон: ХНТУ, 2007. – Вып. 2 (28). – С. 286-291.
27.	Павич Н. Я. Метод і засоби інформаційної підтримки пожежно-рятувального автомобіля / Н.Я.Павич, Т.Є.Рак // Вісник Національного університету “Львівська політехніка”: Комп’ютерні науки та інформаційні технології. – Львів, 2009. – № 663 – С. 210-215.
28.	Мартин Є. В. Графічна складова підготовки фахівців з інформаційної безпеки/ Є.В.Мартин, Т.Є.Рак, А.Г.Ренкас, В.В.Козуб // Прикладна геометрія та інженерна графіка. Міжвід. Наук.-техн. збірник. Вип. 85. – Київ, 2010. – С. 49-53.
29.	Рак Т. Є. Методичні аспекти проведення польової навчальної практики з ландшафтної екології / Т.Є.Рак, В.В.Карабин // Вісник Львівського державного університету безпеки життєдіяльності. – 2012. – № 6. – С. 190-195. 
30.	Рак Т. Є. Стратегії ліквідації кризових ситуацій в активних ієрархічних системах // XXXI науково-технічна конференція «Моделювання»: тези конференції, 11-12 січня 2012 р., м. Київ. – Львів: ПП «СТІП». – 2012. – С. 53.
31.	Рак Ю. П. Семантична мережа, як основа моделювання системної динаміки розвитку надзвичайної ситуації/ Ю.П.Рак, О.Ю.Микитів, Т.Є.Рак // Тези доповідей VIII міжнародної конференції «Управління проектами у розвитку суспільства». Тема: Управління проектами приватно-державного партнерства з метою стабілізації розвитку України. – К.: КНУБА, 2011. – С. 178-180.
32.	Рак Ю. П. Інформаційні технології в умовах регіональної освіти в турбулентному оточенні: проектний підхід / Ю.П.Рак, В.О.Скакун, О.Б.Зачко, Т.Є.Рак // Інформаційно-телекомунікаційні технології в сучасній освіті: досвід, проблеми, перспективи: зб. наук. пр. Частина 1. – Львів: ЛДУ БЖД, 2009. – С.238-244
33.	Малець І. О. Інформаційний аналіз структурних компонент надзвичайних ситуацій / І.О.Малець, Ю.І.Грицюк, Т.Є.Рак // Інтелектуальні системи прийняття рішень та проблеми обчислювального інтелекту: Міжнар. наук. конф. Том 2. – Херсон: ХНТУ, 2011. – С. 62–67.
34.	Грицюк Ю. І. Комбінаторні методи прийняття рішень з удосконалення системи безпеки життєдіяльності/ Ю.І.Грицюк, І.О.Малець, Т.Є.Рак //Інтелектуальні системи прийняття рішень та проблеми обчислювального інтелекту : Матер. Міжнар. наук. конф. [зб. наук. праць у 2-ох т.], 17-21 травня 2010 р., м. Євпаторія. – Херсон : Вид-во ХНТУ. – 2010. – Т. 1. – С. 178-182.
35.	Зачко О. Б. Інформаційно-аналітична система моніторингу екологічно сталого розвитку регіонів України/ О.Б. Зачко, Т.Є.Рак // Проблеми зниження ризику виникнення надзвичайних ситуацій в Україні: Матеріали Всеукраїнської наук.-практ. конф. – Київ: УкрНДІПБ МНС України, 2006. – С. 18-22.
36.	Дунець Р. Б. Використання нейронних мереж при обґрунтуванні регіональних портфелів проектів удосконалення безпеки життєдіяльності / Р.Б.Дунець, Ю.П.Рак, О.Б.Зачко, Т.Є.Рак // Сучасні комп’ютерні системи та мережі: розробка та використання: матеріали 4-ої Міжнародної науково-технічної конференції ACSN-2009. – Львів: НВФ "Українські технології", 2009. – С. 278-280.
37.	Грицюк Ю. І. Аналіз можливостей телекомунікацій в умовах надзвичайних ситуацій / Ю.І. Грицюк, Т.Є.Рак, І.О.Малець // Информационные технологии и информационная безопасность в науке, технике и образовании «Инфотех-2011»: Матер. Междун. научно-практ. конф. [зб. наук. праць ], 5-10 сентября 2011 г., г. Севастополь : Вид-во СевНТУ. – 2011.  – С. 204-205.
38.	Скакун В. О. Идентификация и оценка угроз техногенной и природной безопасности / В.О.Скакун, Ю.П.Рак, О.Б.Зачко, Т.Є.Рак // Чрезвычайные ситуации: предупреждение и ликвидация Сборник тезисов докладов V Международной научно-практической конференции. – Минск:, 2009. – С. 106-108.
39.	Рак Ю. П. Информационные технологии проектирования высокоэффективных технологических линий, эксплуатируемых в чрезвычайных ситуациях/ Ю.П.Рак, Т.Е.Рак // Чрезвычайные ситуации: предупреждение и ликвидация: Сборник тезисов докладов IV Международной научно-практ. конф. В 3 т. Т. 3 / Ред. кол.: Э.Р.Бариев и др. – Мн., 2007. – 147-148
40.	Зачко О. Б. Шляхи інформатизації освітнього напряму МНС України / О.Б.Зачко, Т.Є.Рак // Образование и виртуальность – 2006. Сб. науч. тр. 10-й международной конф. УАДО / Под. общ. ред. В.А.Гребенюка, Др. Киншука, В.В.Семенца. – Харьков-Ялта: УАДО, 2006. – С. 27-33.
41.	Зачко О. Б. Использование Web-технологий в подготовке специалистов по направлению «Пожарная безопасность» / О.Б.Зачко, Т.Е.Рак // Образование и виртуальность – 2007. Сб. науч. тр. 11-й Международной конф. УАДО / Под общ. ред. В.А. Гребенюка, Др. Киншука, В.В. Семенца. – Харьков-Ялта: УАДО, 2007. – С.170-176.
42.	Рак Т.Є. Використання мультимедійних технологій під час вивчення спеціальних дисциплін / Т.Є.Рак, І.О.Малець, Ю.Л.Кудринський, О.Г.Доценко, Р.Ю. Кацуляк // Інформаційно-телекомунікаційні технології в сучасній освіті: досвід, проблеми, перспективи: Зб. наук. пр. – Львів: ЛДУ БЖД, 2006. – С.278-283.
43.	Козяр М. М. Using of information technologies for realization of the continuous education concept / М.М.Козяр, Т.Є.Рак, А.Г.Ренкас // New information technologies in education for all. Proceeding of the I-th International Conference ITEA 2006. – Kyyv: IRTC, 2006. – P. 477-482.
44.	Зачко О. Б. Игровые методы обучения в виртуальной среде Moodle / О.Б.Зачко, Т.Є.Рак // Образование и виртуальность – 2009. Сборник научных трудов 12-й конф. УАДО. Под общ. ред. В.А. Гребенюка и В.В. Семенца. – Харьков-Ялта: УАДО, 2009. – С. 120-124
45.	Лясковська С. Є. Моделювання технічних систем з нечітко визначеними параметрами / С.Є.Лясковська, Т.Є.Рак, І.О.Малець // Інтелектуальні системи прийняття рішень та проблеми обчислювального інтелекту : матер. Міжнар. наук. конф. [зб. наук. праць ], 27-31 травня 2012 р., м. Євпаторія. – Херсон : Вид-во ХНТУ. – 2012. – С. 164-168.
46.	Придатко О.В. Інтерактивні діалогові системи тестування при підготовці фахівців цивільного захисту / О.В.Придатко, А.Г.Ренкас, Т.Є.Рак, М.І.Сичевський // Інформаційно-телекомунікаційні технології в сучасній освіті: досвід, проблеми, перспективи: Зб. наук. пр. Ч. 2. – Львів: ЛДУ БЖД, 2012. – С.48-52.
47.	Рак Ю. П. Методика прогнозування викиду небезпечних хімічних речовин при аваріях на промислових об’єктах і транспорті / Ю.П.Рак, Т.Є.Рак // Матеріали 12-ої Всеукраїнської науково-практичної конференції рятувальників. Київ: ІДУЦЗ НУЦЗУ, 2010. – С. 371-374
48.	Зачко О. Б. Внедрение информационных технологий в процесс подготовки специалистов сферы гражданской защиты / О.Б.Зачко, Т.Е.Рак, М.И.Парфьонов // Инновационные технологии защиты от чрезвычайных ситуаций: сб. тезисов докладов международной наук.-практ. конференции. Минск: Командно-инженерный институт МЧС Республики Беларусь, 2008. – С. 111-113.
49.	Rak T. Interactive methods of preparation of specialists for fire and safety service / Y.Rak, T.Rak, І.Malets, А. Renkas // Tendencje rozwojowe w technikach ratowniczych i wyposażeniu technicznym. – Krakow, 2006. – P. 128-130.
50.	Рак Ю. П. Новітні інформаційно-телекомунікаційні технології в дистанційному навчанні / Ю.П.Рак, Т.Є.Рак, С.Д.Синельніков // Проблеми застосування інформаційних технологій, спеціальних технічних засобів у діяльності ОВС, навчальному процесі, взаємодії з іншими службами. Матеріали науково-практичного семінару 7 грудня 2007 року. – Львів: Львівський державний університет внутрішніх справ, 2007. – 228 с.
51.	Зачко О. Б. Моделювання часу ліквідації пожежі в житлових приміщеннях / О.Б.Зачко, Ю.П. Рак, Т.Є.Рак В.М.Скомаровський // Пожежна безпека – 2009: збірник тез доповідей IX міжнародної науково-практичної конференції. –Львів: ЛДУ БЖД, 2009. – С. 253-255
52.	Рак Ю. П. Новітні інформаційні технології в забезпеченні пожежної безпеки/ Ю.П.Рак, Т.Є.Рак, С.Д.Синельніков //Пожежна безпека – 2007: Мат. міжнар. наук.-практ. конф. – Черкаси: АПБ ім. Героїв Чорнобиля, 2007. – с. 185-186
53.	Рак Ю. П. Автоматизація формування та публікації на web-порталі МНС України інформації щодо подолання наслідків Чорнобильської катастрофи: проектний підхід / Ю.П.Рак, Р.Б.Дунець, О.Б.Зачко, Т.Є.Рак // Сучасні комп’ютерні системи та мережі: розробка та використання. Матеріали 5-ої Міжнародної науково-технічної конференції ACSN-2011. – Львів: НФК «Українські технології». – 2011. – С. 206-207.

Анотація
Рак Т. Є. Ієрархічні моделі та інформаційні технології оперативного управління в умовах надзвичайних ситуацій. – Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.13.06 – інформаційні технології. – Національний університет «Львівська політехніка», Львів, 2013.
Дисертація присвячена вирішенню актуальної науково-прикладної проблеми розроблення ієрархічних моделей термінальних систем, які формуються для ліквідації надзвичайних ситуацій (НС) на потенційно-небезпечних об’єктах та синтезу інформаційних технологій з метою побудови або оптимального вибору стратегій прийняття рішень при оперативному управлінні в умовах НС. 
Показано, що ефективним шляхом вирішення завдань ліквідації НС є інформаційний аналіз структурних компонентів НС, особливо, їх передкризового стану і траєкторій руху до погіршення чи покращення та автоматизація і координація всіх етапів процесу ліквідації НС.
Проаналізовано методи організації складних ієрархічних систем з впорядкованою структурою на основі декомпозиції стратегічних цілей на локальні з визначенням класу допустимих управлінь та динаміку потенційно-небезпечних процесів, встановлено причини відхилення траєкторії руху цих процесів до появи аварійних ситуацій, що дало змогу виробити стратегії координаційного управління в умовах підвищеного ризику та небезпеки.
Розглянуто дії причинно-наслідкових факторів на агрегованих потенційно-небезпечних об’єктах, показана роль оперативного персоналу при їх дії. Доведено, що для успішного розв’язання задач ліквідації НС необхідна відповідна інформаційна, когнітивна, психологічна та професійна підготовка персоналу. 
Запропоновано підходи до ефективного використання інформаційних технологій розвитку регіональної освіти з підготовки пожежного-рятувальника, шляхи підвищення ефективності функціонування регіональної освіти. 
Ключові слова: надзвичайна ситуація, потенційно-небезпечний об’єкт, інформаційні технології, ієрархічна система.

АННОТАЦИЯ
Рак Т.Е. Иерархические модели и информационные технологии оперативного управления в условиях чрезвычайных ситуаций. – Рукопись.
Диссертация на соискание научной степени доктора технических наук по специальности 05.13.06 – информационные технологии. – Национальный университет «Львовская политехника», Львов, 2013.
Диссертация посвящена решению актуальной научно-прикладной проблемы создания иерархических моделей терминальных систем, формирующихся для ликвидации чрезвычайных ситуаций (ЧС) на потенциально опасных объектах (ПОО), и синтеза информационных технологий для построения или оптимального выбора стратегий принятия решений ответственными лицами при оперативном управлении в условиях ЧС, а также созданию системных и когнитивных моделей повышения уровня знаний в процессе подготовки специалистов по ликвидации ЧС. 
Показано, что в процессе ликвидации ЧС перед подразделениями Государственной службы Украины по ЧС (ГСЧС) возникает потребность выявления источника угроз и уровня его опасности, установления причины появления ЧС, потенциальных путей распространения и длительности. Эффективным путем решения задач ликвидации ЧС является информационный анализ ее структурных компонентов, особенно предкризисного состояния и траекторий движения к ухудшению или улучшению, а также автоматизация и координация всех этапов процесса ликвидации ЧС:
Проанализированы методы организации сложных иерархических систем с упорядоченной структурой на основе декомпозиции стратегических целей на локальные с определением класса допустимых управлений и динамики потенциально опасных процессов при появлении источников угроз. Установлены причины отклонения траектории движения этих процессов к появлению аварийных ситуаций, что дало возможность обнаружить наиболее проблемные места в таких структурах, а также выработать стратегии координационного управления в условиях повышенного риска и опасности, основная цель которых заключается в прогнозировании появления потенциальных источников угроз и их устранении, а также в ликвидации ЧС в краткие сроки с наименьшими затратами сил и средств.
Предложена топологическая схема пожаротушения отдаленных зон территории с использованием распараллеливания, которая сократила время следования подразделений к месту пожара приблизительно в два раза и, следовательно, уменьшила площадь охватывания пожаром. 
Рассмотрены концепции действия причинно-следственных факторов на агрегированных ПОО, показана роль оперативного персонала (ОП) при их действии. Проанализированы модели и схемы действий на основе сетей Петри, которые являются составными компонентами процедур формирования стратегий действий на основе информационных концепций принятия целевых решений.
Для успешного решения задач ликвидации ЧС, кроме соответствующих ресурсов, необходима адекватная информационная, когнитивная, психологическая и профессиональная подготовка персонала ГСЧС. Разработанны информационные технологии оценки профессионального уровня и интеллекта операторов для работы в условиях риска. 
Установлено, что актуальным заданием в управлении портфелями проектов усовершенствования системы БЖД является распределение ограниченного объема ресурса, при котором реализация неполного комплекса мероприятий даст возможность если не усовершенствовать ее, то хотя бы поддерживать на должном уровне. Разработана их математическая формулировка, сущность которой заключается в выборе такой оптимальной структуры мероприятий, реализация которых в значительной мере улучшит эффективность усовершенствования системы БЖД при условии ограниченного объема ресурсов для отдельно взятой территории или группы территорий.
Разработаны методы эффективного использования информационных технологий развития регионального образования по подготовке пожарных, пути повышения эффективности функционирования регионального образования. 
Ключевые слова: чрезвычайная ситуация, потенциально опасный объект, информационные технологии, иерархическая система.

Abstract
Rak T.Y. Hierarchical models and information technologies of operative management in the conditions of emergencies. The manuscript.
The thesis for scientific degree of doctor of engineerings sciences in speciality 05.13.06 – information technologies. The L’viv Polytechnic National University, L’viv, 2013.
The dissertation is devoted the solution of the up-to-date scientific and applied issue of formulization of hierarchical models of the terminal systems which are formed for liquidation of emergency situations (ES) on potentially dangerous objects (PDO) and synthesis of information technologies for a construction or optimum choice of strategies for accepting decisions by responsible people with operative management in case of emergency situations ES, and also making  systemic and cognitive models of improving the knowledge in the educational process of training rescuers who function in the conditions of uncertainty. 
The effective way of solving tasks of liquidation of ES is shown which is an informative analysis of structural components of ES, especially its before crisis state and motion trajectories to a worsening or an improvement, automation and co-ordination of all process stages of liquidation of ES:
Methods of organization of difficult hierarchical systems with a well-organized structure on the basis of the decomposition of strategic aims into local with the determination of a class of possible managements and dynamics of potentially dangerous processes in case of occurring sources of threat. The reasons of rejecting trajectory motion of these processes to occurrence of emergency situations, which gave an opportunity to make strategies of coordinating management in the conditions of increased risk and danger, are determined.
The conceptions of action of cause and consequence factors on aggregated PDO are considered. The role of operative staff is shown. The relevant informative, cognitive, psychological and professional training of staff is needed for a successful solution of tasks of liquidation of ES. Information technologies of estimation of professional level and intellect of operators for work in case of risk are considered. 
The up-to-date task in management of portfolio projects with the improvement of the system of life safety is a distribution of limited resource whose realization of incomplete complex of measures will give an opportunity not only to improve it but support it on a good level is set up. 
The approaches to effective using of information technologies development of regional education of training rescuers and ways of increasing of functioning efficiency of local education are offered. 
Key words: emergency situation, potentially dangerous objects, information technologies, hierarchical system.