Ієрархічні моделі та інформаційні технології оперативного управління в умовах надзвичайних ситуацій

Abstract

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. 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. 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 coordination 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 occur¬rence 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.