1.9 И.Ф. Юрченко

И.Ф. Юрченко
ПРИНЦИПЫ РАЗРАБОТКИ СИСТЕМЫ ПОДДЕРЖКИ РЕШЕНИЙ ПО
ТЕХНИЧЕСКОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ ГИДРОМЕЛИОРАТИВНЫХ СИСТЕМ
Москва, ВНИИГиМ
Принятие решений относятся к важнейшему этапу управленческой деятельности, во
многом определяющем ее эффективность. Решения по управлению эксплуатацией
мелиоративных систем осуществляются на трех организационных уровнях управления:
стратегическом, тактическом и оперативном, каждый из которых характеризуется своим
перечнем проблем и задач. Вопросы информационной и технической поддержки
вышеуказанных многоаспектных и многовариантных решений становится все актуальнее.
С массовым внедрением компьютерных систем практически во все сферы
жизнедеятельности человека появились новые возможности для реализации
информационных технологий управления. В зависимости от технологии связывания
информации можно выделить четыре типа управляющих информационных систем:
информационно-справочная система (ИСС); диагностическая или экспертная система
(ЭС); система поддержки принятия решений (СППР); автоматическая информационная
система (АИС). Организационные уровни управления определяют типы требующихся
информационных систем: более высокая категория информационной системы
соответствует более низкому уровню управления. Так, АИС не подходят для
руководителей высшего уровня и более пригодны на оперативном уровне (например,
автоматизация процедур гидрометрии и водоучета). Руководители тактического уровня
управления, которым нужно выбирать альтернативу, нуждаются в информационных
системах, способных отвечать на вопросы «что, если» и «что самое лучшее».
Руководители высшего уровня нуждаются в более общей агрегированной информации для
установления целей формирования политических программ. Им
требуются
информационные системы для ответов на вопросы типа «что» и «что, если». На практике
для них, как правило, достаточно установки системы категории информационно –
советующей с хорошими интерфейсными возможностями. Для людей, принимающих
решения, важно знать используемую ими категорию информационной системы во
избежание получения отказов от системы на необрабатываемые запросы, что обычно
приводит к конфликтам с разработчиками информационных систем.
Для повышения эффективности управления эксплуатацией гидромелиоративных
систем, обеспечивающих экологическую устойчивость и продуктивность мелиорируемых
земель,
ВНИИГиМом разработана компьютерная информационная технология,
реализуемая в среде СППР «РЕМЭКС».
Под технической эксплуатацией понимается часть эксплуатации, включающая
поддержание систем в работоспособном состоянии и их совершенствование [3].
Поддержание систем в работоспособном состоянии заключается в техническом
обслуживании и ремонте. Совершенствование систем осуществляется путем их
реконструкции на основе научно-производственных исследований.
Задачей разработанной информационной системы тактического уровня управления
является поддержка принятия решения при составлении планов и графиков технического
ухода и ремонта, обеспечивающих оптимальное использование финансовых, материальнотехнических и трудовых ресурсов при заданных режимах функционирования системы,
обусловленных конкретной природно-хозяйственной ситуацией.
Особенности СППР:- выработка решений по результатам итерационного процесса;
ориентация на решение плохо структурированных задач; использование математических
моделей и методов решения задач на их основе; направленность на непрофессионального
пользователя; высокая адаптивность. Методология
создания «РЕМЭКС» (рис. 1)
включает вопросы: компьютерного моделирования принятия управленческих решений;
решения задачи многоцелевого управления ресурсами; базовых технологических решений
по созданию СППР по технической эксплуатации гидромелиоративных систем.
В составе методологии решения задачи многоцелевого управления ресурсами при
технической эксплуатации гидромелиоративных систем предложен оригинальный подход
к решению существенной и комплексной проблемы планирования эксплуатационных
мероприятий.
Первый аспект подхода связан с пространственным разделением
территории
системы
по
уровням
управления.
Второй,
определяемый
многокритериальностью проблемы, - с нахождением приемлемого компромисса между
конкурирующими социальными, экономическими и экологическими целями. Комбинация
многоуровневых и мульти дисциплинарных целей представляет ключевой момент
методологии предлагаемого подхода.
Технология компьютерной поддержки решений комплексных проблем эксплуатации
объектов мелиорации является сложной структурой, требующей для своего создания
системного подхода.
Одним из важнейших принципов системного подхода, используемого при создании
СППР технической эксплуатации, стал принцип иерархической декомпозиции и связанный
с ним принцип стратификации. Последний - отображает необходимость исследования
объекта и проектирования системы на различных уровнях абстракции (стратах). К ним
относятся: системный уровень (построение модели объекта); кибернетический
(проектирование механизмов управления); операционный (описание системы на уровне
технологических процессов и моделей на формализованном и вербальном языке);
алгоритмический (разработка алгоритмов решения задач); информационный
(проектирование информационной модели объекта); программный (реализация проекта).
Другими важными принципами, используемыми при разработке СППР технической
эксплуатации
гидромелиоративных
систем,
стали:
принцип
комплексности,
концептуального единства, целевой структуризации, ориентации на конечного
пользователя и полноты системы.
Любой моно предметный подход к изучению явлений и процессов в области
экологической оценки территорий и проблем природопользования, наиболее остро
стоящими в практике сельскохозяйственной мелиораций сегодняшнего дня, является
частично не полным и затрудняет переход от исследовательских работ к реальному
управлению событиями. Принцип комплексности подхода к созданию реальных
прикладных СППР заключается: в интеграции фундаментальных и прикладных работ,
отражающих различные аспекты анализа состояния окружающей среды и ресурсов,
социально-экономических условий и факторов, особенностей территорий; необходимости
сотрудничества коллективов представителей различных специальностей и организаций
для обеспечения полноты охвата всех проблем и направлений.
МЕТОДОЛОГИЯ СОЗДАНИЯ СИСТЕМЫ ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ ПО ТЕХНИЧЕС
ГИДРОМЕЛИОРАТИВНЫХ СИСТЕМ
Методология компьютерного
моделирования принятия
управленческих решений
Методология решения задачи
многоцелевого управления ресурсами при
технической эксплуатации
Структурно-функциональная
схема процесса принятия
решения
Методика распределения
территории по уровням управления
Информационное обеспечение
управления деятельностью
Выбор критерия оптимизации
управленческого решения
Аналитическая оценка
компьютерных систем
поддержки управленческих
решений и методология их
разработки
Постановка задачи оптимизации
планов технической эксплуатации
Базовые
созданию
решений
гид
Прин
разработке
эксплуатац
Назначени
постановк
Общее
Техническ
Участие информационных
систем поддержки в принятии
управленческих решений
Техник
соз
Рис. 1
Принцип целевой структуризации целенаправленных и целеустремленных систем
обусловливает такую разработку системы, при которой цели системы достигаются не
отдельно от целей целеустремленных элементов, а совместно с ними, то есть с учетом
достижения исполнителями их собственных целей. Функциональная, структурная,
технологическая и ресурсная разработка системы должна ориентироваться на конечных
пользователей – лиц и организаций, занимающихся выработкой, анализом и принятием
управленческих решений на объектном уровне. Практикуется максимальное привлечение
управленческого персонала к проектированию и внедрению системы, во-первых, с целью
их обучения и формирования определенных правил поведения, а во-вторых, для
обеспечения проекту максимально возможного соответствия требованиям жизни и
наилучшего учета специфики объекта, что значительно сокращает сроки внедрения и
адаптации системы, требующие обычно до 40 % от времени проектирования и
реализации.
Принцип «полной системы» важен с двух позиций. С одной стороны, он дает ряд
правил исследования и проектирования, соответствующих системному подходу:
поведения границ системы, изучения элементов системы и ее подсистем, построения
описания системы о определенных деталях, без потери представления о целом. С другой предостерегает от «чрезмерной системности», способной привести к неразрешимым
противоречиям, и указывает приемлемый для практики путь компромиссной реализации
идеи «полной системы». Модель системы считается «практически полной», если она
позволяет решить задачу стоящую перед исследователем, с точностью не ниже заданной.
Принципиальная архитектурная схема СППР «РЕМЭКС» представлена на рис. 2.
Она включает три основных структурных блока: система анализа, решений и информационную.
СПП
Ввод спец.
данных
Результа
т
Модели
состояния,
контроля и
оценки
Модели
оптимизаци
и
EXCEL
Ввод общих
данных
База данных
и знаний
ACCESS
информационная
система
СИСТЕМА АНАЛИНА
ГИС
Варианты
Управленческ
н
ое реше ие
Тематически
е карты
MAPINFO
Отчеты
система
СИСТЕМА РЕШЕНИЙ
СИСТЕМА
СИСТЕМА
АНАЛИЗА
РЕШЕНИЙ
Рис.2. Архитектура СППР «РЕМЭКС»
Система анализа включает: модели состояния; модели контроля; модели оценки.
Информационная система - базы данных (семантическую и графическую), ГИС.
Система решения - модели оптимизации и поиска эффективного варианта ремонта и
ухода на основе информации о потребности в финансировании и материальнотехнических ресурсах.
Решение задачи распределения ограниченных капиталовложений служит основой
для формирования и целенаправленного анализа устойчивых компромиссных вариантов
технической
эксплуатации системы. При этом определяется перечень объектов,
обеспечивающих оптимальную эффективность эксплуатационных мероприятий при
заданных ограничениях на капиталовложения и другие лимитирующие ресурсы, а также
объемы производства сельскохозяйственной продукции и отремонтированных площадей.
В качестве критерия оптимальности предложен допустимый срок эксплуатации почв [3].
Формализованная постановка сводится к дискретной задаче математического
программирования. Оптимальные решения находятся методом Ньютона или сопряженных
градиентов по результатам проверки устойчивости решения по отношению к входным
параметрам. Для поиска решения используются Microsoft Excel.
Функциональная схема СППР представлена «кнопками» меню главной формы
(рис.3).
Программное обеспечение «РЕМЭКС» нацелено на использование данных в
соответствии со сложившейся практикой эксплуатации без привлечения дополнительных.
Рис. 3. Компоненты СППР «РЕМЭКС»
Специализированная прикладная программа СППР использует средства пакета
Microsoft Office 97 Pro операционной среды Windows 98 и ГИС “Mapinfo”. Семантическая
база данных построена на основе СУБД ACCESS, для поиска оптимальных решений
привлекаются мощные вычислительные возможности электронных таблиц EXCEL.
Анализ и отображение пространственных данных осуществляется на базе ГИСтехнологий.
Для подготовки необходимых отчетов и представления выходных документов,
включающих набор карт и легенд к ним, таблиц из базы данных и другую информацию,
используются средства СУБД ACCESS и MAPINFO.
Системы поддержки принятия решений следует рассматривать как программные
средства и информационно – аналитические технологии, предназначенные специально для
оказания помощи в решении задач поиска, анализа и выбора лучших из возможных
вариантов. Лицо, принимающее решение, должно обеспечиваться не только
информационной, но и технологической поддержкой процедуры существенно
повышающее эффективность.
Внедрение систем требует достаточно больших вложений, но они окупаются, так
как информация такой же ресурс как финансовый и материально–технический.
Библиографический список
1. Винокуров Ю.И., Широкова С.Л., Воробьев К.В., Яковченко С.Г., Ковалевская Н.М.,
Ловцкая О.В., Постнова И.С. Разработка геоинформацинных систем для решения
региональных проблем природопользования. Институт водных и экологических
проблем Барнаул СО РАН, 1998.
2. Мирцхулава Ц.Е. Расчет целесообразного срока эксплуатации. //Доклады РАСХН.
1995. № 1.
3. Положение о проведении планово-предупредительного ремонта мелиоративных систем
и водохозяйственных сооружений в РСФСР. М.: Минводхоз РСФСР. 1987.
4. Юрченко И.Ф. Информационные технологии обоснования мелиорации. М., 2000.