CC BY
12
р-К8К 1607-3274. Радюелектронжа, шформатика, управлiння. 2017. № 4 е-ЕЗБЫ 2313-688Х. Каёю Е1еСгопга, Сошриег Баепсе, Сопйо1. 2017. № 4
УДК: 004.043:519.722
Козуля Т. В.1, Бтова М. О.2
1Д-р техн. наук, професор, професор кафедри комп'ютерного монторингу i логстики Харквського национального
унверситету «Харквський полiтехнiчний нститут», Харкв, Украна 2Аспрант, асистент кафедри комп'ютерного монторингу i логстики Харювського нацонального унверситету
«Харквський полiтехнiчний нститут», Харкв, Украна
1НФОРМАЦ1ЙНО-АНАЛ1ТИЧНА СИСТЕМА МЕТОД1В З КОМПЛЕКСНО! ОЦ1НКИ СТАНУ СКЛАДНИХ ОБ'СКТ1В
Актуальшсть. Формування шформацшно-методичного 1 алгоритм1чно-програмного забезпечення з ощнки р1вня сталого розвитку еколого-сощально-економ1чних систем р1зного р1вня складност потребуе становлення комплексного системного пщходу щодо виршення проблемних науково-практичних задач.
Мета. Формування методичного та шформацшно-програмного забезпечення ощнки вщповщност стану 1 функщональност системного об'екта вимогам еколопчно! якост з позицш сталого розвитку, що становить його безпечшсть для навколишнього природного середовища.
Методи з ощнки якост системних об'ект1в р1зного р1вня складност сформован в комплексну аналггичну систему для послщовного розв'язання задач обробки та ощнки мошторингових даних: головних компонент, компараторно! щентифжаци та когштивного моделювання.
Результати. Надано анал1з системних метсдав з формування комплексного шформацшно-методичного забезпечення ощнки стану еколого-сощально-економ1чних систем для автоматизаци управлшня !х безпекою. ОбГрунтовано дощльшсть створення алгоритм1чно-програмного комплексу ощнки якост системних утворень, що складаються з об'екта дослщження 1 його навколишнього середовища, для визначення об'ективно зваженого управлшського ршення. Сформовано аналггичну систему метсдав, послщовне використання яких забезпечуе ощнювання р1вня безпеки системного об'екта за результатами дослщження «(система - навколишне середовище) - процес - р1вноважний стан системи». Алгоритм1чне забезпечення ощнки якост системних об'ект1в 1 створений для цього програмний продукт на практищ апробовано при виршенщ завдань еколопчно! безпеки райошв 1 шдприемств Харгавсько! области Визначено перспективи управлшсько! д!яльност за результатами ощнки стану шдприемств Харгавсько! области
Висновки. Наукова новизна полягае у формуванщ комплексно! методично! шформащйно-програмно! пщтримки ощнки еколопчност та безпеки системних об'ект1в еколого-сощально-економ!чного змюту, введення в методичну основу системного анал1зу об'ек™ послщовност ощнювання «стан (система - навколишне середовище) - процес (взаемод1я, внутршне регулювання, самооргашзащя) - стан системи». Практична значущють полягае у розробщ шформацшно-методичного та алгорштшчного забезпечення з комплексно! ощнки р1вня еколопчно! безпеки складних еколого-сощально-економ1чних об'ект1в; шформацшно-програмного комплексу розв'язання задач ощнки стану р1вня безпеки складних об'ект1в, невщповщност анал1зованих параметр1в вимогам збалансованого сталого розвитку систем р1зного р1вня дослщження.
Ключовi слова: складна система, ощнка якост1, шформацшно-методичне забезпечення, алгоритм1чне забезпечення, програмний продукт.
НОМЕНКЛАТУРА
КК - когштивна карта;
НПС - навколишне природне середовище;
НС - навколишне середовище;
СР - сталий розвиток;
С - множина концешгв когштивно! карти;
Е - множина дуг причинно-наслщкового зв'язку м1ж /-м \ ]-м концептами когштивно! карти;
0 - когштивна карта (знаковий ор1ентований граф);
1 - кшьюсть фактор1в, що характеризуюсь економ1ч-ний стан об'екта X е;
т - кшьюсть фактор1в, що характеризують еколопч-ний стан об'екта X ек;
ту - математичне оч1кування ознаки х j;
шах гу - - максимальне значення у -го нормованого показника X;
Шin г у - мшмальне значення у-го нормованого показника х;
Ру (0 - 1мпульсний сигнал у момент часу t на у-й концепт;
Фу ) - ваговий коефщент дуги в/}- , що становить зв'язок ( С/, Су);
£(/) - стан об'екта дослщження в момент часу t ;
*
£ (/) - оптимальна траекторш переходу системи з початкового у р1вноважний стан;
5 - кшьюсть фактор1в, що характеризують еколопч-ний стан об'екта X с;.
£, tk ) - юнцевий стан системи;
и ^) - управляючий вплив в момент часу t;
* *
и ^) - програмне управл1ння, яке реалиуе £ (t);
и £ t} - управлшня, яке компенсуе в1дхилення ыд £ );
V/ ^) - значення / -го концепту с в момент часу t;
- коефщент / -! головно! компоненти у -го показника дослщження;
- значення у -го показника /-го об'екта дослщжен-
ня
© Козуля Т. В., Бшова М. О., 2017 Б01 10.15588/1607-3274-2017-4-15
% у - максимально досяжнi показники якостi об'екта дослщження;
- вiдхилення вiд норми на одиницю розкиду У -го показника 1-го об'екга дослщження. ВСТУП
Акгуальнiсгь теми даного дослiдження полягае у не-обхiдносгi автоматизацп виршення проблемних науко-во-пракгичних задач формування шформацшно-мето-дичного i алгоригмiчно-програмного забезпечення з оцшки рiвня сгалого розвитку (СР) еколого-сощально-економiчних систем рiзного рiвня складносгi. Одним iз прюритетних завдань гармошзацп сгабiльного функцю-нування складних систем е пiдтримка 1х природного еко-логiчного розвитку. Встановлення стшко! рiвноваги для системного об'екта «соцiально-економiчна система -навколишне природне середовище (НПС)», що забезпе-чуе необх^ний рiвень якостi екосистем i безпеки для живих органiзмiв i людини, потребуе здiйснення управл-шсько! дiяльностi при зверненнi до сучасних шформа-цiйних технологiй. У теоретичному i практичному планi складнiсть дослщжень таких систем визначаеться вщсут-шстю достатньо1 бази знань про особливоста функцюну-вання об'ектiв еколого-соцiально-економiчноl зм^тов-ностi та процесiв природного регулювання 1х стану, що ускладнюе розробку систем для прийняття зваженого управлiнського ршення.
Враховуючи цi проблемнi питання, у робота пропо-нуеться алгоритмiчно-програмний комплекс пословно! оцiнки ступеню безпеки природно-техногенних об'ектав в умовах невизначеноста вiдповiдно до аналiзу «(система - НС) - процес - стан системи». Об'ектом дослщження е математичш методи i iнформацiйнi системи обробки даних про стан систем рiзного рiвня склад-ностi. Предметом дослщження е шформацшно-методич-не забезпечення комплексно! оцшки якоста складних си-стемних об'ектiв.
Метою роботи е формування методичного та шфор-мацшно-програмного забезпечення оцiнки вiдповiдностi стану i функцiональностi системного об'екта вимогам еколопчно! якостi, що становить його безпечшсть для НПС.
1 ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ1
Поняття складно! системи надае цЫсний об'ект, який складаеться iз рiзнотипних систем, характеризуеться iерархiчною !х шдпорядковашстю i функцiональною за-лежнiстю при виконанш цiльових задач за певних умов, визначаеться низкою еколого-соцiально-економiчних
параметрiв загальною кiлькiстю д. X = Хъ X2,---Хд }. У робота цЫсшсть об'екта позначаеться через коопера-тивнi зв'язки рiзнорiдних за функцюнальним призначен-ням систем, що дозволяе зберегти !х природнi власти-востi i встановити для них синергетичш умови розвитку.
Традицiйно прийнято визначати рiвень складностi системи за кшьюстю в нiй елементiв i рiзноманiтнiстю зв'язкiв мiж ними. У робота застосовано поняття змютов-но! складност за еколого-соцiально-економiчним при-значенням в^пов^но до концепцп СР, вимог еколопч-ностi та безпечностi.
Прийняття управлiнського рiшення на основi формування комплексного показника яюсного стану еколопч-них i соцiально-економiчних систем дозволить тдтриму-вати, вiдтворювати сталий гармоншний розвиток, забез-печувати необхщний рiвень бiорiзноманiття i продуктивностi природного середовища. Якiсть стану складних систем визначаеться у двох аспектах. еко-лопчшсть - вiдповiднiсть вимогам функцюнальноста природного середовища, безпечнiсть - характеристика умов тдтримки жиггедiяльностi екосистем i суспiльства. Отже, екологiчнiсть як складова якостi об'екта дослщжен-ня вщповщае у широкому загалi за стан, а безпечшсть за взаемодж>, вплив i зв'язок, реалiзований мiж системами. В^повщно до вище зазначеного, оцшка якостi систем-них об'екгiв рiзного рiвня оргашзацп потребуе комплексного тдходу при наявностi велико! кшькоста рiзнорiд-них показникiв, що характеризуюсь !х стан.
Таким чином, задача дослщження полягае у розробцi ушверсального iнформацiйно-методичного забезпечення обробки даних для послщовного аналiзу «(система -НС) - процес - стан системи» при зверненш до штелек-туальних технологш з подальшою !! автоматизащею у виглядi алгоритмiчно-програмного комплексу.
2 ОГЛЯД Л1ТЕРАТУРИ
Питання ощнки якостi складних систем вдаоввдно до вимог процесу оцшки шформацп з еколопчно! безпеки розглянуп у роботах А. Б. Качинського [1], Г. О. Харламово! [2], С. П. 1ванюти [3] та ш. З позицш СР ця проблема дослвд-жена у наукових прапях М. З. Згуровського [4], Ю. I. Сохи [5], Д. В. Зеркалова [6], Р. Тарвi [7], Й Дж Чанга [8] та ш.
Стан системного об' екта розглядаеться в еколого-соц-iально-економiчному аспекгi як змiна властивостей, складу, структури та взаемозв'язюв мiж системами, якi виз-начеш як.
- економiко-екологiчнi - природокористування та вплив господарсько! дiяльностi на природне середовище, наслщки забруднення довкiлля вiдходами виробниц-тва, нерацюнальне використання природних ресурсiв, заходи з його оздоровлення та запобiгання еколопчних збитюв;
- еколого-економiчнi - вплив НПС на розвиток сус-тльного виробництва; роль природи в забезпеченш ви-робництва природними ресурсами;
- соцiально-економiчнi - стан i розвиток трудових ресурмв, винаходи технологiй i предметав виробництва;
- еколого-соцiальнi - середовище життедiяльностi людини, джерело харчування i природних благ, фактор, що визначае умови збереження необхiдного рiвня здоров' я людей;
- економiко-соцiальнi - взаемозв'язки людей у сферi виробництва i використання суспiльних благ;
- сощально-еколопчш - стан НПС як результат взае-модп людини i НПС [9].
Назван вище системнi елементи складають основу приро дно-техногенного об'екта для будь-якого за масш-табнiстю еколопчного дослiдження з виявленням ваго-мих факторiв дестабЫзацп безпеки суспiльства i визна-ченням необхiдних регулюючих ршень для забезпечення екологiчного розвитку.
р-К8К 1607-3274. Радюелектроижа, шформатика, управлiння. 2017. № 4 е-ЕЗБЫ 2313-688Х. Каёю Ше^гоп^, Сошриег Баепое, Сопйо1. 2017. № 4
Вщпов1дно до шформацп Нацюнального шституту стратепчних досл1джень Укра!ни единого тдходу до комплексно! ощнки стану «об'ект - НС» в умовах зроста-ючого впливу техногенного розвитку на екосистеми не юнуе. До цього часу не сформовано ушверсально! систе-ми показниюв, що характеризують р1вень безпеки та розвитку системних об'екпв р1зного р1вня складноста, не на-дано обгрунтування !х визначення [ кшьюсних ощнок. По-няття безпеки включае в себе велику кшьюстъ аспекпв, яю важко об'еднати у единий показник. У свповш практищ запроваджено систему шдикатор1в для ощнки еколопч-ност досл1джуваних систем [10], встановлеш правила вра-хування умх трьох аспекгав СР на основ1 шдексного тдхо-ду [1]. При цьому залишаються не врахованими аспекти взаемодл «система - НС», наслвдки процеав в межах об-'екта досл1дження, викликаних впливом на нього НС.
Вщсутшсть единого тдходу до ощнки якосл системних утворень ускладнюе И автоматизащю. Незважаючи на увагу, що придшяеться у сучасних дослщженнях роз-робщ програмних комплекмв, спрямованих на спрощен-ня формування управлшсько! стратеги [11-12], нараз1 вщсутнш програмний продукт, що дозволяв би надавати анал1з вщпов1дносп природно-техногенних об'екпв ви-могам якосл, формувати множину управлшських аль-
тернатив. У зв'язку з цим, необхщним е створення ана-л1тично! шформацшно-методично! системи ощнки стану та поведшки складних об'екпв.
Прийняття ршення стосовно тдвищення якосл системних утворень потребуе комплексного тдходу до ана-л1зу стану складних систем з урахуванням !х взаемодп з оточуючим середовищем для визначення дестабтзую-чих фактор1в еколопчносп та безпечносп об'екта досль дження. Вщповщно до цього, у робота розглянута питан-ня щодо удосконалення шформацшно-методичного [ алгорштшчно-програмного забезпечення ощнки якоста природно-техногенних об'екпв з метою подальшо! авто-матизацп формування управлшсько! стратеги и (/). 3 МАТЕР1АЛИ I МЕТОДИ
Розв'язання задач управлшня яюстю полягае у вста-новленш в1дпов1дносп об'екпв умовам забезпечення сталого розвитку. Визначення на кшьюсному р1вш ощн-ки стану системного об'екта незалежно в1д р1вня його оргашзацп проводиться вщповщно до результата аналь зу «(система - НС) - процес - стан системи». Це перед-бачае посл1довне застосування метод1в системного ана-л1зу з визначенням дестабЫзуючих фактор1в, мехашзм1в самооргашзацп систем в межах об'екта, заход1в тдтрим-ки р1вноважного розвитку тощо (рис. 1).
Природно-техногенний об'ект
Показники стану природно! складово!
Показники сощально-економ1чного стану
J 1
✓ N Навколишне
> середовище
Природно-^матичш
Атмосфера
Пов^ря
Вода
Грунти
1нформацШт потоки
• 1нформащя з
наявним шформацшним шумом
• 1нформащя, придатна до анашзу
I I
; :---------\--------
т
Пщтримка прийняття р1шень: формування бази знань, анад1тично'1 системи, програмного комплексу
Iнформацiйне забезпечення
Попереднт анал1з «об 'ект - НС» : граф -аналтика -тополог1чний гюаА
1
Метод головних компонент "Г©
1 ъ'
Компараторна вдентифшацш ■~:СВВ)
1 у
Когштивне моделювання ■1©
* ьГ
1 — 1мпульсний анал1з ••в
ПП - прюритетш показники, ВВ - вщповщшстъ вимогам безпеки, ФД - видшення фактор1в дестабшзаци, ПР - формування
стратеги, спрямовано! на прийняття ршення
Рисунок 1 - Схема шформацшно-методичного забезпечення ощнки стану складних об'екпв
З усього доступного набору даних, необхiдних для розв'язання поставлено! задач^ встановлюеться шфор-мацшне поле для аналiзу на осжда створення ново! сис-теми координат У1,У2,...,Уп У початковому просторi по-казникiв Отриманi результати як вхщна iнформацiя використовуеться для ощнки вiдповiдностi стану об'екта вимогам якостi в залежностi вiд змютовност систем за методом компараторно! щентифжацп:
У, (X) = щ (Х] - ш]) +... + (Хп - тп)
'"п/
Е щ- =1]=1п;
,=1
(2)
Е = 0, к = 1, п, ] Ф к.
I=1
Визначення максимально досяжних показникiв 2- у межах аналiзовано! системи становить таке:
{шах(Х-) для позитивного вим1ру ] - го показника X, Ш1п(X-) для негативного ви]шру ] - го показника X. (3)
Нормування множини показниюв у кожнiй iз видше-них груп факторiв вiдповiдае таким вимогам:
Г] =
А] =
\г -1|
тах Г] - Ш1п Г]
(4)
Визначення фактс^в дестабiлiзацi! вiдбуваеться шляхом щентифжацп значень А] через компаратор, що мае один вхщ i один вихiд. На виход компаратора отримують значення А] = 1 у випадку покриття iнтервалу [0; 0,2] -вщповщшсть прийнятим вимогам якостi. В шшому випадку на виходi компаратора мають А] = 0. Фактор дес-табiлiзацi! визначаеться за такими умовами:
[0, якщо А1] «ф;0,2]; = |1, якщо А,. е [0; 0,2].
(5)
Загальна оценка стану системи та регулюючi механiзми для тдтримки еколопчно! рiвноваги визначаються за методом когттивного аналiзу Об'ект дослiдження для ощнки його стану надаеться у вигляд когнiтивно! карти (КК):
О = (С, Е), С = {с,}, Е = {е,,] } = 1,2...п,] = 1,2...п, , Ф ]. (6)
Оцiнка стiйкостi моделi встановлюеться вiдповiдно до результатав iмпульсного аналiзу:
{Р] (()|}= Ь (() - V] ((-1)| * К (() + К ((-1)|. (7)
Прогнозування поведiнки системи визначаеться на базi когнiтивно! моделi за iмпульсним режимом змiн у система
V, (г+1) = V, (г) + Е д(ву) Р] (г),
(8)
де Ч(е]) визначаеться як:
д(вр) = 1, якщо збшьшення V, призводить до збшьшення V]; д(е]) = -1, якщо зб1льшення V i призводить до зменшення V]; (9) 0, якщо дуга е] вщсутня.
Формування управлiнсько! стратегi! и (г) вщповщае вимогам максимального наближення до рiвноважного сталого стану у межах складно! системи за оптимальною траекторiею змiн, що вщповщають мiнiмальним деструктив ним змшам:
и (г) = и (г), Бк, г}= и *(г) + и $ *(г), г}.
(10)
На осжда визначеного шформащйного забезпечення вiдповiдностi вимогам якостi формуеться алгорштшчно-програмний комплекс, який у робота реалiзовано для оценки еколопчно! безпеки промислових об'ектiв (рис. 2). 4ЕКСПЕРИМЕНТ
Реалiзацiя запропонованого методичного забезпечення апробована при розв'язанш задач визначення рiвня екологiчно! безпеки стану природно-техногенних тери-торiй i промислових об'ектiв Харкiвсько! областi [13]. На практищ розглядаеться ситуацiя прийняття ршення з регулювання екологiчно! якост функцiонування системного об'екта еколого-сощально-екожмчного змiсту при обмеженiй кiлькостi даних на основi запропонованого
С
Початок
3
Зб1р даних
Введения даних хи
Мюце рейтингу ъ = 1
Пошук оптимальних значень У] = тах ] або у] = т1п]
Нормування даних п„
Визначення вщхилень вiдповiдиостi
г + 1
т = ] ]=1
Шр = тах $ ,
< '=>
г1 т = Е А] ]=1
ш1п г'
Рисунок 2 - Алгоритмшчне забезпечення з оцiнки вiдповiдностi вимогам еколопчно! безпеки техногенних систем
х
х
p-ISSN 1607-3274. Радюелектронжа, шформатика, управлшня. 2017. № 4 e-ISSN 2313-688X. Radio Electronics, Computer Science, Control. 2017. № 4
тдходу з щентифжацп вщповщност його вимогам еко-лопчно! безпеки.
Зпдно i3 запропонованою комплексною ощнкою еко-лопчно1 вiдповiдностi (1)—(10) (рис. 2) встановлюють рейтинг дослщжуваних техногенних джерел навантаження на НПС за рiвнем 1х безпечностi. З метою автоматизацп визначеного iнформацiйно-методичного забезпечення у робот розроблено програмний продукт мовою С# у середовищi Microsoft Visual Studio 2010 для ощнювання екологiчностi i безпечностi тдприемств i районiв Харю-всько1 областi, що складаеться з головного вжна, яке мiстить посилання на форми для ощнки стану промис-лових пiдприемств (рис. 3) i районiв Харювсько1 областi (рис. 4). Зчитування даних здшснюеться з текстового файлу Рейтинг об'екпв за 1х безпечнiстю формуеться пiсля натискання кнопки «Розрахувати».
Для оцiнки безпечност промислових об'ектiв вико-ристано в^м параметрiв, кожен з яких позначае кшьюстъ викидiв в тоннах на рж певно1 речовини: хг1 - метали та
1х сполуки; Xj 2 - речовини у виглядi суспендованих твер-дих частинок; х^ - сполуки азоту; Xj 4- дюксид i сполуки ирки; Xjj - оксид вуглецю; хгб - неметановi леткi органiчнi сполуки; х¿7 - метан; х^ - дюксид вуглецю. Стан НС встановлюеться вщповщно до оцiнки стану рай-онiв Харювсько1 областi, в яких знаходяться зазначенi пiдприемства, за такими параметрами: викиди, тис. т: хц -пил, х^ - дюксид ирки, хгз - дюксид азоту, хг4 - оксид вуглецю, хгз - всього викидiв; наявшсть на територп смiттезвалищ - х^б, шт.; площi пiд твердими побутовими вiдxодами - х^7, га; фшансування природоохоронно1 дiяльностi - х^, тис. грн. [14]. 5 РЕЗУЛЬТАТИ
За результатами аналiзу стану районiв Харювсько1 областi найбiльш небезпечними визначено Змпвський, Балаклiйський та Чугу1вський райони. В^пов^но до оцiнки факторiв небезпеки, саме на 1х територп знаходяться тдприемства - джерела порушення еколопчно1
Рисунок 3 - Фрагмент програмного розрахунку екологiчностi роботи тдприемств
Еколопчнкть райошв Харк1всы;о1 облает!
_ □ X
Балаю~пйський р-н Б ар в i н Ki в сь ки й р-н Близнюювський р-н Богод^авський р-н Бсрвський р-н Валювський р-н Вепикобурлуцький р-н Вовчанський р-н Двор1чанський р-н Дергам1вський р-н Зачепилюський р-н Змпвський р-н Зопочтський р-н 1зюмський р-н Кегичтський р-н Копомацький р-н Красноградський р-н Краснокутський р-н Куп'янський р-н Лоз1вський р-н Нововодолазький р-н Первомайський р-н Печеызький р-н Сахновщинський р-н Харктський р-н ЧугуТвський р-н Шевченювський р-н
й 1x2 х4 х5' vß; да *8
> 0,3'4.7 0,029 0,459 0,75 4,5,72 2 21,7038 4ЙЗЙ'0
0,045 0.007' 0,001 0.005 D,066 3 8,0 62;31
0,002 0 0 0,001 0,171 1 3,2 20,88
0,037 0,023 0,014 0.055 0,296 1 5,535 351,40
0,0'2'2 0 0,051 0,086 0,373 11 20,1389 >26,20
0,03 0,005 0,035 0,213 0,317 4 7,5 6,70
0,09 0,004 0,05g 0,085; 0,726 2 :5,Э 67,43
0,182 0,012 0,06 0,13 0,519 3 8,0 147,84
0,003 0 0 0 0,370 1 1.2 24,20
0,204 0,005 0,7В2: 0,103 1,942' 5 '23,2' 941,93
0,003 0,002' 0 0,002 0,343 2 4,6 24,80
41,99 99,727 8,463 0,932 151.7D5 3 20,93. 10712,00
0,011 0,001 0 0,002 t!,№ •fe 4.17 ■Т2;'1.7
0,046 0,004 0,0D3 0,003 0,163 0 й 6,40
0,021 0 0,033 0,006 0,350 Ш 4,343 3.8,00
0 0 0,057 0,03 0,384 1 1,0 24,00
0,126 0,027 0,52Й- 0,417 0,145 14 17,6 127,20
0,013 0,007" 0,065. 0,346 1,99 3 5,5 51,10
0 0 0,051 0,146 •Ö,B27 0 0 30,34
0,D22 0 0,014 0,017' 0,D81 2 .5,3 35,40
0,024 0,001 0,019 0,015 0,454 5 8,83 155,70
0 0 0 0 1,384 0 '1 20,20
0 0 0 0 Я, P98 5 3,6 27,80
0,005 0 0 0 0Д1 1 6,0 1,60
0,058 0,005 0,105 0,1 t.'W? 1 Ш? 425,59
5,71 9,45 2,071 0,3.21 15,547 0 Jjj 1287-, 1;6
* 0.0Э2 0,009 0.022 0,045 0,438 1 9,91 4:.7,90
^яяянтажити.лян^Фяйш. [^Роздах^вати^] Юнцевий рейтинг райоьнв
BopiE Валк Вели
БарвЫювський р-н Близнюювський р-н Богодухюський р-н г ~"нвський р-н 1ЮВСЬКИЙ р-н 1икобурлуцький р-н Вовчанський р-н Двор1чанський р-н Дер rani в сь кий р-н Зачепилюський р-н Золоч1вський р-н 1зюмський р-н Кегичюський р-н Коломацький р-н Краеногралський р-н Краснокутський р-н Куп'янський р-н Лозюський р-н Нововодолазький р-н Первомайський р-н Печеызький р-н Сахновщинський р-н Харювський р-н Шевченювський р-н ЧугуУвський р-н Балакл1йський р-н Змпвський р-н
Рисунок 4 - Фрагмент програмного розрахунку ощнки стану
безпеки: у ПАТ «£вроцемент-Укра1на» - Балаклiйський район, ПАТ «Харювська ТЕЦ-5» - Дергачiвський район, Фтя «Теплоелектроцентраль» ТОВ «ДВ навтогазвидо-бування» - Чугу1вський район, Змпвська ТЕС ПАТ «Цен-тренерго» - Змпвський район. З метою полшшення еко-лопчно1 ситуацп в районах розроблено КК як модель для прогнозування змш i встановлення ефективного управ-лiння якiстю НПС (рис. 5 а).
Вагомим фактором дестабЫзацп в районах вщповщ-но до вимог безпеки за результатами аналiзу (див. рис. 2) е незадовiльний стан атмосферного повiтря. За даними проведеного iмпульсного режиму прогнозування стану об'екта визначено перспективи пiдвищення якостi на 10% (рис. 5б). Екологiчна ефективнiсть регулювання стану атмосферного повiтря для територш визначаеться вщпо-вiдним збшьшенням екологiчно чистих пiдприемств на 10%, зростанням кiлькостi населення на 40%.
Таким чином, завдяки комплексному дослщженню в межах системного об'екта (тдприемство - НС, тдприе-мства - район) визначено закож^рне зростання техно-генно1 напруги як наслiдок незадовшьного стану НС у результатi небезпечного рiвня викидiв пiдприемствами. Об'ективна всебiчна оцiнка еколопчно1 якостi стану територш райошв дозволила встановити основш напрями досягнення безпечного стану за рахунок тдвищення якостi атмосферного повггря при вiдповiдному рiвнi еко-лопзацп пiдприемств [15].
6 ОБГОВОРЕННЯ
У робота розв'язано науково-практичну задачу з фор-мування комплексу системних метс^в для всебiчного дослiдження складних об'ектав з визначення об'ективжй оцiнки еколопчжй безпеки в умовах невизначеностi взае-модiï «об'ект -НС» завдяки запровадженню аналiтичноï системи «(об'ект - НС) - процес - стан об'ект». У результата апробацп на практищ методичного забезпечення на основi розробленого iнформацiйно-програмного продукту отримаш порiвнянi результати для рiзних зав-дань дослщження стану та функщональноста складних систем. Наданi висновки щодо оцiнки рiвня безпеки стану тдприемств i районiв областi загалом вщповщають статистичним даним, поданим у Репональнш доповiдi про стан НПС у Харювськш областi [14].
Перевагою запропоноважй системи методiв з аналь зу еколого-соцiально-економiчних об'ектiв е встановлення факторiв дестабiлiзацiï на основi врахування прин-ципiв самоорганiзацiï складних утворень (синергетика), взаемозалежност факторiв регулювання вщповщно до кооперативних зв'язкiв в системному об'екта (когштив-ний аналiз).
Недолiком е багатоетапнiсть отримуваних висновюв про стан об'екта, залежнiсть вщ кiлькостi до даних до ана-лiзу параметрiв, що в свою чергу дозволяе пiдвищити адекватнiсть результатiв ощнювання.
б
Рисунок 5 - Дослщження поведшки промислового шдприемства за прогнозованими змшами
а
p-ISSN 1607-3274. Радюелектронжа, шформатика, управлшия. 2017. № 4 e-ISSN 2313-688X. Radio Electronics, Computer Science, Control. 2017. № 4
5
7
7ПОДЯКИ
Робота виконувалась на кафедрi комп'ютерного мониторингу i логiстики в рамках державних замовлень на науково-технiчнi пращ зпдно наукових напрямкiв Нащо-нального техшчного унiверситету «Харювський полгтех-шчний iнститут» у межах планiв держбюджетноï НДР МОН Украïни : «Розробка математичних моделей i ме-тсдав розв'язання задач управлiння виробництвом в не-чiтких умовах» (ДР №0106U005166). ВИСНОВКИ
У роботi вирiшено актуальну задачу автоматизацiï прийняття рiшення на основi наданого шформацшно-методичного забезпечення ощнки в^повщноста вимогам безпеки стосовно тдвищення якоста еколого-сощаль-но-екож^чних систем у контекстi СР на рiвнi аналiзу «(стан системи - навколишне середовище) - процес -стан системи». У результата дослщжень встановлено:
1) складовi елементи системи оцiнки якостi складних об'ектав вщповщно до ïх щльового призначення i вико-нання вимог сталого розвитку (рис. 1);
2) структуру методичного забезпечення комплексного ощнювання якоста системних об'ектiв за результатами дослщження «(система - НС) - процес - стан» та алго-ритмiчно-iнформацiйну пiдтримку його реалiзацiï (рис. 2, формули (1)-(9));
3) переваги практичного застосування сформовано-го комплексу системних метсадв i програмно-шформац-шного забезпечення при встановленнi об'ективноï ощнки еколопчного стану пiдприемств i райошв Харкiвськоï областi (рис. 3-4).
Наукова новизна роботи полягае у формуванш комп-лексноï методичноï шформацшно-програмжй пiдтримки оценки екологiчностi та безпеки системних об'ектав еколо-го-соцiально-економiчного змюту, введення в методичну основу системного аналiзу послiдовного оцiнювання «стан (система - НС) - процес (взаемодш, внутршне регулювання, самоорганiзацiя) - стан системи».
У якоста подальшого розвитку роботи передбачаеть-ся розробка цшсного програмно-iнформацiйного ком -плексу з отримання знань про жда особливостi поведiн-ки «системний об'ект природно-техногенний - навко-лишне природне середовище».
СПИСОК ЛГГЕРАТУРИ
1. Качинський А. Б. Екэлопчна безпека Украши: системний аналз перспектив покращення / А. Б. Качинський. - К. : Н1СД, 2001. - 312 с.
Козуля Т. В.1, Белова М. А.2
'Д-р техн. наук, профессор, профессор кафедры компьютерного мониторинга и логистики Национального технического университета «Харьковский политехнический институт», Харьков, Украина
2Аспирант, асистент кафедры компьютерного мониторинга и логистики Национального технического университета «Харьковский политехнический институт», Харьков, Украина
ИНФОРМАЦИОННО-АНАЛИТИЧЕСКАЯ СИТЕМА МЕТОДОВ ОЦЕНКИ СОСТОЯНИЯ СЛОЖНЫХ ОБЪЕКТОВ
Актуальность. Формирование информационно-методического и алгоритмически-программного обеспечения для оценки уровня устойчивого развития эколого-социально-экономических систем различного уровня сложности требует становления комплексного системного подхода в решении проблемных научно-практических задач.
Цель. Формирование методического и информационно-программного обеспечения оценки соответствия состояния и функциональности системного объекта требованиям экологического качества с позиций устойчивого развития, что составляет его безопасность для окружающей среды.
Методы оценки качества системных объектов, имеющих различные уровни сложности, сформированы в комплексную аналитическую систему для последовательного решения задач обработки и оценки мониторинговых данных: главных компонент, компаратор-ной идентификации и когнитивного моделирования.
2. Харламова Г. 1ндекс еколопчно! безпеки Укра!ни: концепщя та ощнка / Г. Харламова, В. Бутьковський // Вюник Ки!вського нащонального ушверситету iMern Тараса Шевченка. - 2014. -№ 7 (160). - С. 92-97.
3. 1ванюта С. П. Еколопчна безпека регюшв Укра!ни: ж^вняльш ощнки / С. П. 1ванюта, А. Б. Качинський // Стратепчш прю-ритети. - 2013. - №3 (28). - С. 157-164.
4. Аналiз сталого розвитку - глобальний та регюнальш контек-сти. Укра!на в шдикаторах сталого розвитку / [М. З. Згу-ровський, Г. О. Статюха, С. В. Войтко и др.]. - К. : Полггех-шка, 2010. - 359 с.
Соха Ю. I. Принципи сталого розвитку i проблема природно-техногенно! безпеки / Ю. I. Соха // Вюн. Нац. ун-ту «Львiв. полггехшка». - 2011. - № 698. - С. 103-111. Зеркалов Д. В. Проблеми екологп сталого розвитку : моногра-фiя / Д. В. Зеркалов. - К. : Основа, 2013. - 430 с. Turvey R. Evaluation, Sustainable Development, and the Environment in the South Pacific / R. Turvey // Journal of MultiDisciplinary Evaluation. - 2007. - Vol. 4, №7. - P. 32-48.
8. Chang Y-Z Evaluation of Sustainable Development of Resources-Based Cities in Shanxi Province Based on Unascertained Measure / Y-Z Chang, S-C Dong // Sustainability. - 2016. - № 8(6). - Р. 585-603.
9. Циганенко О. В. Стратеги соцiо-eколого-eкономiчного розвитку мюьких територш: дис. к.т.н, СумДУ 2016 [Електрон-ний ресурс]. - Режим доступу: http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/ 123456789/45880
10.Indicators of Sustainable Development: Guidelines and Methodologies. 3rd Edition. - Department of Economic and Social Affairs. - NY: UN, 2007. - 99 p.
11. Программный комплекс для оценки экологоэкономической устойчивости промышленного предприятия / [А. А. Тайлако-ва, А. А. Кудрявцев, И. Е. Трофимов, В. Г. Михайлов] // Вестник Кузбасского государственного технического университета. - 2013. - № 6 (100). - P. 121-124.
12. Програмний зааб шдтримування прийняття оптимальних еко-лого-eкономiчних ршень у промисловосп / [I. М. Джигирей, О. В. Минько, Р. С. Журавчак, Р. Б. Медведев] // Комп 'ютерне моделювання в х1мп i технолопях та системах сталого розвитку. - КМХТ-2016 : Збiрник наукових статей П'ято! мiжнар. наук.-практ. конф. - Ки!в : НТУУ «КП1», 2016 - С. 62-65.
13. Козуля Т. В. Розробка ощнки еколопчносп техногенних об'екттв на основi методу компараторно! щентифжацп / Т. В. Козуля, М. О. Бшова, М. М. Козуля // Схщно-Свропейский журнал передо-вих технологш. - 2015. - № 5/10 (77). - С. 27-34.
14.Доповщь про стан навколишнього природнього середовища у Харювськш обласп у 2012 рощ [Електронний ресурс]. - Режим доступу: http://www.menr.gov.ua/docs/activity-dopovidi/ regionalni/rehionalni-dopovidi-u-20 1 2rotsi/ kharkivska_2012.pdf
15. Бухкало С. I. Особливост моделей утшизаци рiзновидiв поль мерних вiдходiв / С. I. Бухкало // Вюник НТУ «ХШ». - 2016. -№ 19 (1191). - С. 11-17.
Стаття надшшла до редакцп 21.02.2017.
Шсля доробки 13.03.2017.
Результаты. Представлен анализ системных методов для формирования комплексного методического обеспечения оценки состояния эколого-социально-экономических систем для автоматизации управления их безопасностью. Обоснована целесообразность создания алгоритмично-программного комплекса оценки качества системных образований, состоящих из объекта исследования и окружающей его среды, для определения объективно взвешенного управленческого решения. Сформирована аналитическая система методов, последовательное использование которых обеспечивает оценивание уровня безопасности системного объекта по результатам исследований «(система - окружающая среда) - процесс - равновесное состояние системы». Алгоритмическое обеспечение оценки качества системных объектов и разработанный для этого программный продукт апробированы при решении задач экологической безопасности для районов и предприятий Харьковской области. Определены перспективы управленческой деятельности по результатам оценки состояния предприятий Харьковской области.
Выводы. Научная новизна заключается в формировании комплексной методической информационно-программной поддержки оценки экологичности и безопасности системных объектов эколого-социально-экономического содержания, введения в методическую основу системного анализа объектов последовательности оценки «состояние (система - окружающая среда) - процесс (взаимодействие, внутреннее регулирования, самоорганизация) - состояние системы». Практическая значимость заключается в разработке информационно-методического и алгоритмического обеспечения комплексной оценки уровня экологической безопасности сложных эколого-социально-экономических объектов; информационно-программного комплекса решения задач по оценке состояния уровня безопасности сложных объектов, несоответствия рассматриваемых параметров требованиям сбалансированного устойчивого развития систем различного уровня исследования.
Ключевые слова: сложная система, оценка качества, информационно-методическое обеспечение, алгоритмическое обеспечение, программный продукт.
Kozulia T. V.1, Bilova M. O.2
'Dr. Sc., Associate professor, Professor of department of computer monitoring and logistics, National Technical University «Kharkiv Polytechnic Institute», Kharkiv, Ukraine
2Post graduate student, Assistant of department of computer monitoring and logistics, National Technical University «Kharkiv Polytechnic Institute», Kharkiv, Ukraine
INFORMATION-ANALYTICAL SYSTEM ASSESSMENT METHODS OF COMPLEX OBJECTS
Context. Formation of information-methodical, algorithmic and software sustainable development evaluation of ecological-socioeconomic different complexity systems requires the formation of an integrated system approach to solving scientific problems.
Objective. Formation of methodological and information software for the evaluation of compliance state and functionality of the system object with the requirements of environmental quality from the standpoint of sustainable development, which makes it safe for the environment.
Methods for evaluation the quality of the system objects with different levels of difficulty are formed into an integrated analytical system for sequential processing solutions of tasks and evaluation of monitoring data: principal component analysis, comparator identification method and cognitive modelling.
Results. The analysis of common approaches to the formation of complex methodical support assessment of ecological and socioeconomic systems state for the security management automation is given. The expediency of creating a methodical support system of system units quality estimation in accordance with the principles of sustainable development for decision making is grounded. Mathematical methods that provide system object security level analysis and evaluation of the research results "environment - the process - the equilibrium state of the system" are defined. Algorithmic support of system objects quality estimation and designed software are tested for solution of environmental safety problems at the level of regions and enterprises of Kharkov region. The prospects regarding the state of analyzed Kharkiv region enterprises management are identified.
Conclusions. Scientific novelty is defined by the formation of the complex methodological information and software support evaluation of environmental and safety system objects of ecological and socio-economic content, introduction to the methodological basis of the system analysis of objects estimation sequence "state (the system - environment) - the process (interaction, internal control, self-organization) -state of the system". The practical significance is to develop an information-methodological and algorithmic support a comprehensive assessment of the environmental safety of complex ecological and socio-economic facilities; informational software solutions-level status assessment of safety problems of complex objects, mismatch parameters under consideration the requirements of a balanced sustainable development of the systems of different levels of study.
Keywords: complex system, quality evaluation, information and methodological support, algorithmic support, software.
REFERENCES
2.
3
4.
5
6
7
8
9
Kachynskyi A. B. Ekolohichna bezpeka Ukrainy: systemnyi analiz perspektyv pokrashchennia. Kiev, NISD, 2001, 312 p.
Kharlamova H., Butkovskyi V Indeks ekolohichnoi bezpeky Ukrainy: kontseptsiia ta otsinka, Visnyk Kyivskoho natsionalnoho universytetu imeni Tarasa Shevchenka, 2014, No. 7(160), pp. 92-97. Ivaniuta S. P., Kachynskyi A. B. Ekolohichna bezpeka rehioniv Ukrainy: porivnialni otsinky, Stratehichni priorytety, 2013, No. 3 (28), pp. 157-164.
Zghurovskyi M. Z., Statiukha H. O., Voitko S. V., Melnychenko A. A., Boldak A. O., Dzhyhyrei I. M. Analiz staloho rozvytku - hlobalnyi ta rehionalni konteksty. Ukraina v indykatorakh staloho rozvytku. Kiev, Politekhnika, 2010, 359 p.
Sokha Iu. I. Pryntsypy staloho rozvytku i problema pryrodno-tekhnohennoi bezpeky, Visn. Nats. un-tu «Lviv. politekhnika», 2011, No. 698, pp. 103-111.
Zerkalov D. V. Problemy ekolohii staloho rozvytku: Monohrafiia. Kiev, Osnova, 2013, 430 p.
Turvey R. Evaluation, Sustainable Development, and the Environment in the South Pacific, Journal of MultiDisciplinary Evaluation, 2007, Vol. 4, No. 7, pp. 32-48. Chang Y-Z, Dong S-C Evaluation of Sustainable Development of Resources-Based Cities in Shanxi Province Based on Unascertained Measure, Sustainability, 2016, No. 8(6), pp. 585-603. Tsyhanenko O. V. Stratehii sotsio-ekoloho-ekonomichnoho rozvytku miskykh terytorii: dys. k.t.n, SumDU, 2016
10
11
[Elektronnyi resurs]. Rezhym dostupu: http://essuir.sumdu.edu.ua/ handle/123456789/45880
Indicators of Sustainable Development: Guidelines and Methodologies. 3rd Edition. Department of Economic and Social Affairs. NY, UN, 2007, 99 p.
Tailakova A. A., Kudriavtsev A. A., Trofymov Y. E., Mykhailov V H. Prohrammntii kompleks dlia otsenky эkolohoэkonomycheskoi ustoichyvosty promtishlennoho predpryiatyia, Vestnyk Kuzbasskoho hosudarstvennoho tekhnycheskoho unyversyteta, 2013, No. 6 (100), pp. 121-124.
12. Dzhyhyrei I. M., Mynko O. V., Zhuravchak R. Ie., Medvediev R. B. Prohramnyi zasib pidtrymuvannia pryiniattia optymalnykh ekoloho-ekonomichnykh rishen u promyslovosti, Komp 'iuterne modeliuvannia v khimii i tekhnolohiiakh ta systemakh staloho rozvytku KMKhT-2016: Zbirnyk naukovykh statei P'iatoi mizhnar. nauk.-prakt. konf. Kyiv, NTUU «KPI», 2016, pp. 62-65.
13. Kozulia T. V, Bilova M. O., Kozulia M. M. Rozrobka otsinky ekolohichnosti tekhnohennykh ob'iektiv na osnovi metodu komparatornoi identyfikatsii, Skhidno-Ievropeiskyi zhurnal peredovykh tekhnolohii, 2015, No. 5/10(77), pp. 27-34.
14.Dopovid pro stan navkolyshnoho pryrodnoho seredovyshcha u Kharkivskii oblasti u 2012 rotsi [Elektronnyi resurs]. Rezhym dostupu:http://www.menr. gov.ua/docs/activity-dopovidi/ regionalni/rehionalni-dopovidi-u-20 1 2-rotsi/ kharkivska_2012.pdf
15.Bukhkalo S. I. Osoblyvosti modelei utylizatsii riznovydiv polimernykh vidkhodiv, Visnyk NTU «KhPI», 2016, No. 19 (1191), pp. 11-17.
