CC BY
27
МЕХАНИКА. ТРАНСПОРТ. МАШИНОСТРОЕНИЕ
шш оо оо
1
Черноусова Е.С. УДК324.12-18
МЕТАМОДЕЛЬ ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ ДЛЯ СИТУАЦИОННОГО АНАЛИЗА РЕГИОНАЛЬНЫХ ПРОБЛЕМ
Введение. Актуальность вопроса создания систем ситуационного анализа обусловлена возрастающими современными требованиями к управлению сложными социальными системами, такими как область или регион. Ситуационный анализ можно рассматривать как инструмент оперативного, тактического и стратегического управления, при применении которого последовательно происходит идентификация ситуации, создание ее модели, прогнозирование ситуации и, при необходимости, выработка управленческих решений. Существующие системы ситуационного анализа, как показывает практика, ориентированы на сбор, хранение и представление данных о состоянии объекта Российской Федерации. Особое внимание в таких системах направлено на визуализацию информации, ее представлении на больших экранах или панелях, так как от формы и полноты зависит ее понимание экспертом или ЛПР. Однако, региональные органы власти нуждаются в более интеллектуальном программном и инструментальном обеспечении, которое позволяло бы проводить оценивание состояния региона, прогнозирование социальных показателей, подготовку и обоснование управленческих решений.
Для создания интеллектуальной распределенной информационной системы (ИРИС) ситуационного анализа региональных проблем предполагается осуществить интеграцию разнородных компонентов (программных комплексов, ГИС, баз данных и знаний), а также объединить методы и технологии ситуационного анализа, математического моделирования, вычислительного эксперимента для моделирования плохо формализуемых процессов и ситуаций в регионе, исследования динамики событий и прогнозирования развития социальных систем [1].
В статье описана метамодель реализуемой системы, а также дано краткое описание
ее компонентов и моделей, которые могут быть использованы для ситуационного анализа.
Ситуационный анализ и ситуационное управление. Ключевым в теории ситуационного анализа является понятие «ситуация». Ситуация трактуется как стечение обстоятельств. Обстоятельства — это законы действия определенной предметной области, проявляющиеся индивидуально в каждой ситуации. Тогда ситуационный анализ — есть анализ текущей ситуации в сравнении с «желаемой» или «идеальной» ситуацией. Ситуационный анализ — основа ситуационного управления.
При реализации ситуационного управления можно выделить ряд этапов:
• оценка обстановки;
• определение целей;
• определение методов решения;
• оценка возможных методов решения;
• принятие решения.
При оценке обстановки выполняется ее идентификация, определение ряда факторов (ситуационных переменных), которые ее формируют, и ограничений, которые накладываются. После определения ситуации делается вывод о ее классе для определения метода решения. Анализ существующих подходов к формированию методов решения показывает, что главным признаком, определяющим суть подхода, является частота возможного появления проблемной ситуации [2]. Проблемной ситуацией называется ситуация, в которой фактическое значение одного или множества факторов отличается от эталонного или прогнозируемого. Многообразие проблемных ситуаций можно классифицировать как показано на рис. 1.
Определяя ситуации как стереотипные, то есть повторяющиеся, можно выработать определенные методы решения и накопить
ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ
Рис.1. Классификация проблемных ситуаций
Рис.2. Концепция ситуационного управления
опыт решений. Для таких ситуаций можно
ситуационного
подхода важно и модели, кото-
представить концепцию управления (рис. 2).
При реализации такого определить классы ситуации рые позволят выработать типовое «оптимальное» решение. Тогда при использовании подхода скорость принятия решения есть скорость распознавания класса, к которому относится конкретная ситуация. В случае уникальных проблемных ситуаций выработка и принятия решения возлагается на коллектив ру-ководящихлиц или отдельно наЛПР, при этом используется тоже самое обеспечение, что для работы с типичными ситуациями, которое дополняется обеспечением для реализации методов «мозгового штурма», моментов тривиальности и др.
Программно — информационное обеспечение ИРИС. Для систем ситуационного анализа региональных проблем можно выделить три основных вида программно - информационного обеспечения (рис. 3). Обеспечение может быть выполнено в виде отдельных компонентов при наличии интерфейса взаимодействия.
Информационно-справочное обеспечение направлено на сбор, накопление и поиск информации о необходимых и дополнительных показателях региона. Набор показателей формируется руководством самостоятельно, но существует ряд показателей, определение значений которых является обязательным и, в дальнейшем, информация
о них передается в вышестоящие органы. Эти показатели определены в Указе Президента Российской Федерации от 28 июня 2007г. № 825 «Об оценке эффективности деятельности органов исполнительной власти субъектов Российской Федерации». Например, это показатели о смертности населения с градацией по возрасту и удельный вес населения, систематически занимающегося физической культурой и спортом. Также это обеспечение направлено на мониторинг исполнения существующих решений и позволяет отслеживать значение показателей в динамике, а также предоставляет информацию о текущих, прогнозируемых и эталонных значениях.
Обеспечение для визуализации результатов работы предназначено для эффективного представления данных о ситуации, что увели-
Рис.3. Виды программно-информационного обеспечения
чивает качество предварительного анализа информации и вырабатываемых решений путем интеграции результатов аналитической обработки с полиэкранной формой представления информации. Огромное значение в текущее время уделяется психологическим аспектам подачи информации, так как при реализации ситуационного анализа региона количество факторов, определяющих ситуацию в регионе, может исчисляться сотнями.
Предметом особого внимания является аналитическое обеспечение. На этот вид обеспечения возложены такие функции, как:
• анализ статистических данных;
• формирование причинно-следственных отношений с целью определения причин возникновения ситуации;
• выбор модели для исследования ситуации;
• прогнозирование социальных, экономических и др. процессов в регионе;
• определение и оценка альтернатив управленческих решений;
• обоснование принятого решения.
В зависимости от существующих данных и типа процессов (формализуемые или слабо-формализуемые), должны быть выбраны модели на которых будут проводится дальнейшие исследования. Реализуемая система направлена на реализацию таких моделей для слабоформализуемых ситуаций, как онтологии, когнитивные карты, Joiner-сети.
Онтологии — базы знаний специального вида, включающие описание концептов-сущностей и отношений между ними, которые могут быть представлены как в графическом виде, так и нотациях специализированных языков, например, XML. Когнитивные карта -это ориентированный граф, вершины такого графа соответствуют факторам, определяющим ситуацию, а ориентированные ребра — причинно-следственным связям между факторами. Различное обозначение факторов, ребер между ними и интерпретация связей порождает модификации когнитивных карт. Теория Joiner-Net, предложенная Л.Н. Столяровым, являясь обобщением различных сетевых парадигм, позволяет описывать взаимодействие процессов в асинхронных системах. В модели Joiner-Net ситуация описывается сетью, представляющей собой совокупность процессов изменения факторов и набора неких событий, сигнализирующих о характере
этих изменений. Процессы связываются между собою с помощью входных и выходных событий. Выходные события одного процесса могут являться входными, иначе говоря — инициирующими запуск, событиями для другого [3].
Метамодель ИРИС. Суть метамоделиро-вания состоит в том, что разработка базируется на построении интегрированной модели (метамодели), описывающей модели программ, модели данных и модели бизнес-процессов и приводящей их к универсальному представлению (например, на языке XML), которое затем преобразуется в соответствующие коды программ и структуры данных. Используя такую метамодель, можно реализовать системы, которые будут направлены на ситуационный анализ разных аспектов деятельности региона, а не на конкретно выделенный. Таким образом, метамодель ИРИС можно представить следующим обра - зом (рис. 4).
Рассмотрим подробнее состав компонентов аналитической обработки.
Компонент анализа данных предназначен для проверки данных на полноту, доста-
Рис.4. Метамодель ИРИС
ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ
точность и непротиворечивость, а также выполнения сравнения текущих показателей с эталонными.
Компонент выбора модели состоит из компонентов, предназначенных:
• для хранения моделей;
• для создания новых моделей — автоматически по существующим данным, создания новой модели экспертом, создание новой модели на основе существующих;
• для конфигурирования моделей — изменения их параметров;
• для оценки адекватности моделей — автоматически по статистическим данным или экспертом.
Компонент моделирования позволит провести прогнозирование значения факторов, определяющих ситуацию. Имитационное моделирование необходимо для динамического анализа ситуаций. Такое моделирование позволяет проигрывать сценарии развития ситуации, изменяя параметры самих факторов и связей между ними, с целью обнаружения негативных факторов, которые могут привести к «неудовлетворительной» ситуации, и предотвращения или смягчения их влияния. Проигрывая сценарии перехода от одной ситуации к другой, можно определить адекватность построенной модели, уточнить текущие характеристики и способствовать более глубокому пониманию принципов функционирования всей системы в целом. Имитационное моделирование делает возможным создание нескольких альтернативных вариантов развития ситуации с оценкой вероятности реализации сценария, и также его последствий и определить значения изменения факторов для достижения собственных целей. Компонент моделирования включает в себя:
• компонент хранения сценариев моделирования;
• компонент создания новых сценариев — как новых сценариев, так сценариев на основе существующих;
• компонент конфигурирования сценариев;
• компонент преобразования моделей — в случае, если моделирование невозможно или ограничено на основе выбранной модели, компонент должен выполнить преобразование существующей модели или предложить пользователю перейти к другой модели.
Компонент выработки управленческих решений позволит найти, подготовить и провести обоснование таких управленческих решений, которые необходимы для достижения цели. Следует отметить сложности при установке целей для управления регионом — нет возможности объективно задать и измерить такие показатели, как удовлетворенность населения в услугах здравоохранения или полезность радиопередач. Компонент состоит из:
• компонент хранения решений;
• компонент выработки новых решений — как на основе модели, так и на основе знаний эксперта;
• компонент оценки управленческих решений.
Компонент формирования отчетности позволяет пользователям системы подготовить пакет документов для ЛПР.
Компоненты сбора информации предназначены для сбора, хранения и поиска статистических данных, хранения эталонных значений. Такой компонент может быть реализован в виде отдельной системы, к которой посредством определенного интерфейса осуществляется доступ из аналитического компонента и компонента представления. Компонент представления предназначен для представления информации в эффективном виде, поэтому должен осуществлять преобразование данных, например, из текстового в графический вид, построение графиков, создание анимации или отображение с применением ГИС-технологий. Также компонент должен иметь возможности по представлению информации на нескольких экранах, сенсорных панелей и др.
Требования к реализации ИРИС. Для того, чтобы ИРИС отвечала современным требованиям и могла быть использована в практической деятельности государственных органов, следует обеспечить такие качества, как:
• распределенность — то есть возможность физически располагать компоненты системы не на одном компьютере, а на нескольких, что чрезвычайно важно при внедрении в регионе, где объекты территориально удалены друг от друга;
• модульность — реализация каждого компонента в виде отдельного сервиса;
• удаленный доступ с помощью Web - для реализации работы с помощью глобальной сети Internet на расстоянии;
• наличие гибкого, настраиваемого интерфейса - интерфейс программы должен учитывать психологические особенности пользователей, то есть экспертов и ЛПР, и сформирован таким образом, чтобы у них не возникали затруднения при получении доступа к той или иной информации в максимально сжатое время. Для физической реализации будет использована концепция мультиагентных систем на основе сервис-ориентированной архитектуры (SOA). В основе подхода лежит принцип агентной ориентации, который заключается в использовании в качестве компонентов информационной системы интеллектуальных агентов, автономно функционирующих и обладающих целенаправленным поведением. При реализации ИРИС агентом является Web-сервис. Современное и эффективное решение для построения мультиагентых систем с помощью SOA и преимущества использования Web-сервисов для реализации агентов описаны в [4]
Заключение. Следует утверждать, что в текущий момент актуальны вопросы создания инструментов эффективного управления регионами Российской Федерации с использованием ситуационного анализа. Можно констатировать, что в текущий момент системы ситуационного анализа не реализованы или реализованы частично, поэтому востребованность таких систем увеличивается.
В статье было описана предлагаемая мета-модель ИРИС и кратко описаны ее основные компоненты, которая позволит перейти к технической реализации ИРИС. Использование
различных моделей, таких как онтологии и алгебраические сети, в ИРИС позволит представить различные ситуации в регионе, провести прогнозирование на их основе и эффективно решать задачи управления регионом.
БИБЛИОГРАФИЯ
1. Массель, Л.В., Горнов, А.Ю., Массель, А.Г. Интеллектуальная распределенная система для ситуационного анализа региональных проблем / Материалы XXXIV Международной конференции «Информационные технологии в науке, социологии, экономике и бизнесе». Приложение к журналу «Открытое образование».- Украина, Ялта-Гурзуф, 2007.-.- Москва: МГАПИ. - С. 34-36.
2. Федулов, Ю.Г., Юсов, А.Б. Социальная политика: формализация, измерение, прогнозирование. - М.:2007.-384с.
3. Массель, Л.В., Копайгородский, А.Н., Аршинский, В.Л. Построение интеллектуальных систем для исследованийэнергети-ки на основе алгебраических сетей и онто-логий: подход и реализация // Вычислительные технологии. - Том 13, Спецвыпуск 1. -2008.- С. 50-58.
4. Черноусова, Е.С., Черноусов, А.В. Преимущества использования БОА при построении мультиагентных систем. Информационные и математические технологии в науке и управлении / Труды XII Байкальской Всероссийской конференции «Информационные и математические технологии в науке и управлении». Часть II. — Иркутск: ИСЭМ СО РАН, 2007. - 246с.
