CC BY
20
TECHNICAL SCIENCES
Methodology of development of causal symbolic circuits for interactive control
and management systems Guchuk V. (Russian Federation) Методология разработки каузальных мнемосхем для интерактивных систем контроля и управления Гучук В. В. (Российская Федерация)
Гучук Владимир Всеволодович / Guchuk Vladimir — кандидат технических наук, старший научный сотрудник, Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В. А. Трапезникова Российская академия наук, г. Москва
Аннотация: в интерактивных системах контроля и управления сложными динамическими объектами необходимо обеспечить возможность адекватного восприятия человеком представленной информации для принятия осознанных и эффективных управляющих действий. В работе предлагается новый класс представлений, способствующий решению обозначенной проблемы.
Abstract: in interactive control and management systems for difficult dynamic objects it is necessary to provide a possibility of adequate perception by the person of the provided information for acceptance of conscious and effective managing actions. In work the new class of representations promoting the solution of the designated problem is offered.
Ключевые слова: каузальная мнемосхема, мониторинг и управление, логико-иерархический анализ, визуальная поддержка.
Keywords: causal symbolic circuit, monitoring and management, logic hierarchical analysis, visual support.
Для создания высоконадежных интерактивных систем контроля и управления сложными динамическими объектами необходимо создавать такую визуализацию, которая дает достаточно полное представление о состоянии управляемого объекта, и в то же время позволяет человеку-оператору адекватно воспринимать представленную информацию и принимать осознанные и правильные действия. Одним из инструментов визуальной поддержки, который может способствовать оперативному оцениванию ситуации человеком-оператором, являются мнемосхемы [1]. В основу построения мнемосхем положены принципы, выработанные в процессе многолетней практики их применения. Мнемосхемы помогают оператору, работающему в условиях большого количества поступающей информации, облегчить процесс информационного поиска, подчинив его определенной логике, порождаемой реальными связями параметров исследуемого объекта. В работе [2] предложен новый класс представлений - каузальные мнемосхемы, которые расширяют возможности обычных мнемосхем. Они являются именно тем инструментарием, который дает возможность человеку-оператору получить развернутое и детальное представление о состоянии управляемого объекта, позволяет выявить первопричину возникновения нештатной ситуации, оценить масштаб происходящего события и определить возможность его локализации, предпринять осознанные действия по предотвращения развития нештатной или аварийной ситуации. Каузальные мнемосхемы предназначены для отображения не столько элементов системы, сколько взаимосвязи процессов, протекающих в ней, причинно-следственной картины наблюдаемых событий, взаимоувязанных реакций подсистем на управляющие воздействия, отображения динамики распределения напряженности узлов и агрегатов и т. п. Каузальные мнемосхемы могут быть использованы как инструментарий для организации встречного логико-иерархического анализа ситуации, предложенного в [3], в котором параллельно осуществляются два иерархических процесса. На верхнем уровне (гипотетическом, огрубленном) анализируется связь макроявления (например, значение базового, определяющего показателя) с наиболее вероятными порождающими причинами. Далее -подтверждение на более низком уровне каждого из выбранных вариантов потенциально возможными причинами, например, происходящими процессами в подсистемах, описанных
S ■ European science № 12(22)
измеряемыми параметрами. На нижнем уровне - выделение по измеряемым параметрам не совсем нормативно протекающих процессов в подсистемах, а на более высоком уровне проверка влияния этих процессов на смежные (непосредственно связанные) подсистемы и далее определение возможного участия всего предыдущего в наблюдаемом макроявлении. В определенном смысле элементы такого анализа реализуются при работе человека-оператора в уже существующих системах. Основное отличие в том, что для большей эффективности с помощью каузальных мнемосхем осуществляется визуальная поддержка такого анализа, что предположительно позволит проводить его более содержательно и оперативно. Рис. 1 иллюстрирует такого типа представление.
Рис. 1. Обобщенная каузальная мнемосхема
На рисунке степень затемнения прямоугольника в каждом элементе схемы (который будем именовать пиктограммой) соответствует степени «неблагополучия» или отступления от нормы соответствующего элемента. Толщина связующих линий - степень актуальности этой связи. Номер перед точкой - номер уровня в иерархии, а после точки - порядковый номер на данном уровне (для человека-оператора вместо номеров отображаются наименования пиктограмм - процессов, узлов, явлений и т. д.). В реальности используется более широкий ассортимент средств, включая числовые данные, цветовые метки и т. п. При нисходящем анализе (II), т. е. при переходе от вышележащего уровня вниз, осуществляется «поиск причин». В противном случае (I) производится «обнаружение последствий». Анализируемая иерархия может быть функциональной (например, по выполняемым функциям с подчиненными связями) или построенной на основе причинно-следственных связей разной степени интегрированности, или композиционно-декомпозиционной с упорядочиванием типа «система - подсистема - блок - субблок...».
При анализе «сверху» осуществляется поиск причины произошедшего системного события, а при анализе «снизу» производится попытка обнаружения последствий локальных нарушений. Использование одновременного двунаправленного иерархического построения анализа производится с целью обеспечить более успешную диагностику системы. Если произошла «встреча» анализа «сверху» и анализа «снизу» - физически (геометрически, логически) совпали результаты этих анализов, то получается однозначное решение, и оно достаточно обоснованное. Если «встречи» не произошло, необходим содержательный и неформальный перекрестный анализ, который может осуществить только человек. В общем случае представленная структура иерархических взаимодействий может быть неполной, или не совсем адекватно отображать реальные процессы, и есть некоторая надежда, что интеллект человека-оператора может нивелировать эти недостатки. Конкретная реализация может быть совершенно иной, причем, может быть и несколько визуализированных структур для разных типов описания системы [3]. Необходимо подчеркнуть важность именно идеи такого представления, которое направлено на создание условий для возможности оперативного оценивания ситуации человеком-оператором без необходимости рассматривать целое семейство визуализаций параметров, порознь представленных на экране АРМа оператора.
Еигореап Баепсе № 12(22) ■ 10
При построении каузальных мнемосхем следует использовать экспертные технологии, поскольку пока не существует достаточно отработанных рекомендаций. Целесообразно также учитывать те принципы, которые положены в основу построения обычных мнемосхем, поскольку на каузальные мнемосхемы возлагаются весьма сходные задачи. Один из основных -принцип лаконичности, согласно которому мнемосхема должна быть простой, не должна содержать лишних, затемняющих элементов, а отображаемая информация должна быть четкой, конкретной и краткой, удобной для восприятия и дальнейшей переработки. Принцип обобщения и унификации предусматривает требование, согласно которому надо выделять и использовать наиболее существенные особенности управляемых объектов, т. е. на мнемосхеме не следует применять элементы, обозначающие несущественные конструктивные особенности системы. Согласно принципу акцента к элементам контроля и управления на мнемосхемах в первую очередь необходимо выделять размерами, формой или цветом элементы, наиболее существенные для оценки состояния, принятия решения и воздействия на управляемый объект. Принцип автономности предусматривает необходимость обособления друг от друга участков мнемосхемы, соответствующих автономно контролируемым и управляемым объектам и агрегатам. Эти обособленные участки должны быть четко отграничены от других и согласно принципу структурности должны иметь завершенную, легко запоминающуюся и отличающуюся от других структуру. Принцип использования привычных ассоциаций и стереотипов предполагает применение на мнемосхемах таких условных обозначений параметров, которые ассоциируют с общепринятыми буквенными обозначениями этих параметров. Требования, предъявляемые к мнемосхемам, должны в определенном смысле предъявляться и к каузальным мнемосхемам [1].
Предложенные в работе решения коррелируют с известными технологиями, такими, как FAST (Functional Analysis System Techique), диаграмма Fishbone (Kaoru Ishikawa) и т. д. [4]. При разработке каузальных мнемосхем для решения конкретных задач целесообразно использовать накопленный опыт решения схожих задач и руководствоваться выработанными рекомендациями, методологиями, принципами.
Литература
1. Электронные средства сбора, обработки и отображения информации ТУСУР. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.ie.tusur.ru/books/COI/index.htm/ (дата обращения: 08.11.2016).
2. Гучук В. В. Особенности визуализации для технологии, упреждающей критериальной адаптации // Приволжский научный вестник, 2015. № 3-1. С. 36-38.
3. Гучук В. В. Эргономические аспекты визуализации информационных параметров в системах контроля и управления // Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук, 2015. № 2.С. 81-84.
4. Илларионов А. В., Клименко Э. Ю., Неизвестный С. И. Самоучитель топ-менеджера. М.: Альпина-Паблишер, 2013. 648 с.
11 ■ European science № 12(22)
