Основные положения построения системы поддержки принятия решений ситуационного центра Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

УДК 614.8:351.86+519.8

Л.П. Попов к.т.н., С.Н. Нехорошее к.т.н., С.В. Агеев к.т.н., А .С. Романов, И.П. Чухров к.ф.-м.н.

(ФГУ ВНИИ ГОЧС (ФЦ))

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПОСТРОЕНИЯ СИСТЕМЫ ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ СИТУАЦИОННОГО ЦЕНТРА

Л. Popov, S.Nehoroshev, S.Ageev, A. Romanov, l.Chukhrov BASIC PROVISIONS FOR BUILDING UP THE SYSTEM OF SITUATIONAL CENTERS DECISION

В статье изложены принципы решения функциональных задач и создания функциональных комплексов задач системы поддержки принятия решений (СГ1ПР) для Национального ЦУКС, режимы функционирования, методологические основы, структурная схема и средства автоматизации СПИР, ее информационное и лингвистическое обеспечение.

There are given decision making support functional concerns and functional concern complexes for the National СMES, functioning mode, methodological basis, structural scheme and automatization means, its informational and linguistic provision.

Разработка системы поддержки принятия решений (СППР) является одним из важных и перспективных направлений развития специального программного и информационного обеспечения (СПИО). Основной целью создания СППР ситуационного центра (СЦ) является повышение обоснованности, оперативности и эффективности решений, принимаемых в режимах повседневной готовности, повышенной готовности (при угрозе возникновения ЧС) и чрезвычайной ситуации (при возникновении ЧС и ликвидации ЧС).

Назначение СППР состоит в обеспечении должностных лиц, принимающих решения (ЛПР), информационной поддержкой при выполнении основных задач управления, на базе современных методов математического моделирования и информационных технологий.

СППР должна обеспечивать выполнение следующих основных функций:

• создание и ведение базы ситуационных планов действий при угрозе возникновения и ликвидации ЧС;

С. К. Агеев

А. С. Романов

И.Н. Чухров

A./I. Попов

С.Н. Нехорошее

Научно-технические разработки

• разработка документов для проведения учений и штабных тренировок;

• учет состояния территориальных и объектовых сил и средств, привлекаемых к АСДНР;

• расчет потребности и обеспеченности населения средствами жизнеобеспечения (ЗСГО, СИЗ, продовольствие, вода, жилище, одежда и др.)

• формирование и выдача обобщенных данных по основным показателям планов действий;

• автоматизированная обработка, контроль и документирование хода оповещения об угрозе или возникновении ЧС;

• разработка проекта плана действий с использованием базы ситуационных планов;

• моделирование хода и результатов мероприятий при угрозе ЧС и но ликвидации ЧС;

• планирование сил и средств на проведение АСДНР по вариантам обстановки;

• планирование тылового (материального, медицинского) и других видов обеспечения проведения АСДНР по вариантам обстановки.

Функционирование СППР должно обеспечиваться за счет решения в системе функциональных задач (ФЗ) и функциональных комплексов задач.

ФЗ однозначно классифицируются по следующим признакам:

• должностное лицо управления, в интересах которого решается задача;

• режим функционирования (повседневный, повышенной готовности, чрезвычайный), в котором, как правило, используется ФЗ;

• процесс управления, который обеспечивает

ФЗ;

• функция процесса управления, которую поддерживает задача.

ФЗ, входящие в СППР, по функциям процесса управления должны быть разделены на 3 основные класса: прогнозирование обстановки; оценка и контроль обстановки; подготовка данных лля принятия решения и планирования его реализации.

ФЗ прогнозирования обстановки обеспечивают:

• получение данных обстановки на основе проведения расчетов по специальным алгоритмам (методикам), использующим минимум исходных данных;

• оценку достоверности результатов прогнозирования;

• выдачу данных прогноза по запросам пользователей.

ФЗ контроля и оценки обстановки обеспечивают:

• сопоставление данных, полученных из различных источников, друг с другом и с результатами прогнозирования, а также определение степени достоверности обобщенной информации с учётом её неполноты и неопределённости;

• сопоставление обобщенных данных обстановки и данных о ходе проводимых мероприятий с запланированными показателями;

• выдачу результатов сопоставления по запросам пользователей.

ФЗ подготовки данных для принятия решения по ликвидации ЧС и планирования действий по его реализации обеспечивают:

• определение требуемого состава сил и средств ликвидации ЧС, сроков проведения и объема планируемых АСДНР;

• расчет рационального состава необходимых для проведения выбранных видов АСДНР сил и средств, в том числе их обеспечения (разведка, РХБ защита, инженерное, тыловое, материальное, медицинское и другие виды обеспечения), а также планирование их использования;

• выдача результатов (документов) планирования по запросам пользователей.

Совокупность взаимосвязанных ФЗ, обеспечивающих все функции некоторого процесса управления, начиная от сбора необходимой информации и заканчивая доведением принятых решений до исполнителей, составляет функциональный комплекс задач (ФК).

Режимы функционирования системы поддержки принятия решений

Построение СППР должно опираться на следующие принципиальные положения. СППР должна функционировать в трех режимах: «повседневная деятельность», «повышенная готовность» (при угрозе возникновения ЧС) и «режим ЧС» (при возникновении ЧС и сс ликвидации). Разделение функций между режимами производится по принципу - все трудоемкие и длительные операции, связанные с информационным наполнением системы данными и знаниями, должны быть выполнены в повседневном режиме. В остальных режимах выполняются только «быстрые», вычислительно эффективные операции, в первую очередь, по использованию накопленных в системе данных и знаний в конкретной ситуации.

Основные задачи СППР в повседневном режиме — формирование ситуационных планов действий при угрозе возникновения и ликвидации ЧС, разработка документов для проведения учений и штабных тренировок, учет территориальных и объектовых сил и средств, расчет потребности и обеспеченности населения средствами жизнеобеспечения.

Основные задачи СППР в режиме повышенной готовности (при угрозе возникновения ЧС) — автоматизированная обработка, контроль и документирование хода оповещения об угрозе возникновения ЧС, автоматизированная обработка донесений о выполнении мероприятий, предусмотренных планами, контроль за ходом выполнения мобилизационного развертывания.

Основные задачи СППР в режиме ЧС (при возникновени и ликвидации ЧС) - оперативное прогнозирование и оценка обстановки (инженерной, радиационной, химической, пожарной, медицинской и т.д.); оценка состояния систем управления и сил по обстановке; расчет сил и средств на проведение

АСДНР по вариантам обстановки в соответствии с планом действий по ликвидации ЧС.

Методологические основы системы поддержки принятия решений

СППР не имеют жестко определенных функциональных рамок. Общим для таких систем является использование современных информационных технологий для информационного и прогнозно-ана-литического обеспечения процедуры принятия решений Л ПР, которое, как правило, включает следующие этапы:

1) поиск и предоставление ЛПР нормативной и справочной информации, необходимой или полезной для принятия решений, инициируемый различными способами (поиск информации по косвенному запросу ЛПР, автоматический поиск ассоциативного типа на основе анализа текущего состояния ситуации);

2) предоставление ЛПР информации о возможных результатах, последствиях принимаемых им решений;

3) диагностика полученных сценариев (прогнозов), проводимая с целью сбора дополнительной информации, позволяющей ЛПР понять причины, вызвавшие наблюдаемый по сценарию результат;

4) оценка эффективности принимаемых решений, необходимость в которой возникает в тех случаях, когда среди параметров сценария ЛПР не может выбрать единственный критерий эффективности анализируемого решения;

5) формирование или оптимизация решений.

Опыт показывает, что, несмотря на привлекательность аналитических методов с элементами оптимизации, построение на их основе эффективных алгоритмических процедур формирования решений для сложных процессов управления практически невозможно. Это, в первую очередь, связано с необходимостью учета трудноформализуемых факторов качественного характера, объективной невозможностью однозначно определить критерий оптимизации и своевременно получить достоверные начальные данные. Другими словами, применение оптимизирующих процедур обусловлено очень жесткими предпосылками и предположениями, которые оказываются практически невыполнимыми.

Концепция построения СППР основывается на процедурах, в которых формирование решений и их корректировка выполняется специалистами (экспертами), а анализ решения осуществляется на основе моделирования. Результаты моделирования позволяют оценить реализуемость и эффективность предлагаемых решений, определить причины, по которым решение не удовлетворяет требованиям, а также обеспечить специалистов информацией, необходимой для корректировки решений в сторону повышения их эффективности. Используя эти данные, эксперт формирует управленческое решение, опираясь на собственный опыт, а также привлекая любую доступную ему информацию, в том числе полученную с использованием локальных расчетных задач.

Структурная схема системы поддержки принятия решений

Структурная схема СППР должна включать подсистемы, представленные соответствующими программными компонентами.

1. Подсистема оперативного доступа. Программные компоненты подсистемы должны обеспечивать быстрый и эффективный доступ ЛПР к источникам информации (данных) и знаний (быстрых расчетных процедур) в форме типовых запросов. При работе в оперативном режиме необходимо свести к минимуму неформализованные действия ЛПР, связанные с поиском и получением информационной поддержки. Типовые формы запросов должны включать описание структуры, вводимых параметров (настраиваемых начальных данных), получаемых результатов, визуального представления выполненного запроса и реализуются с использованием технологий XML. Каталог типовых запросов поддерживаются динамическими классификаторами, настраиваемыми по типам ЧС, частоте выполнения и др. Должна быть обеспечена возможность представления запрашиваемой информации с различной степенью детализации.

2. Информационно-справочная подсистема. Программными средствами подсистемы реализуются, во-первых, ведение и эффективное использование классификаторов и словаря понятий для описания ситуационных планов мероприятий при угрозе, возникновении и ликвидации ЧС и, во-вто-рых, возможность подключения и эффективного использования внешних программных компонентов информационной, нормативно-справочной поддержки, вспомогательных расчетных процедур по специальным вопросам (характеристики АХОВ, расчет возможной зоны поражения при выбросе АХОВ, нормативы выполнения мероприятий и потребления ресурсов И Т.Д.).

3. Подсистема ведения базы ситуационных планов действии при угрозе, возникновении и ликвидации ЧС. Программные средства подсистемы должны обеспечивать ведение базы данных для формализованного представления ситуационных планов действий, привлечения сил и средств, обеспечения их необходимыми ресурсами.

Информационная модель описания ситуационного плана действий состоит из двух частей:

Донесение о ЧС (Паспорт ЧС), в котором определяется исходная информация о типе, объекте, территории, времени и параметрах произошедшей (возможной) ЧС.

Ситуационный план действий по спасению населения и ликвидации ЧС, который включает:

• перечень объектов проведения работ;

• планирование АСДНР на участках (объектах) проведения работ;

• состав группировки сил и средств для ликвидации ЧС;

• планирование взаимодействия сил и средств (формирования, подразделения, количество привлекаемого личного состава и технических средств.

Научно-технические разработки

Научно-технические разработки

объемы и сроки работ);

• состав материальных ресурсов (номенклатура, количество и сроки использования);

• планирование тылового, материального, медицинского и других видов обеспечения (пункты хранения, объекты использования, привлекаемое количество ресурса, в том числе транспорта);

• планирование транспортного обеспечения, которое производится на основе информации о необходимости перевозки сил, средств и ресурсов к объектам и между объектами проведения работ с привлечением транспортных средств организаций и включает следующие виды: планирование транспортных мероприятий (пункты отправления и назначения, объемы и сроки выполнения транспортных работ) и транспортных сил с учетом их группировки (качественный и количественный состав транспортных сил и средств необходимый для осуществления перевозки) и привлекаемых для перевозки организаций.

Ситуационный план действий определяет состав и сроки выполнения мероприятий по ликвидации ЧС, а также силы, средства и ресурсы, привлекаемые для их выполнения, и оформляется в виде следующих основных документов:

• решение руководителя ликвидации ЧС;

• план действий по ликвидации ЧС;

• план взаимодействия сил и средств при ликвидации ЧС;

• планы по каждому виду обеспечения (продовольственными, материально-техническими, медицинскими и другими ресурсами сил и средств ликвидации ЧС);

• план перевозок сил, средств и ресурсов, привлекаемых для ликвидации ЧС.

4. Подсистема моделирования (прогнозирования). Основу подсистемы моделирования составляют средства имитационного моделирования, средства и алгоритмы автоматической генерации прикладных динамических моделей, соответствующих ситуационным планам. Программные компоненты подсистемы должны обеспечивать модульную генерацию модели, выполнение модельного эксперимента и интерпретацию результатов моделирования в терминах показателей ситуационного плана.

Специальные средства подключения подсистемы должны обеспечивать взаимодействие базы планов с подсистемой моделирования на основе согласованного протокола обмена потоками данных. При этом выполняются следующие действия: экспорт из базы данных начальных данных, необходимых для генерации и настройки модели, запуск процедур генерации модели, моделирования и интерпретации результатов, импорт в базу планов интерпретированных результатов моделирования в виде расчетных (прогнозных) показателей плана.

Средства разработки моделей и анализа результатов моделирования должны обеспечивать формализованное представление данных для описания модели и результатов модельных экспериментов.

Средства разработки предназначены для опи-

сания элементов и структуры модели, ввода и редактирования входных данных, контроля целостности и непротиворечивости описания, запуска выполнения процесса моделирования.

Средства для анализа результатов должны предоставлять возможность выполнения аналитических запросов, интерпретации результатов модельного эксперимента в виде выборки по определенной группе параметров для их визуализации в табличном или графическом виде.

Информационное и лингвистическое обеспечение системы поддерки принятия решений

Информационное обеспечение в виде совокупности документов и внутримашинных структурированных наборов данных предназначено для повышения эффективности управленческой деятельности ЛПР путём обеспечения их полной, достоверной информацией по проблемам управления при угрозе и ликвидации ЧС.

Информационное обеспечение разрабатывается и при необходимости модифицируется с учетом руководящих документов.

Информационное обеспечение должно включать следующие виды информации.

1) оперативная информация:

• оперативные данные о фактах и прогнозах бедствий, предупреждения об угрозе, характере и масштабах неблагоприятных воздействий на население и окружающую среду, о нарушении функционирования систем ЖКХ, ТЭК, потенциально опасных и других объектов в результате аварий, стихийных бедствий;

• оперативные данные о текущих действиях по ликвидации ЧС;

• данные о состоянии и готовности поисковоспасательных сил;

• данные о состоянии (в том числе паспорта безопасности) регионов, субъектов РФ, особо опасных объектов.

2) нормативно-справочная информация:

• основа — система государственных стандартов по обеспечению безопасности жизнедеятельности в ЧС;

• информация о запрещенных и рекомендуемых действиях в условиях типовых ЧС;

• ретроспективная и методологическая информация о ЧС;

• зарубежная информация по проблематике ЧС;

3) специальная информация:

• специальная тематическая информация;

• картографическая информация;

• данные о потенциально опасных источниках возможных ЧС техногенного и природного характера;

• данные о силах и средствах для ликвидации ЧС.

4) классификаторы специальной тематической информации ЧС техногенного и природного характера; топографической информации цифровых карт; тематический классификатор документов;

5) условно-реальная учебная информация: до-

полнительная информация, необходимость которой выявляется в ходе выработки и принятия соответствующих решений, включается в состав информационного обеспечения.

Информационная и лингвистическая целостность и согласованность данных достигается применением при вводе данных Елиной системы кодирования и классификации (ЕСКК).

Доступ к информационным ресурсам осуществляется по принципу информационного взаимодействия на основе современных информационных технологий и актуализации владельцами информации своих ресурсов.

Средства автоматизации систем поддержки принятия решений

Средства автоматизации должны обеспечивать следующие основные возможности:

• использование локальных вычислительных сетей (ЛВС) для объединения АРМ различного вида. К серверам, входящим в состав ЛВС, предъявляются требования по уровню производительности, безопасности, надежности и готовности в соответствии с назначением конкретного объекта;

• применение архитектуры клиент - сервер при создании, актуализации и использовании баз данных, размещаемых на различных объектах;

• создание и ведение фактографической, документальной и графической баз данных с обеспечением единого информационного пространства и возможности получения любых необходимых данных по предупреждению и ликвидации ЧС вне зависимости от места их непосредственного хранения (с учетом прав доступа);

• применение современных и перспективных телекоммуникационных технологий;

• ведение локальных (в пределах объекта) и удаленных (между территориально-разнесенными объектами) обменов в режимах непосредственного взаимодействия (on - line) и электронной почты;

• осуществление обмена, обработки и хранения (по необходимости) формализованной и неформализованной информации следующих видов: команд (сигналов) управления и оповещения, данных, документальной (в том числе телеграфной), факсимильной, графической, картографической, видео и речевой;

• обеспечение приоритетности при передаче и обработке информации согласно двум категориям

срочности: срочная и несрочная;

• обеспечение информационного сопряжения с вышестоящими органами управления и федеральными органами исполнительной власти.

Средства автоматизации должны быть рассчитаны на возможность одновременной работы до 100 пользователей и обеспечивать непрерывную круглосуточную работу.

В интересах пользователей реализуется дружественный унифицированный интерфейс доступа к сервисам системы, который обеспечивает на единых принципах и решениях выполнение следующих основных функций:

1) предоставление пользователям набора услуг при подготовке и передаче формализованных и неформализованных сообщений, текстовой, графической, картографической информации в форме электронных документов, реализованных с использованием технологий XML;

2) принудительная или отложенная (с оповещением или без оповещения) выдача на монитор АРМ принятых сообщений, и их обработка в соответствии с указаниями пользователя;

3) взаимодействие с телекоммуникационными серверами системы сбора и передачи данных (ССПД), обеспечивающими информационный обмен пользователей в пределах объекта (локальное взаимодействие) и между объектами (удаленное взаимодействие).

Средства автоматизации базируются на единой системе адресации, обеспечивающей идентификацию в системе (включая ССПД) всех сетевых технических средств, носимых комплектов пользователей и информационных ресурсов.

В комплексах обеспечивается сохранность информации при нарушениях и перебоях в электропитании, возможность восстановления утерянной информации, в том числе восстановления баз данных.

Программное обеспечение (ПО) должно делиться на общее и специальное.

Общее ПО обеспечивает создание и поддержку единой информационной среды для реализации ФК и решения различных ФЗ в пределах системы.

Специальное ПО обеспечивает решение информационно-аналитических, прогностических, расчетных и некоторых специальных технологических задач и унифицировано по организации информационного взаимодействия, как с пользователями, так и между отдельными программными компонентами (модулями).

Научно-технические разработки