CC BY
10
MODEL FOR ESTIMATING REACH ZONES OF DETACHABLE PARTS OF ROTARY-TYPE SPACECRAFT
E.P. Minakov, M.A. Aleksandrov
The results of the study of the possible appearance, methods and nature-risk of the use of spacecraft of the rotary type (SC RT) and the model for calculating the reach zones of their detachable parts, a two-pulse scheme of the transition between the complex-nar circular orbits are presented.
Key words: rotary-type spacecraft, detachable part, motion parameters, application characteristics, reach zone.
Minakov Evgenii Petrovich, doctor of technical sciences, professor, maks.aleksandrov.vka@mail. ru, Russia, St. Petersburg, Military Space Academy named after A.F. Mozhaisky,
Aleksandrov Maksim Andreevich, candidate of technical sciences, senior lecturer, maks.aleksandrov.vka@mail. ru, Russia, St. Petersburg, Military Space Academy named after A.F. Mozhaisky
УДК 504.064.36
DOI: 10.24412/2071-6168-2021-9-180-184
РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА ВЫБОРА ОПТИМАЛЬНОГО РЕШЕНИЯ С ЦЕЛЬЮ СНИЖЕНИЯ КОНФЛИКТА ИНТЕРЕСОВ
В.Ю. Волков, В.В. Волкова
В системе управления производственными процессами иногда возникает конфликт интересов администрации химико-технологических предприятий и населения, проживающего в регионе расположения этих предприятий. Ситуация усугубляется неопределенностью и противоречивостью исходной информации, которая используется для принятия управляющего решения. С целью повышения обоснованности принимаемых решений применяются экспертные оценки. Для повышения эффективности управляющего решения был разработан алгоритм выбора оптимального управляющего воздействия, при котором выбираются наилучшие стратегии для «экологических» решений администрации предприятий с учетом «экономических» стратегий. Применение разработанного метода для выбора оптимальных решений позволяет избежать указанного конфликтов интересов.
Ключевые слова: концентрация, алгоритм, управляющее воздействие, загрязняющее вещество, атмосфера, эффективность.
Очевидно, что степень загрязнения атмосферного воздуха в любом населенном пункте, расположенном недалеко от промышленных предприятий, зависит от объемов продукции, выпускаемой на этих предприятиях. Чем больше выпускается продукции, тем выше уровень выбросов в атмосферу, так как эти выбросы обусловлены особенностями технологических процессов предприятий. В последние годы все больше внимания уделяется охране окружающей среды [1]. С 01.01.2018 года (ст.25, Федеральный закон № 219-ФЗ) меняются требования производственного экологического контроля к стационарным источникам. Они должны быть оснащены автоматическими системами измерения выбросов и концентрации загрязняющих веществ, а также техническими средствами передачи информации в единую систему Госэкомо-ниторинга. Вводится обязанность по представлению декларации о воздействии на окружающую среду (для организаций от 20 тыс. - 80 тыс. рублей). Предусматриваются новые виды административной ответственности. Исходя из этого, при управлении производственными процессами, придется учитывать «экологический фактор» и его специфическую особенность - он влияет как на производственный процесс, так и на условия проживания населения в регионе. Поэтому, управляющие воздействия, принятые ЛПР, должны быть оптимальными как с экологической (минимум негативного воздействия вредных веществ в атмосфере на проживающее население в регионе), так и с экономической (максимум прибыли предприятия от выпуска продукции) точки зрения. Управляющие воздействия должны с одной стороны учитывать
180
интересы предприятий (экономические факторы), которые стремятся увеличить прибыль, а с другой стороны - проживающего на территории региона населения, на защите интересов которого стоят контролирующие органы, которые должны обеспечивать требуемый уровень безопасности проживания людей на контролируемой территории (экологические факторы).
Таким образом, в системе управления производственным процессом с учетом степени загрязнения атмосферного воздуха, возникает конфликт интересов: с одной стороны - предприятия заинтересованы в получении прибыли, а с другой стороны, население - в чистом воздухе, так как, чем интенсивнее работает предприятие, тем сильнее оно загрязняет окружающую среду. Для принятия управленческих решений в таких системах необходимо использовать специфический критерий, или, в общем случае, несколько критериев.
С целью повышения обоснованности принимаемых решений в условиях частичной неопределенности, противоречий и конфликтов обычно применяются экспертные оценки. В качестве экспертов могут выступать специалисты в различных областях деятельности. В [2] для повышения количества экспертов, участвующих в обсуждении, применяется Интернет. Предложенный способ позволяет привлечь независимых экспертов для повышения достоверности принимаемых решений.
Оценка отдельным экспертом относительной важности каждого из критериев осуществляется путем назначения экспертами некоторой количественной оценки по 10-балльной системе. Оценивание происходит по двум показателям: максимальное улучшение экологической обстановки и минимум потерь химико-технологического предприятия от реализации конкретного управляющего воздействия.
Оптимальное решение мы предлагаем выбирать на основе принципа Эджворта - Па-рето [3]. В [4] описана математическая модель задачи многокритериального выбора, которая включает построение множества возможных решений X, векторный критерий / и отношения предпочтений У . Но основная трудность этой теории заключается в невозможности найти такое решение, которое может быть в дальнейшем использовано для решения любой многокритериальной задачи. Поэтому предлагается использовать принцип Парето, в котором используется множество возможных оценок и множество выбираемых векторов, согласованных с отношением предпочтений, а решением задачи является множество выбираемых векторов.
В соответствии с аксиомами, на которых базируется принцип Парето [5], составим критерий выбора оптимального управляющего решения, направленного на снижение концентрации загрязняющих веществ в атмосфере, для ЛПР.
Для этого введем следующие ограничения и допущения для построения критерия:
критерий управления служит для выражения разумных целей ЛПР;
построить модель в точности соответствующую всем реальным обстоятельствам невозможно;
модель всегда является упрощением действительности;
должны учитываться как экономические факторы (максимум прибыли химико-технологических предприятий), так и экологические факторы (минимум негативных воздействий ЗВ в атмосфере) в режиме реального времени;
Необходимо отметить, что формирование математической модели принятия решений (т.е. построение множества Xи векторного критерия/ представляет собой сложный процесс, в котором тесно взаимодействуют представители конкретной области знаний и специалисты по принятию решений. Их цели одновременно, как правило, достигнуты быть не могут, и поэтому требуется дополнительная информация для достижения компромисса. По этой причине помимо векторного критерия следует располагать какими-то дополнительными сведениями о предпочтениях ЛПР. С этой целью необходимо включить в многокритериальную задачу еще один элемент, который позволил бы выразить и описать эти предпочтения.
Для оптимального решения необходимо выделить множество возможных допустимых решений X, состоящих из нескольких управляющих воздействий (УВ), направленных на снижение концентрации ЗВ в атмосфере: КУ=^X,/,У X, где Х - множество управляющих воздействий; /- критерий оптимальности, представляет собой векторный критерий / = (/¡, /2), где / - влияние экологической составляющей, / - влияние экономической составляющей, принимает значения в пространстве га-мерных векторов Ят. Это пространство называют критериальным пространством или пространством оценок, и всякое значение /(х) = (/1(х),/2(х)) е Кт векторного
критерия / при определенном х е X, называемый векторной оценкой возможного решения х. Все возможные векторные оценки образуют множество возможных оценок (возможных или
допустимых векторов): У = /(Х) = '\у = /(хХХ е Х}.
Отношение предпочтений ^ х предполагает, что оба критерия оказываются выбранными и ЛПР выбирает оптимальное УВ, учитывая интересы всех сторон.
Исходя из вышеизложенного был составлен алгоритм принятия оптимального решения (выбора управляющего воздействия), который состоит из четырех этапов:
I этап. Формируется перечень управляющих воздействий с дифференциацией по «месту приложения» каждого воздействия на соответствующий уровень управления.
II этап. Определяются экспертные оценки [6] эффективности принятия решений.
III этап. Формируются матрицы решений (стратегий) ^ для каждого из приоритетных загрязняющих веществ. Из этих матриц выделяется множество Парето по модифицированному алгоритму.
Матрица решений (стратегий) ^ строится следующим образом.
Пусть лицо, принимающее решение, может выбрать один из т возможных вариантов своих решений Х],Х2,...,Хм и пусть относительно условий, в которых будут реализованы возможные варианты, можно сделать п предположений У1,У2,...,Ум. Оценки каждого варианта решения в каждых условиях (Х7 ,У7) известны и заданы в виде матрицы выигрышей Лица, Принимающего Решения Л=|ар|. Предположим вначале, что априорная информация о вероятностях возникновения той или иной ситуации У] отсутствует.
(
^=
/ (11) , /
/
(21)У 2(21)
^п
/1(1 п) , /2(1п) / 1(2п), /2
Л
2(2п)
/ 1
, /
(т1)' 2 (т1)
/ /
^ Ктп)^ 2
1(тп)'2(тп)
(1)
/ 1(12), /2(12) ... / 1(22), /2(22) ...
... / 107),/2(Р)
/ 1(т2), /2(т2) ...
где Л, - стратегии 7-го решения (7=1,..,т) администрации; - стратегиир-го решения предприятия (]=1,..,п);/1(7, ]) - «выигрыш» населения города при выборе >той стратегии и j-той стратегии предприятия; /2(7, ) - «проигрыш» администрации предприятия при выборе >той стратегии и j-той стратегии предприятия.
В отличие от стандартного метода [7] предлагаемый нами алгоритм определения оптимального решения (управляющего воздействия) сводится к выборке из матрицы решения попеременно по строкам и столбцам:
Шаг 1. Выбрать первую строку матрицы решений F и проверить выполнение неравенства ./1(7,]) - ./1(7+1,]). Если оно оказалось истинным, то перейти к шагу 2. Иначе - к шагу 5.
Шаг 2 . Удалить из матрицы F строку /\(ц), т.к. она не является Парето-оптимальной.
Шаг 3. Выбрать первый столбец матрицы решений F и проверить выполнение неравенства /2(Р) - /и7,Р+2). Если оно оказалось истинным, то перейти к шагу 4.
Шаг 4. Удалить из матрицы столбец /1(7-,Р+2), т.к. он не является Парето-оптимальным.
Шаг 5. Проверить выполнение неравенства 7<Ж Если оно оказалось истинным, то положить 7=7+1 и прейти к шагу 1. Иначе - к шагу 7.
Шаг 6. Проверить выполнение неравенства ]<М. Если оно оказалось истинным, то положить ]=]+1 перейти к шагу 3. Иначе - к шагу 7.
Шаг 7. Проверить выполнение неравенства 7>Ы-1 и]>М-1. В случае истинности этого неравенства вычисления закончить.
IV этап. При принятии решения Лицу, Принимающему Решения (ЛПР) необходимо осуществить выбор - обосновано, эффективно, используя имеющуюся информацию о целях и предпочтениях.
При выборе оптимального решения по предложенному алгоритму будут учтены как интересы администрации промышленных предприятий, так и контролирующих органов в области охраны окружающей среды, представляющие интересы населения.
Таким образом, выбираются наилучшие стратегии для «экологических» решений администрации предприятий, которые будут давать максимальное значение критерия с учетом «экономических» стратегий предприятий. Применение разработанного метода для выбора оп-
тимальных решений позволяет избежать конфликтов интересов (экономических и экологических) при условии соблюдения принципа заинтересованности администрации химико-технологического предприятий в соблюдении выработанных решений.
В [8] приведены возможные управляющие воздействия, направленные на снижение концентрации загрязняющих веществ в атмосфере. Они предназначены для предприятий, организаций и учреждений, имеющих источники загрязнения воздуха, независимо от их ведомственной принадлежности. В соответствии с этими методическими указаниями была разработана таблица, содержащая экспертные оценки результатов применения управляющих воздействий различной степени выполнения. Часть из них для примера приведена в работе [9].
На основании составленной таблицы строится матрица стратегий, которая обрабатывается в дальнейшем с помощью разработанного модифицированного алгоритма. В результате может быть определен набор наиболее эффективных решений, удовлетворяющих как администрации предприятий, так и жителей региона.
Следует отметить, что принципиальная сложность задачи многокритериального выбора заключается в невозможности простого определения наилучшего решения. Процедура выбора зависит от большого числа параметров, которые невозможно учесть при составлении математической модели. Процесс управления происходит в динамике, поэтому на каждом этапе выбора предлагаемого варианта решения целесообразно задействовать специалистов двух «конфликтующих» сторон. Это усложняет составление самой модели. Кроме того, в терминах векторного критерия не представляется возможным выразить предпочтения ЛПР, а только определяются цели, которые могут быть достигнуты. Поэтому, для повышения эффективности принимаемого решения, нужно располагать еще дополнительными сведениями о предпочтениях самого ЛПР.
Список литературы
1. Волков В.Ю., Волкова В.В. Государственное регулирование в области охраны окружающей среды // Материалы 15 Международной научно-практической конференции 19-20 октября. Часть 1. Гуманитарные и естественнонаучные факторы решения экологических проблем и устойчивого развития. Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Новомосковский институт Новомосковск, 2018. С. 32-36.
2. Бархум Ибрахим. Разработка интеллектуальной автоматизированной системы экологического мониторинга и управления степенью загрязнения атмосферного воздуха с удаленным доступом: Дис...канд. тех. наук 05.13.06 / РХТУ. М.: 2008. 143 с.
3. Ногин В.Д. Обобщенный принцип Эджворта-Парето и границы его применимости // Экономика и математические методы. 2005. Т. 41. № 3. С. 128-134.
4. Кини Р.Л., Райфа Х. Принятие решений при многих критериях: предпочтения и замещения. М.: Радио и связь, 1981. 560 с.
5. Подиновский В.В., Ногин В.Д. Парето-оптимальные решения многокритериальных задач. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2007. 256 с.
6. Литвак Б.Г. Экспертные оценки и принятие решений. М: Патент, 1996. 271 с.
7. В.Д. Ногин. Принятие решений при многих критериях. Учебно методическое пособие. СПб. Издательство «ЮТАС», 2007. 104 с.
8. РД 52.04-52-85 Регулирование выбросов при неблагоприятных метеорологических условиях. Л.: Гидрометеоиздат, 1987. 38 с.
9. Волкова В.В. Алгоритм выбора оптимального управляющего воздействия по снижению концентрации загрязняющих веществ в атмосфере. Вестник международной академии системных исследований (МАСИ). Информатика, Экология, Экономика. Том 19, часть 1 / Международная академия системных исследований, М., 2017. С. 105-110.
Волков Владислав Юрьевич, канд. техн. наук, доцент, vvolkov@nirhtu.ru, Россия, Новомосковск, НИ(ф) РХТУ им. Д.И. Менделеева,
Волкова Вера Владимировна, старший преподаватель, vvolkova@nirhtu.ru, Россия, Новомосковск, НИ(ф) РХТУ им. Д.И. Менделеева
DEVELOPMENT OF AN ALGORITHM OF CHOOSING AN OPTIMAL SOLUTION TO DETERMINE THE CONFLICT OF INTERESTS
V.Y. Volkov, V.V. Volkova
In the control system of production processes, sometimes there is a conflict of interests between the administration of chemical-technological enterprises and the population living in the region where these enterprises are located. The situation is aggravated by the uncertainty and inconsistency of the initial information, which is used to make a managing decision. In order to increase the validity of the decisions made, expert assessments are applied. In order to increase the effectiveness of the managerial decision, an algorithm was developed for selecting the optimal managerial effect, in which the best strategies are chosen for the "environmental" decisions of the enterprise administration taking into account the "economic" strategies. The application of the developed method for the selection of optimal solutions allows you to avoid this conflict of interest.
Key words: concentration, algorithm, control action, pollutant, atmosphere, efficiency.
Volkov Vladislav Yurievich, candidate of technical science, docent, vvolkov@nirhtu.ru, Russia, Novomoskovsk, D. Mendeleyev University of Chemical Technology of Russia (Novomoskovsk branch),
Volkova Vera Vladimirovna, senior lecturer, vvolkova@nirhtu.ru, Russia, Novomoskovsk, D. Mendeleyev university of Chemical Technology of Russia (Novomoskovsk branch)
УДК 004.732
DOI: 10.24412/2071-6168-2021-9-184-194
ОБЕСПЕЧЕНИЕ СВОЕВРЕМЕННОСТИ ОБМЕНА ИНФОРМАЦИОННЫМИ РЕСУРСАМИ НА ОСНОВЕ ТЕХНОЛОГИИ РАСПРЕДЕЛЕННОГО РЕЕСТРА
И.Н. Фабияновский
В статье рассматривается модель обмена информационными ресурсами единого информационного пространства корпоративной информационной системы, в которой реализована технология распределенного реестра, а также методика обеспечения своевременности информационного обмена, учитывающая необходимость достижения его требуемой полноты. Исходя из результатов экспериментальной оценки модели и методики, выработаны предложения по внедрению технологии распределенного реестра в корпоративные информационные системы.
Ключевые слова: информационные ресурсы, единое информационное пространство, корпоративная информационная система, распределенный реестр.
В современных корпоративных информационных системах (КИС) одной из целей функционирования является гарантированное управление информационными ресурсами в едином информационном пространстве (ЕИП). При этом под ЕИП понимается совокупность всех информационных ресурсов (ИР), упорядоченных по единым принципам и правилам формирования, формализации, хранения и распространениях [1].
Необходимость создания ЕИП в КИС обусловлена использованием в процессах управления современных информационных и телекоммуникационных технологий, а также повышением требований к своевременному и полному информационному обмену в условиях ограниченных вычислительных ресурсов сети [2].
Анализ потребностей пользователей в телекоммуникационных услугах современных КИС показывает следующее примерное распределение информационных потоков в системе:
изображения, видео, данные для планирования - около 57% от всего информационного потока в вычислительной сети;
автоматизированные системы управления - 31% трафика; обмен информацией с вышестоящим руководством - 4%;
