CC BY
19
УДК656.025:510.223
О. В. ЛАВРУХЩ (Дон1ЗТ)
РОЗРОБКА МОДЕЛ1 СИСТЕМИ П1ДТРИМКИ ПРИЙНЯТТЯ Р1ШЕНЬ НА ЗАЛ1ЗНИЧНОМУ ТРАНСПОРТ1
Розглянуто питання можливостi створення на залiзничному транспорта адекватних систем пiдтримки прийняття ршень, в основу яких покладенi основш принципи теорп нечiтких множин i нечггко! логiки.
Рассмотрены вопросы возможности создания на железнодорожном транспорте адекватных систем поддержки принятия решений, в основу которых положены основные принципы теории нечетких множеств и нечеткой логики.
The article examines possibilities of creation on the railway transport of the adequate decision-making support system on the basis of the fundamentals of the fuzzy sets and fuzzy logic theories.
На цей час на залiзничному транспорт! юнуе обмежена кшьюсть систем шдтримки прийняття ршень оперативным персоналом стосовно про-цеав, що вщбуваються як в масштабах вше! Укрзалiзницi, так i в межах окремих !! структурных шдроздшв. Цей факт негативно впливае на кшьюсш i якiснi показники роботи залiзниць в силу обмеженоста сфер застосування систем прийняття ршення. Згiдно з концепцiею рестру-ктуризацп та програмою шформатизацп зашз-ничного транспорту необхiдним е подальше удо-сконалення i провадження таких систем.
У робота [1] розглянута можливють надання оперативному персоналу затзнично! станцп можливостi прогнозування подiй на основi ана-лiзу минулого перiоду, у робота [2] розгляда-еться можливють щентифшаци вхiдних ситуа-цiй транспортних подш на станцiях певно! д> льницi, в основу яко! покладеш лiнгвiстичнi змiннi. У зазначенiй робота щентифшащя вхщ-них ситуацiй вщбуваеться методом нечiткого включення, який передбачае побудову зваже-ного графу типових ситуацш, покладеного в основу дiаграми Хассе. Такий пiдхiд не повною мiрою вiдображае задовольняння потреби у разi побудови системи пiдтримки прийняття ршен-ня i являе собою перший крок до побудови по-внофункщонально! системи.
У роботi вщтворено ще один етап побудови систем шдтримки прийняття ршення, в основу якого покладеш останш досягнення в галузi нечiтких множин та неч^ко! логiки.
Стандартна нечiтка модель управлшня вклю-чае в себе три основних блоки системи управ-лiння: блок оцiнки стану, блок прийняття р> шення, блок надання керуючих впливiв.
В основу функщонування блока прийняття рiшення нечгтко! моделi управлiння «ситуащя-
дiя» покладено принцип визначення по системi продукцш необхiдних при дано! вхiдно!' ситуа-цi!' керуючих рiшень. Продукцiйна система ставить у вщповщшсть кожно! ситуацi! «>1 з пев-ного набору ситуацш ««, що характеризуе вс можливi стани об'екту управлшня, деяю керу-ючi ршення Я1. Ситуацi!, якi входять до набору «« називають еталонними. На вiдмiну вiд набору « = {.?!,§2,...,) типових ситуацiй, на-бiр «« ={•?!,§2,...,§п} (п < Щ еталонних ситуа-
цiй не мiстить нечiтко рiвних за заданим порогом рiвностi ситуацш. Цей факт сприяе змен-шенню розмiрностi продукцiйно! системи i не знижуе ефективнiсть моделi.
Керуюче ршення, яке необхiдно приймати при вхщно! ситуацi! §0, визначаеться ситуащею • е «« , в розумшш найбiльш близько! ситуацi! •0 причому множина «« повно i ситуацiя §1 iснуе для любо! вхщно! ситуацi! §0 . Мiри бли-зькостi ситуацi! §0 з еталонними ситуащями визначають за методом неч^кого включення ситуацiй (1), неч^ко! рiвностi ситуацiй (3) i нечетко! узагальненостi ситуацiй (4) [3]
v(§i, §,) = & v(ц„ (у), ц§, (у)), (1)
уеУ 1 1
де деякими ситуащями е
• = {(ц§(у)/у)), §1 = {(ц^ (у)/у)} (у еУ).
Величина v(цs. (у), ц(у)) визначаеться за
формулою (2) i являе собою стутнь включення нечiтко! множини (у) в нечiтку
множину ц§ ^ (у).
у((,"V)= & (у^^ (у)
уеГ
, £V ) = ,5V )&V, )
кР-я (, sj) = уе&7 ^,, (у^^ (у).
(2)
(3)
(4)
де кр-Я (¡г, ) - стутнь (р - д)-спшьносп. Причому (р - я) -спшьшсттю зветься така схо-ж1сть ситуацiй, за якою неч^ю значення всiх ознак у ситуащях нечiтко рiвнi, окрiм нечiтких значень не бшьш, нiж я ознак.
Розглянемо особливють функцiонування не-чггко! моделi управлiння у разi рiзних мiр бли-зькостi.
Поставимо умову, щоб в моделi нечiткого управлшня залiзничними транспортними подiя-ми множина еталонних ситуацiй в силу того,
що вона будуеться заздалегщь, перед початком функцiонування системи управлшня, не мютила погано визначених ситуацш, незалежно вiд того, яким чином буде використовуватися. У цьо-му випадку можливi такi варiанти:
1. На вхiд неч^ко1 моделi управлiння над-ходять тiльки добре визначеш вiдносно порога рiвностi ситуаци ¡о. У цьому випадку вщно-шення нечгтко1 рiвностi на множит
«1 = «« и «0 ,
(5)
ративних або прогнозних транспортних подш ¡о . У цьому випадку вщношення неч^ко1 рiв-ностi на множинi «1 е вщношення неч^ко! толерантностi. Число клашв сполученого з ним нечiткого покриття, як i в першому випадку дорiвнюе п, кожна ситуащя ¡1 е вщпо-
вiдае класу Л[ покриття множини «1. Однак класи покриття можуть мати неч^ко порожш перехрещення, якi складаються з погано визначених вхщних ситуацiй множини «о . Да-ний факт свiдчить про те, що погано визначе-на вхiдна ситуацiя ¡о може дорiвнювати декь льком еталонним ситуащям. У даному випадку можливi два варiанти рiшення:
- точшше визначити вхiдну ситуацiю, а саме, уточнити погано визначеш ознаки. Тим самим перейти до першого варiанта;
о0
- визначити пiдмножину «« еталонних ситуацiй, нечiтко рiвних ¡о. Прийняти най-бiльш близькою ¡о ситуацiю ¡г, яка мае мак-симальний степiнь рiвностi з ¡¡о, тобто
¡г ) = ц( s0, ¡г ) ,
(6)
де «о - множина вхщних ситуацiй транспортних подш на залiзничнiй станцп або в межах вше! Укрзалiзницi, е вщношення нечггко! екв> валентностi.
Множина «« не мiстить нечiтко рiвних ситуацш, тому кшьюсть класiв е^валентносп нечгтко1 розбивки множини «1 ствпадае з ю-лькiстю еталонних ситуацш. Кожна еталонна ситуащя ¡1 е «« е представником класу е^ва-
лентносп , вiдповiдного цш ситуаци. Класу Л[ окрiм ¡1 належать вс нечiтко рiвнi ¡1 вхщш ситуаци з множини «о. Отже, кожна вхщна ситуацiя стосовно транспортних подiй ¡о нечггко рiвна тiльки одта еталонно1 ситуаци ¡г е «« , яка визначаеться послiдовним зрiвнянням ¡о з кож-ною ситуацiею ¡1 е «« (I е I = {1,2,...,п}). Ситуащя ¡1 така, що |о,(ц, ¡¡I) ^ t приймаеться рiв-ною ситуаци ¡г [3].
2. На вхiд неч^ко1 моделi управлiння можуть надходити погано визначенi ситуаци опе-
якщо таких ситуацiй декiлька, то ршення сто-совна транспортно1 поди приймаеться залежно вiд умов управлiння.
У робот [4] показано, що вщношення неч№
кого включення 5 = («1, Р) при добро1 визначе-ностi ситуацiй з множини «1 е на ще1 множит вщношенням нечiткого нестрогого порядку цей факт дозволяе оргашзувати iерархiю ситуацiй множина «1, розташувавши на верхньому рiвнi нечiтко максимальний елемент максимальное' щеально1 пiдмножини, сполучених з вщношенням 5 . Таким чином, ситуащя ¡1 мае найвищiй стан у дiаграмi Хассе
¡1 = К (1/ похзд) ,(о/групавагошв) /
/«Повносост») / по1зд ), (о / група вагошв) /«Повноваг»)
^(о/ вчасно), (1/ прострочено) /
/«Термш доставки»)}.
З припущення повноти множини «« вихо-дить, що на верхньому рiвнi iерархil знаходять-ся ситуаци з множини «« . Нижче по рiвнях
iерархi! розташовуються елементи максималь-них щеальних пiдмножин, якi мiстять елементи верхнього рiвня вiдповiдно! пiдмножини. Роз-глядана сукупнють пiдмножин будуеться з си-туацiй множин «« i «О , причому «мюце» кож-но! ситуацi! §о е 50 визначаеться такою процедурою: §о «нижче» кожно! ситуацi! §1 е тако!, що §о с §1 i «вище» кожно! ситуацi! §1 е якщо §1 с §о .
Одержавши iнструмент щентифшацл вхщ-них ситуацiй одержана можливють до безпосе-реднього переходу до щентифшацп станiв об'екта управлiння. У формата даного питання розглянемо оргашзащю i функцiонування блок оцiнювання сташв об'екта управлiння. У данiй робота блок системи управлшня призначений для щентифшацп оперативно! транспортно! ситуацi! на залiзничнiй станцi!, якою вщбива-еться сформований к моменту оцшювання стан об'екта. Функцюнування блоку оцшю-вання ситуаци базуеться на моделюваннi дш людини, яка приймае рiшення (ЛИР) (черговий по станцп, товарний касир, по!зний диспетчер, черговий по дирекцп залiзничних переве-зень...), для чого використовуеться отримана вiд ЛИР шформащя. Тому вказаний блок вклю-чаеться до моделi управлiння, яка iмiтуе пове-дiнку ЛИР пiд час управлшня об'ектом.
Припустимо, що та шформащя, як подаеться на вхщ блока оцшювання стану може бути трьох тишв: неч^ка, чiтка i нечiтко множинна. Тип iнформацi! визначаеться типом датчиюв системи управлiння. Умовно видшимо три ос-новних типи датчиюв:
— «нечiткi датчики» (черговий по станцп, по!зний диспетчер тощо, якi подають на вхiд блока ощнки стану словесну iнформацiю про стан об'екта управлшня);
— «ч^ю датчики» (деяю датчики, якi подають на вхщ блока оцшювання стану конк-ретну числову шформащю, наприклад, ЕОМ надае даннi про вагу по!зда, кiлькiсть вагонiв в складi по!зда...);
— «аналоговi датчики» (датчики, яю подають на вхщ блока оцiнювання стану безперерв-нi функцi! належностi, якi перетворяться в век-тори ступешв належноста [2]).
Розглянемо задачу iдентифiкацi! сташв об'екта управлшня (формування по!зда) в умо-вах «нечiтких датчикiв». Припустимо, що по!з-ний диспетчер для вщображення станiв об'екта управлiння користуеться тими ж ознаками, нечеткими значеннями яких описанi значення ознак в останшх [2]. Фактично на вхщ блока
оцiнювання станiв подаеться неч^ка вхiдна си-туацiя §о , можливо, неповнiстю визначена, з приводу того, що по!зний диспетчер за рiзни-ми причинами може не вказувати ступеня на-лежностi деяких термiв нечiткими значеннями вiдповiдних ознак. Ступеш належностi термiв можуть задаватися по!зним диспетчером або безпосередньо, числами з в^^зка [0, 1], або за допомогою сл!в, якi вiдображають ступень вщповщноста термiв параметрам стана фор-мування по!зда.
Генеращя вiдповiдних дiй, якi видаються на виконавчi механiзми системи управлшня, по-кладено на блок надання керуючих дiй (БНКД). Функцiонування БНКД базуеться на моделю-ваннi дш ЛИР. Тому БНКД, також як i блок ощ-нювання сташв, включаеться в модель управлш-ня, яка iмiтуе поведiнку ЛИР шд час управлш-ня об'ектом (формування по!зда). Необхiдна для роботи блока шформащя одержуеться опи-туванням експертав, приклади стосовно цього питання розглянута в роботi [2].
Впровадження систем тдтримки прийняття рiшення на залiзничному транспортi покликанi в першу чергу полегшити роботу працiвникiв пов'язаних з необхщнютю аналiзу великого масиву оперативних даних шляхом широкомасштабно! автоматизации яка дозволить врахову-вати чинники, впливаючи на перевiзний про-цес. Функцюнування таких систем створюе платформу для покрашення основних показни-юв роботи, таких як: оборот вагона, просто! вагошв шд накопиченням, просто! вагошв пiд однiею вантажною операщею...
Б1БЛ1ОГРАФ1ЧНИЙ СИИСОК
1. Бутько Т. В. Иланування перевезень вантажу на основ1 рацюнально!' оргашзацп вагонопоток1в на зал1знищ 1з застосуванням теорп нечетких множин / Т. В. Бутько, О. В. Лаврухш // Схвдно-Свропейський журнал передових технологш 2004. - Спецвипуск 7 [1]. - С. 16-19.
2. Бутько Т. В. Модель по!здоутворення на основ1 ситуацшно!' системи прийняття ршення / Т. В. Бутько, О. В. Лаврухш // Схвдно-Свропейський журнал передових технологий 2004. - 3 [9]. - С. 30-33.
3. Мелехов А. Н. Ситуационные советующие системы с нечеткой логикой / А. Н. Мелехов, Л. С. Бернштейн, С. Я. Коровин. - М.: Наука. Гл. ред. Физ.-мат. лит. 1990.
4. Данько М. I. Ирогнозування розподшу вагонопо-тоюв на основ1 теори нечгтких множин / М. I. Данько, О. В. Лаврухш // 1нформацшно-керуюч1 системи на затзничному транспорт!. - Харшв, 2004. - Вип. 2. - С. 80-83.
Надшшла до редколегп 27.09.2005.
