CC BY
35
ПРОГРЕСИВШ ШФОРМАЦШШ
ТЕХНОЛОГИ
ПРОГРЕССИВНЫЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
PROGRESSIVE INFORMATION TECHNOLOGIES
УДК [004.78:33] (075.8)
В. П. Авраменко
СИСТЕМА ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ ПО ЛИКВИДАЦИИ
НЕШТАТНЫХ СИТУАЦИЙ
Разработаны структура, состав и информационные технологии поддержки принятия решений по ликвидации нештатных и аварийных ситуаций, которые контролируются охранно-пожарной сигнализацией. Приведен пример выбора комплекса аппаратно-программных средств по совокупности локальных критериев, в качестве которых выступают технико-экономические показатели эффективности принятия решений по ликвидации нештатных ситуаций.
ВВЕДЕНИЕ
Место решаемой задачи. Успешное функционирование предприятий производственной и непроизводственной сферы, банковских и коммерческих организаций требует обеспечения безопасности объектов деятельности и сотрудников этих организаций на случай возникновения нештатных ситуаций, защиты их от несанкционированного доступа, нападения и принуждения к несанкционированным действиям. Отсюда возникает необходимость разработки системы поддержки принятия решений (СППР), позволяющей повысить достоверность контроля охранно-пожарной сигнализации и ускорить ликвидацию возникшей нештатной ситуации. Современное состояние средств вычислительной техники позволяет оборудовать охра© Авраменко В. П., 2009
няемые объекты современными СППР, позволяющими надежно контролировать состояние охраняемого объекта.
Существующая практика проектирования СППР по совокупности технико-экономических показателей часто наталкивается на противоречие между заданными требованиями и количеством выделенных ресурсов. На начальных этапах проектирования СППР применяются эвристические методы многоальтернативного выбора структуры и состава аппаратно-программных средств создаваемой системы. Численные методы системной оптимизации позволяют выбрать предпочтительные проектные решения по совокупности количественных и качественных показателей, выступающих в качестве локальных критериев. Решение такого класса задач требует разработки моделей и методов, ориентированных на многоальтернативные технологии проектирования СППР.
Цель решаемой задачи состоит в создании и апробации методологии и информационных технологий проектирования СППР, направленных на повышение безопасности охраняемых объектов и минимизацию затрат по ликвидации возникших нештатных ситуаций.
1 ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ
Объект исследования - процессы поддержки принятия решений, направленные на повышение безопасности охраняемых объектов и минимизацию затрат по ликвидации возникших нештатных ситуаций.
Предмет исследования — методы, модели и информационные технологии поддержки принятия решений по ликвидации возникших нештатных ситуаций.
Методы исследования - системный анализ принятия проектных решений, направленных на повышение безопасности охраняемых объектов; многоальтернативный подход к выбору комплекса технических средств.
Анализ состояния решаемой задачи. Научным аспектам создания СППР по ликвидации внештатных ситуаций посвящены работы [1-4]. Принцип много-альтернативности принимаемых решений отражен в работе [1], в которой из множества допустимых решений выбирается более предпочтительный вариант по совокупности технико-экономических показателей безопасного функционирования охраняемых объектов. Для оперативного управления ликвидацией аварийных ситуаций применяются методы оперативной аналитической обработки данных [2]. Методам ликвидации аварийных ситуаций в энергосистемах посвящены работы [3-4]. В настоящее время практически отсутствуют работы по созданию методологий и технологий создания СППР для аварийных и нештатных ситуаций.
2 РЕЗУЛЬТАТЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ
Методология создания СППР безопасности охраняемого объекта. В связи с ростом числа средних и мелких предприятий и учреждений, занимающихся финансовой и коммерческой деятельностью, возникла настоятельная необходимость создания систем, обеспечивающих их охранную и противопожарную безопасность. Бурный рост выпуска устройств контроля состояния и наблюдения, а также общая тенденция снижения их стоимости, позволяют оборудовать охраняемые объекты современными электронными средствами, позволяющими круглосуточно и с высокой достоверностью контролировать состояние охраняемых объектов.
Процессы управления в производственной и непроизводственной сферах подразделяются на управление в штатных режимах и нештатных ситуациях. Штатным является режим управления, когда параметры и переменные контролируемого объекта не выходят за пределы предписанных ему значений. Управление штатными ситуациями обычно возлагают на систему автоматического управления. Нештатными принято называть ситуации, когда параметры и пере-
менные контролируемого объекта превышают предписываемые ему значения. Ликвидация нештатных ситуациях возлагается, как правило, на диспетчера, в распоряжении которого имеется информационно-советующая система поддержки принятия решений.
На распознание возникшей нештатной ситуации и принятие управленческого решения по ее устранению отводится весьма ограниченный интервал времени. Для повышения качества принимаемых управленческих решений целесообразно создание СППР, которые позволят обработать значительно большее количество информации и уменьшат влияние человеческого фактора на принятие решения [3-4].
Основными функциональными задачами охранно-пожарных и защитных СППР являются: обслуживание охраняемых объектов с распределенной структурой; высокое быстродействие в реальном масштабе времени; выработка управленческих решений для штатных и нештатных ситуаций; обеспечение требуемой надежности работы оборудования. Основным критерием выбора СППР является малая относительная вероятность ложного срабатывания и высокая вероятность правильного обнаружения аварийной ситуации (пожар, задымление, проникновение в охраняемую зону).
Обеспечение безопасности предприятий связано с проведением ряда организационных и технических мероприятий. К организационным мероприятиям относятся: оценка возможной угрозы безопасности охраняемого объекта; соблюдение факторов, предотвращающих возникновение нештатных ситуаций; допуск в помещения лиц согласно предписанию; контроль охраняемых помещений от взлома, задымления и затопления помещения, возникновения пожара, передвижения в охраняемом помещении людей. К техническим мероприятиям принадлежат: выбор рационального комплекса технических средств, правильная расстановка технических средств охраны, надлежащее сопровождение технических средств.
СППР нештатных ситуаций должны обеспечивать безопасность производственных и непроизводственных объектов, банковских и финансовых учреждений, а также предприятий сферы обслуживания, имеющих сложную структуру управления. СППР должны срабатывать при появлении признаков пожара или попытке проникновения в помещение. Техническое обеспечение безопасности требует принятия компромиссных решений. Например, правоохранительные органы рекомендуют ставить на окна решетки и устанавливать двойные двери, а пожарные инспекции настаивают на том, чтобы в случае необходимости можно было беспрепятственно покинуть помещение. Все замеченные изменения состояний охраняемых объектов должны фиксироваться в журнале событий, происшедших во время дежурства.
Архитектура СППР ликвидации нештатных ситуаций. Математическое описание СППР определяется принципами абстрагирования и многоальтернативно-сти, инструментальными средствами построения математических моделей и наличием вычислительных методов для решения задач рассматриваемого класса. Согласно принципу абстрагирования в модель системы должны включаться те компоненты, которые имеют непосредственное отношение к выполнению системой своих функций или своего целевого назначения. Все второстепенные детали желательно опустить, чтобы чрезмерно не усложнять математическое описание системы.
Принцип многоальтернативности моделирования СППР состоит в том, что никакая единственная модель не может в достаточной степени адекватно описать все аспекты функционирования системы. В достаточной степени адекватное математическое описание системы можно получить путем построения множества моделей, каждая из которых составляется под определенным углом зрения и отражает конкретный аспект поведенческой деятельности функционирования системы.
Для метамодели верхнего уровня СППР часто используется математический аппарат теории множеств, теории категорий, теории графов и теории операторов. Операторная модель может иметь вид:
Ах = у, х е , у е Кпу,
где х и у - элементы метрических пространств Ях и Кпу; А - оператор метамодели, переводящий элементы ресурсов х е Ях в элементы результата производственно-технологической деятельности у е Яу.
Архитектура СППР может быть представлена тремя составляющими: объектами - функциональными и обеспечивающими подсистемами, внешними и внутренними возмущающими воздействиями; связями, описывающими точные границы подсистем и их взаимодействия при управлении данным; поведениями -изменяющимися состояниями подсистем, зафиксированных в локальных хранилищах данных.
Математическую модель архитектуры СППР (АрхСППР) можно представить кортежем вида:
АрхСППР = <МПК, МВС, МСП>,
где МПК - множество подсистем и компонент; МВС - множество взаимосвязей между подсистемами и компонентами; МСП - множество составляющих поведения, изменяющихся во времени данных, состояний, управляющих и возмущающих воздействий.
Модель архитектуры СППР при ликвидации нештатных ситуаций можно представить кортежем вида:
МОС = <НПД, ИПР, УОИ, ГЭС, БД, БЗ, ПМР, ВНР, ЖПР, ИИ>,
Рисунок 1 - Архитектура СППР по ликвидации нештатной ситуации
где НПД - набор первичных датчиков возникновения пожара, попытки взлома, движения объектов с унифицированными выходами; ИПР - интерфейс первичного преобразования данных; УОИ - устройства отображения информации (звуковые, визуальные, мнемонические); ГЭС - группа экспертов-специалистов по установлению типа и характеристик возникшей нештатной ситуации; БД - база данных; БЗ - база знаний; ПМР - принятие множества допустимых решений; ВНР - выбор наилучшего решения из множества допустимых по ликвидации нештатных ситуаций; ЖПР - журнал принятых решений с указанием лица, ответственного за ликвидацию нештатной ситуации; ИИ - интеллектуальный интерфейс экспертной системы, включающий в себя механизм объяснения, механизм вывода, механизм приобретения знаний (рис. 1).
Многоальтернативный выбор комплекса технических средств СППР. Многоальтернативность принятия решений можно представить набором целевых функций /¿, г = 1, т и набором альтернатив принимаемых решений х = (х/) с X, / = 1, п в виде:
г( X/)
>шах, г = 1, т, / = 1, п,
X е X
где т - количество целевых функций, х = (х1, х2, ..., хп) с X - конечное множество альтернатив принимаемых решений, содержащее п элементов X/. Значения чисел т и п должны быть относительно
невелики, поскольку именно они определяют вычислительную сложность решаемой задачи.
После задания частных критериев эффективности используется аддитивный метод линейной свертки
/ (х,) = £ а{/( х,), ] = 1, п
I = 1
для получения исследуемых на оптимальность альтернатив принимаемых решений х1 = А1, х2 = А2,
Хз = А3.
Для нахождения многоальтернативных решений в условиях неопределенности исходной информации, заданной набором количественных и качественных критериев, применен метод анализа иерархий [1], в основу которого заложен принцип декомпозиции исходной проблемы набором иерархических уровней. Многоальтернативное решение реализуется как процесс поэтапного установления приоритетов. На первом этапе выявляются наиболее важные составляющие задачи; на втором этапе выбирается лучший способ проверки наблюдений, испытания и оценки элементов; на третьем этапе осуществляется выработка и принятие многоальтернативного решения с оценкой его качества.
Глобальный показатель качества выбора комплекса технических средств (КТС) СППР связывается с ее функциональными, техническими и экономическими характеристиками. Такой показатель является достаточно расплывчатым и неопределенным, поэтому желательно воспользоваться набором локальных критериев-заместителей, которые позволяют заменить исходную слабо структурированную задачу другой хорошо структурированной многоальтернативной задачей.
Предположим, что для Региональной системы по чрезвычайным ситуациям требуется выбрать наилучший вариант КТС по совокупности технико-экономических показателей. Альтернативами решений могут выступать следующие аппаратно-программные средства: А1 - система «Атлант», А2 - система «Ай-Ти», А3 - система «Мир-АСР», А4 - система «Орёл-М», А5 - система «Энран». Глобальный критерий эффективности аппроксимируем набором частных критериев, каждый из которых необходимо максимизировать:
- /1(х) - гибкость системы, представляющая способность быстро приспосабливаться к изменяющимся условиям и быть использованной как в самостоятельном режиме, так и в составе эксплуатируемой СППР;
- /2(х) - производительность, масштабируемость и открытость системы, состоящие в том, что при росте числа пользователей и услуг не должна возникать необходимость доработки программного обеспечения;
- /3(х) - аппаратная платформа в виде совокупности согласованных между собой технических средств, обеспечивающих решение заданных функциональных задач с требуемыми качественными показателями;
- /4(х) - надежность, характеризующая интегрированное свойство показателей качества инструментальных аппаратно-программных средств системы сохранять работоспособность в процессе их эксплуатации;
- /5(х) - экономическая эффективность (экономичность) от внедрения выбранного варианта комплекса аппаратно-программных средств СППР.
Алгоритм метода многоальтернативной оптимизации содержит следующие этапы [1]:
1. Содержательная постановка задачи многоальтернативной оптимизации в условиях неопределенности.
2. Математическая постановка задачи многоальтернативной оптимизации с формированием иерархической структуры обобщенного критерия эффективности и альтернатив принимаемых решений.
3. Ранжирование конечного множества объектов-критериев и объектов-альтернатив принимаемых решений
р = {ри р^ рщ}
по важности путем задания вектора весовых коэффициентов
а = {а1, ..., аг, ..., ат}, значения которых удовлетворяют ограничениям
£ аг = 1, аг > 0.
г = 1
4. Формирование матрицы парных сравнений [Яр тхт] по таким правилам:
- мнение каждого эксперта записывается в виде строки матрицы парных сравнений [Яр тхт];
- эксперт должен уметь быстро отвечать на вопросы: во сколько раз весовой коэффициент аг больше весового коэффициента а- или во сколько раз весовой коэффициент а, меньше коэффициента аг;
- каждый элемент аг- матрицы парных сравнений [Яр тхт] определяется выражением а- = аг /а,, где аг и а- - весовые коэффициенты приоритетности объектов. Размерности сравниваемых коэффициентов аг и а, должны совпадать, а значения этих коэффициентов не допускают деление на нуль. Если отношение аг /а, > 1, то объект рг считается важнее объекта р,.
5. Поиск решения задачи многокритериальной оптимизации осуществляется путем поэтапного установления приоритетов. На первом этапе выявляются наиболее важные объекты решаемой проблемы, на втором находится наилучший способ проверки наблюдений, испытания и оценки объектов. На последующих этапах осуществляется выработка рационального решения и оценивание его качества.
Согласованность экспертных мнений является исходной предпосылкой метода анализа иерархий. Для определения согласованности экспертных мнений используется матрица попарных сравнений [Яр тхт].
А. Е. Архипов: ЭКСПЕРТНО-АНАЛИТИЧЕСКОЕ ОЦЕНИВАНИЕ ИНФОРМАЦИОННЫХ РИСКОВ И УРОВНЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ СИСТЕМЫ ЗАЩИТЫ ИНФОРМАЦИИ
В качестве меры согласованности используется индекс согласованности. Согласованность матрицы [Яр шхш] эквивалентна требованию равенства ее максимального собственного значения Хшах числу сравниваемых объектов п, то есть Хшах = п. В качестве меры несогласованности мнений экспертов рассматривается нормированное отклонение Хшах от п, называемое индексом согласованности (ИС):
ис = ^х-!!. п - 1
Получив индекс согласованности и выбрав по таблицам случайный индекс для заданного порядка матрицы, определяется отношение согласованности (ОС)
ОС = ИС/СИ.
Если величина ОС < 0,1, то степень согласованности экспертных данных считается приемлемой. В противном случае (если ОС > 0,1) эксперту рекомендуется пересмотреть свои суждения. Для этого необходимо выявить те позиции в матрице суждений, которые вносят максимальный вклад в величину отношения согласованности, и попытаться изменить меру несогласованности в меньшую сторону на основе более глубокого анализа вопроса.
выводы
Разработаны математические модели предметной области проектирования СППР охраняемого объекта и инструментальные средства СППР по ликвидации нештатных ситуаций.
Усовершенствованы многоальтернативные процедуры принятия решений с оцениванием человеческого и
технико-экономических факторов в принятии решений по ликвидации нештатных ситуаций.
Разработана математическая модель и вычислительная процедура выбора рационального состава комплекса технических средств СППР.
Разработаны информационное и программное обеспечения процесса поддержки принятия решений оператором по ликвидации нештатных ситуаций.
ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОК
1. Саати Т. Принятие решений. Метод анализа иерархий / Т. Саати. - М. : Радио и связь, 1989. - 316 с.
2. Системи гпдтримки прийняття р1шень : навчальний поабник / О. i. Пушкар, В. М. Пковатий, О. С. бвсе-ев, Л. В. Потрашкова / За ред. д-ра екон. наук, проф. Пушкаря О. i. - X. : «¡НЖЕК», 2006. - 304 с.
3. Ерохин А. Л. Система поддержки принятия решений при авариях в энергосистемах / А. Л. Ерохин // Проблемы бионики. - 1999. - Вып. 50. - С. 157-161.
4. Гриб О. Г. Система поддержки принятия решения при аварийных ситуациях в энергосистемах / О. Г. Гриб, О. Н. Довгалюк, А. Л. Ерохин // Св1тлотехшка та елек-троенергетика. - 2008. - № 4. - С. 64-68.
Надшшла 11.05.2009
Розроблено структура, склад i тформацшт технологи п1дтримки ухвалення рШенъ по лiквiдацi'i нешта-тних i аваршних ситуацш, якi контролюютъся охо-ронно-пожежною сигналiзацieю. Приведено приклад ви-бору комплексу апаратно-програмних засобiв за сукуп-тстю локалъних критерИв, якими виступаютъ техт-ко-економiчнi показники ефективностi ухвалення рi-шенъ по лiквiдацi'i нештатних ситуацш.
There have been developed a structure, body and information technologies for decision-making support in terms of handling off-nominal situations being controlled by fire and security alarm. There is given an example of choosing a complex of physical and programme means basing on the set of criteria, the latter being technical and economic indicators of decision-making efficiency in terms of handling offnominal situations.
УДК 004.056
А. Е. Архипов
ЭКСПЕРТНО-АНАЛИТИЧЕСКОЕ ОЦЕНИВАНИЕ ИНФОРМАЦИОННЫХ РИСКОВ И УРОВНЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ СИСТЕМЫ ЗАЩИТЫ ИНФОРМАЦИИ
Рассматриваются некоторые особенности применения методологии информационных рисков для исследования защищенности информационных систем, в частности, практические подходы к оцениванию количественных показателей, используемых для вычисления информационных рисков, а также показателей защищенности информационных систем и эффективности систем защиты информации.
© Архипов А. Е., 2009
ВВЕДЕНИЕ
Действующие международные стандарты [1-3] настойчиво рекомендуют методологию оценивания и управления информационными рисками как действенный инструмент исследования угроз безопасности информационных систем (ИС), оценивания уровня
