Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Системный анализ, управление и обработка информации

Диссертационная работа:

Алексеев Игорь Борисович. Методы и алгоритмы определения архитектуры и функционально - организационного содержания распределенных геоинформационных систем управления : диссертация ... кандидата технических наук : 05.13.01 / Алексеев Игорь Борисович; [Место защиты: Моск. гос. ин-т электроники и математики]. - Москва, 2008. - 184 с. : ил. РГБ ОД, 61:08-5/1383

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

Введение 2

Предмет, цель и научная задача исследования

1.1. Предмет и цель исследования 8

1.2. Анализ и оценка существующих подходов к разработке архитектуры распределенных геоинформационных систем управления.

1.3. Выбор метода и определение особенностей экспертной оценки функционально -организационного содержания распределенных геоинформационных систем управления.

1.4. Постановка научной задачи исследования 32

Выводы 38

Разработка методики определения архитектуры распределенных геоинформационных систем управления.

2.1. Структура и содержание методики определения архитектуры распределенных

ГСУ.

2.2. Базовые геоинформационные технологии. 52

Цифровые модели рельефа и пространственные модели местности как инструмен

ты управления.

2.3 Анализ возможности использования существующих геоинформационных систем в ГСУ.

Выводы 65

Разработка методического аппарата поиска функционально - организационного содержания распределенных геоинформационных систем управления.

3.1. Структура, содержание и алгоритм работы методического аппарата поиска функционально - организационного содержания ГСУ. 167

2. Обоснование целесообразности и оценка выигрыша априорного учета относительной компетентности экспертов.

3. Математическое описание методического аппарата поиска функционально - организационного содержания ГСУ.

4. Постановка задачи вероятностной оценки параметров информационно-расчетного содержания ГСУ.

Выводы 99

Определение архитектуры, функционально - организационного содержания и разработка рекомендаций по эксплуатации и созданию ведомственной геоинформационной системы управления.

1. Определение архитектуры ГСУ. 103

2. Определение функционально - организационного содержания ГСУ.

3. Разработка рекомендаций по эксплуатации и созданию ГСУ.

Выводы 153

Заключение 154

Список использованной литературы 160

Содержание 166

Приложение 1. Исходный перечень комплексов информационно-расчетных задач.

Приложение 2. Исходный перечень и ну- 170

мерация информационно-расчетных задач для работы первого этапа методического аппарата.

Приложение 3. Оценка оперативной важности комплексов задач (Анкета № 1).

Приложение 4. Оценка принадлежности 174

задачи к соответствующему комплексу и ее внутрикомплексной оперативной важности (Анкета № 2).

Приложение 5. Исходный (упорядоченный) перечень и индексация информационно-расчетных задач для работы второго этапа методического аппарата.

Приложение 6. Оценка связности информационно-расчетных задач по исходным данным и результатам решения (Анкета №3).

Приложение 7. Акты о реализации результатов работы  

Введение к работе:

Актуальность темы

Современный этап развития общества характеризуется ужесточением требований к достоверности и оперативности управленческих решений, принимаемых должностными лицами министерств, ведомств, крупных государственных и корпоративных структур (далее - ведомства). Ключевой особенностью такого управления является функционирование управляющих систем в условиях неполноты и неточности фактурной и процедурной информации.

Особенно актуальным этот вопрос является для ведомств повышенной ответственности, где ошибки управления могут привести к возникновению особых, специальных, нештатных ситуаций (не обязательно чрезвычайных), где управляющие воздействия вырабатываются на основе обработки больших массивов информации, в жестких временных рамках и сложных условиях (МЧС России, Пограничные войска ФСБ России, Минобороны России, МВД России). В данных ведомствах разработаны и реализуются специальные программы по автоматизации процессов управления, например, программа «Государственная граница Российской Федерации», предусматривающая повышение уровня автоматизации Пограничных войск ФСБ России.

Автоматизированные расчетно-информационные системы рассматриваемых ведомств имеют ряд особенностей по сравнению с аналогичными системами других ведомств, что обусловлено, в первую очередь, использованием для управления единого , по-стоянно обновляемого , гибкого к изменениям внешней среды и управляемого геопространства. Свое влияние на процесс выработки управляющих воздействий этот фактор оказывает посредством привлечения к управлению количественно - качественных результатов решения множества информационно-расчетных задач (ИРЗ) и выводов из анализа текущей и прогнозируемой геоинформационной обстановки.

Область, предмет и цель исследования

Область исследования диссертационной работы определяется следующим образом: распределенные автоматизированные расчетно-информационные системы управления ведомствами повышенной ответственности. В дальнейшем такие системы будем называть геоинформационными системами управления (ГСУ). Распределенные геоинформационные системы управления - это информационно - расчетные системы, у которых рабочей средой являются геоинформационные технологии, а выходные результаты, обеспечивающие выработку управляющих воздействий, представляются как в виде непосредственных геопространственных данных, так и в виде картографической и расчетной информации, полученной после их обработки.

Геоинформационные технологии являются геоинформационным инструментарием ГСУ. В настоящее время эти технологии объединены в так называемые геоинформационные системы (ГИС), которые решают задачи сбора, генерации, хранения, предварительной обработки, поиска, передачи, представления и воспроизведения геоинформации.

ГСУ можно характеризовать совокупностью двух ее составляющих (двух характеристик): архитектура (структура и состав) и функциональное содержание. Первая характеристика адекватна ведомственной идеологии автоматизации и определяется перечнем автоматизируемых звеньев управления и территориальных подразделений ведомства, а так-

  1. Под единством геоинформационного пространства понимается распространение его свойств на всю распределенную ведомственную структуру управления.

  2. Постоянство обновления обеспечивает соответствие данных о геоинформационной обстановке на период осуществления управленческих действий.

  3. Гибкость к внешней среде и управляемость виртуального геоинформационного пространства - возможность разнообразного использования информации о местности и оперативной обстановке и перемещения в пространстве в произвольных направлениях.

же степенью их автоматизации; вторая характеристика - множество информационных и расчетных задач управления (ИРЗ), их комплексирование, важность для пользователя, особенности и порядок решения и представления выходных данных.

По результатам анализа этих двух характеристик ГСУ можно достаточно обоснованно принимать решение о целесообразности ее создания и развертывания. Однако, даже в случае положительного ответа на данный вопрос, приступать к непосредственной разработке системы было бы преждевременным, так как вывод о целесообразности ее создания не подкреплен уверенностью в возможности практической реализации функционального содержания в разумных стоимостных и временных ограничениях. Отсутствуют ответы на вопросы:

о выборе наиболее эффективной организации и параметров процесса разработки ИРЗ. В зависимости от количественно-качественного состава привлекаемого коллектива специалистов может быть выбран последовательный, параллельно - последовательный или параллельный методы работы по автоматизации отдельных подмножеств задач и задач внутри каждого подмножества;

о порядке разработки ИРЗ, обеспечивающей минимум возможных корректировок при использовании выходных и промежуточных результатов их решения задачами - потребителями этих данных.

Иными словами неясно организационное содержание ГСУ, то есть оптимальная организация работы по автоматизации функционального содержания системы.

В отличие от функционального содержания, которое определяет перечень и важность задач управления при эксплуатации ГСУ, особенности видов обеспечения и служит основой для разработки нормативно-директивных документов по ее целевому использованию, организационное содержание определяет организацию и характеристики процесса создания системы.

Создание ГСУ, являющихся содержанием области исследования диссертационной работы, требует разработки новых инструментов (новых методов и алгоритмов) определения этих характеристик системы.

Предмет исследования диссертационной работы формулируется следующим образом: методы и алгоритмы определения архитектуры и функционально - организационного содержания распределенных автоматизированных геоинформационных систем управления. Исследования по их разработке осуществляются в научно - методической среде теории системного анализа, оптимизации, управления, принятия решения и обработки информации, а также методов и алгоритмов получения, анализа и обработки экспертной информации.

Причинно-следственная связь предмета исследования и цели исследования выражается в определенном корреляционном соответствии между ними, поэтому наиболее логично цель исследования сформулировать следующим образом: создание методического аппарата разработки распределенных автоматизированных геоинформационных систем управления, обеспечивающего повышение степени формализации и унификации данного процесса.

Степень разработанности темы

Методы проектирования АСУ еще недавно сводились, по существу, к двум обобщениям: прецедентному методу, основанному на использовании уже апробированных решений для автоматизации другого ведомства; и методу проектирования, предусматривающему автоматизацию сложившейся последовательности действий должностных лиц органов управления в неавтоматизированном режиме. Однако данные методы, с одной стороны, не могут в полной мере учесть специфику работы ведомства в автоматизированном режиме,

и, с другой стороны, не используют возможности, которые предоставляют методы проектирования с более глубокой научной проработкой.

Основные принципы создания автоматизированных систем управления, не потерявшие актуальность и в наше время, были сформулированы более 30 лет назад. Среди наиболее употребительных и методологически полно проработанных подходов к проектированию, разработанных на основе данных принципов, можно выделить системный, объектно - ориентированный и концептуальный подходы. Сравнительный анализ указанных подходов показал, что наиболее приемлемым для целей проектирования ведомственных ГСУ является объектно - ориентированный подход, а эффективными методами его реализации: в части определения архитектуры системы - метод анализа иерархий; в части определения функционально - организационного содержания системы - экспертный метод с организацией экспертного опроса по способу Дельфи.

Рассмотрению вопросов проектирования АСУ посвящено достаточно много исследований. Подавляющее большинство этих работ носят общетеоретический характер, анализируют и рассматривают преимущественно методологические основы различных подходов к проектированию. В лучшую сторону, с точки зрения возможности использования для практического проектирования архитектуры ГСУ, можно отметить работы Саати Т. и Мееровича М., Мако Д., Такахара И. Однако и у этих авторов основное внимание уделено обобщенным иерархическим схемам целей, обеспечивающих решение крупных хозяйственных проблем типа «обеспечение энергетической безопасности страны», «планирование роста народонаселения» и т. п. Рассмотрение же вопросов поиска архитектур ведомственных автоматизированных систем отсутствует и здесь.

В основе методов и алгоритмов определения функционально - организационного содержания ГСУ лежит методология экспертного опроса. Эти вопросы также изложены во многих источниках, например, в книгах Евланова Л.Г., Кутузова В.А.; Бешелева С.Д., Гур-вич Ф.Г. и др.

Однако необходимость комплексной оценки функционального и организационного содержания ГСУ требует разработки и реализации новых подходов и новых методик оценки.

Задачи исследования

Достижение поставленной цели обеспечивается решением следующих основных задач:

1. Исследование целесообразности применения иерархического метода анализа
сложных систем для достижения цели работы.

  1. Анализ и выбор методов экспертного анализа, обеспечивающих достижение цели исследования.

  2. Анализ отечественных и зарубежных геоинформационных систем, определение целесообразности их использования, роли и места в составе ГСУ.

  3. Обоснование показателей, критериев и нового подхода к определению квалификационных рангов экспертов.

  4. Обоснование показателей функционального и организационного потенциалов автоматизируемых задач.

  5. Разработка методического аппарата, методик и алгоритмов определения архитектуры и функционально-организационного содержания ГСУ.

  6. Апробация полученных результатов на примере разработки конкретной ГСУ.

Методы исследования

Для решения задач разработки научных основ и формализации методов и алгоритмов определения архитектуры и функционально-организационного содержания ГСУ при-

менялись методы системного анализа, теории принятия решений и обработки информации, теории графов, теории измерений и математической статистики, анализа и обработки экспертной информации.

Результаты, выносимые на защиту

  1. Методика определения архитектуры ведомственных ГСУ, обеспечивающие повышение научной обоснованности и степени формализации процесса их создания.

  2. Методический аппарат определения функционально - организационного содержания ГСУ, объединяющий процессы поиска этих составляющих в единую логическую последовательность отдельных методик при обеспечении доминирующей роли первой из них.

  3. Новый подход и индивидуально-групповой показатель оценки компетентности экспертов, позволяющий повысить обоснованность процесса формирования экспертной группы, а также обеспечить увеличение скорости сходимости экспертного процесса и точности групповой оценки индивидуальных мнений.

  4. Показатели функционального потенциала ИРЗ, служащие регулятором видов обеспечения и организующим элементом формирования нормативно-справочной базы процесса эксплуатации ГСУ.

  5. Показатели организационного потенциала, донорской и клиентской характеристик ИРЗ, определяющие параметры процесса их разработки.

  6. Результаты практической апробации методов и алгоритмов определения архитектуры и функционально-организационного содержания конкретной ГСУ.

Научная новизна результатов

В результате выполнения диссертационной работы были разработаны методические и практические основы определения архитектуры и функционально - организационного содержания ГСУ, а именно:

1. Методы и алгоритмы определения архитектуры и функционально-
организационного содержания ГСУ, нашедшие свое практическое воплощение в виде:

  1. Методики определения архитектуры ведомственных ГСУ, отличающейся от известных практической реализацией принципов объектно-ориентированного проектирования методом анализа иерархий.

  2. Методического аппарата поиска функционально - организационного содержания ведомственных ГСУ и последующего определения на этой основе параметров эксплуатации, а также характеристик процесса организации разработки задач.

  1. Новый индивидуально-групповой показатель компетентности экспертов, учитывающий априорную информацию о количественно - качественном составе экспертной группы.

  2. Новый показатель функционального потенциала информационно - расчетных задач.

  3. Новый показатель организационного потенциала информационно - расчетных задач.

Предложенные показатели компетентности экспертов, функционального и организационного потенциалов ИРЗ служат определяющей основой методического аппарата поиска функционально - организационного содержания ГСУ.

Практическая ценность и внедрение результатов

Решение вышеуказанных задач в диссертационной работе позволяет практически осуществлять:

1. Повышение обоснованности определения целесообразности создания и параметров разрабатываемых ГСУ за счет совместного, в едином технологическом цикле рассмот-

рения вопросов поиска архитектуры, функционального и организационного содержания системы.

  1. Формализацию учета индивидуальных особенностей ведомственных ГСУ в целом и их структурных подразделений при разработке технической документации на создание системы.

  2. Повышение эффективности разработки и эксплуатации ГСУ, подготовки директивных, нормативных и других руководящих документов, регламентирующих данные процессы.

  3. Исключение технологических задержек при переходе к непосредственной разработке ГСУ после принятия решения на ее создание.

Практическая ценность разработанных методов и алгоритмов определения архитектуры и функционально-организационного содержания ГСУ подтверждается внедрением полученных результатов в следующие проекты и организации:

в Министерство промышленности и энергетики Российской Федерации, государственный контракт № 6410.0810000.06.096 от 1 ноября 2006 г. на выполнение ОКР «Разработка отечественной технологии комплексной обработки геоинформации для электронных систем двух и трехмерного отображения обстановки и местности». Итоговый отчет по ОКР. Головной исполнитель - Институт проблем информатики РАН;

в Московский государственный университет геодезии и картографии (МИИГАиК) - при разработке курса лекций по специальности «Информационные системы» и при выполнении НИР по аналитической ведомственной целевой программе «Развитие научного потенциала высшей школы (2006 - 2008 годы)»;

в заказывающую организацию одной из силовых структур (войсковая часть 34434) при разработке специализированной ГСУ.

Практическая значимость и внедрение полученных автором результатов подтверждены соответствующими документами.

Апробация работы и публикации

Апробация разработанных методов и алгоритмов определения архитектуры и функционально - организационного содержания распределенной ГСУ была проведена в ходе разработки соответствующей системы для районного звена управления конкретного ведомства повышенной ответственности. Полученные результаты были одобрены соответствующими руководящими структурами, а предложенный методический аппарат включен в ведомственный комплекс математических моделей и алгоритмов.

Основные положения, представленные в диссертации, регулярно докладывались и обсуждались на научных мероприятиях различного уровня. В том числе на:

- 4-ой Международной конференции по информационным и телекоммуникацион
ным технологиям в интеллектуальных системах, Italy, Catania, May 27 - June 03, 2006.

X - ом научно-практическом семинаре «Новые информационные технологии в автоматизированных системах», секция «Проектирование систем», Московский государственный институт электроники и математики (Технический университет), 2007.

5-ой Международной конференции по информационным и телекоммуникационным технологиям в интеллектуальных системах. Mallorca, Spain - May 31 - June 07, 2007.

Ежегодных научно-технических конференциях студентов, аспирантов и молодых специалистов МИЭМ, Москва, 2006-2007 гг.

Результаты диссертационной работы непосредственно отражены в 12 публикациях: в научно-технических журналах, в том числе в журналах ВАК, и трудах отечественных и зарубежных конференций.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, четырех глав с выводами, заключения, перечня литературы (81 наименование) и семи приложений, включающих исходные данные и промежуточные результаты апробации разработанных методов и алгоритмов, а также акты внедрения результатов работы. Работа изложена на 184 страницах машинописного текста, из них 168 страниц - основной текст и 16 страниц - приложения, содержит 22 рисунка и 18 таблиц (12 - в основном тексте и 6 в приложениях).

Подобные работы
Элмаян Шушик Акоповна
Применение математических методов оптимизации в системах с запаздывающим управлением
Луконин Вадим Павлович
Управление безопасностью химико-технологических систем на базе метода активного контроля утечек
Олейников Антон Владимирович
Управление системой профилактики на транспорте
Ляшенко Елена Александровна
Управление системами со случайными параметрами и мультипликативными шумами с применением к оптимизации инвестиционного портфеля
Склярова Татьяна Петровна
Рациональное управление системой психологической помощи на основе медицинского мониторинга и организации психопрофилактического процесса [Электронный ресурс]
Скворцов Андрей Борисович
Имитационное моделирование и технология экспертных систем в управлении сложными телекоммуникационными системами
Куклин Владимир Жанович
Системный анализ, моделирование и управление в системе высшего профессионального образования
Сидоров Дмитрий Александрович
Стабилизация аффинных систем ограниченным управлением
Сочнев Алексей Николаевич
Оперативное управление производственными системами на основе сетей Петри
Соколов Илья Александрович
Управление в системах избирательного распределения информации на базе ресурсов сети Интернет

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net