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
Управление в социальных и экономических системах

Диссертационная работа:

Копнин Михаил Юрьевич. Разработка языка и методов моделирования организационно-экономических систем, функционирующих в условиях чрезвычайных ситуаций : Дис. ... канд. техн. наук : 05.13.10 : Москва, 2004 231 c. РГБ ОД, 61:04-5/3260

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

Введение 4

Глава 1. Чрезвычайная ситуация как объект моделирования

и управления 13

  1. Чрезвычайные ситуации и особенности организации работ по предупреждению и ликвидации их последствий 14

  2. Чрезвычайная ситуация как объект управления 20

  3. Принципы формирования и функционирования систем управления по предупреждению и ликвидации последствий ЧС 29

  4. Описание организационно-экономической модели развития ЧС и

используемого аппарата моделирования 44

Краткие выводы 66

Глава 2. Разработка структуры и методов формирования модели
возникновения, развития и ликвидации ЧС в регионе 67

  1. Общая структура модели 67

  2. Модели управления ликвидацией чрезвычайных ситуаций 87

  1. Обеспечение минимальных потерь защищаемых ресурсов 96

  2. Полная ликвидация или снижение до приемлемого уровня объема ПФ в кратчайшие сроки 97

  3. Полная ликвидация или снижение до приемлемого уровня интенсивности ПФ с минимальными затратами 99

  4. Недопущение возникновения в регионе поражающих факторов определенного вида в течение заданного периода времени при минимальных затратах 100

  5. Недопущение возникновения ПФ на определенных объектах в течение заданного периода времени при минимальных затратах 101

2.3. Возможности декомпозиции предложенной модели 102

Краткие выводы 108

Глава 3. Структурно-технологический резерв и его использование для
повышения устойчивости производственных систем 109

  1. Определение структурно-технологического резерва ПО

  2. Определение характеристик структурно-технологического резерва 128

3.3. Методы учета взаимосвязи ЧС 133

^ 3.4. Методы выбора схем структурно-технологического резерва 140

Краткие выводы 160

Глава 4. Задачи оптимального распределения ресурсов при выполнении
комплекса операций с учетом резервов различного типа 161

  1. Временные и обобщенные резервы на комплексе операций 161

  2. Природно-экологический резерв и возможности его использования 178

  3. Постановка задач оптимального распределения ресурсов при выполнении комплексов операций в условиях ЧС 193

  4. Методы решения задач оптимального распределения ресурсов 206

Краткие выводы 213

Заключение 214

Литература 218

Приложения 226

»

Введение к работе:

Актуальность темы. Возрастание масштабов техногенной деятельности современного общества, увеличение частоты и интенсивности проявления разрушительных сил природы крайне обострили проблемы, связанные с обеспечением безопасности человека, общества и окружающей среды.

Многие страны, в том числе и Россия, сталкиваются с необходимостью ликвидации в кратчайшие сроки последствий крупномасштабных чрезвычайных ситуаций (ЧС). Чрезвычайная ситуация представляет собой неблагоприятное сочетание факторов и событий, создающих угрозу жизни людей, нарушающих условия их нормальной жизнедеятельности, препятствующих производственной, хозяйственной, бытовой и другим видам деятельности.

Возникновение ЧС в первую очередь обусловлено объективно существующими возможностями зарождения и развития неблагоприятных стихийных явлений (землетрясения, тайфуны, наводнения, цунами и т.д.)

Четверть территории СНГ расположена в особо опасных с сейсмической точки зрения районах. Наличие в этих районах сооружений, к которым предъявляются повышенные требования по сейсмической безопасности, например атомных электростанций, зданий, взрывоопасных и химических производств существенно расширяют опасную зону, которая (по данным РАН) составляет около 40% территории СНГ. Так, например, только на территории РФ в сейсмоактивных зонах расположен 671 населенный пункт, где проживает более 27 млн. человек.

Сотрудники Федерального центра науки и высоких технологий МЧС России предсказали, то «в 2003 году в Москве, Санкт-Петербурге, Дагестане, Красноярском крае, Ленинградской, Нижегородской, Кемеровской, Московской, Ростовской и Тюменской областях произойдет

590-650 техногенных аварий и катастроф в основном из-за высокого уровня износа техники». Однако только за 9 месяцев этого года в России произошло 719 чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера в названных районах.

Анализ величин потерь и материального ущерба, причиненного чрезвычайными ситуациями за последние пять лет во всем мире, выявил тенденцию их ежегодного роста на 10% - 30%.

Большие человеческие жертвы, огромный материальный ущерб, которые несут чрезвычайные ситуации, обусловили необходимость объединения и мобилизации усилий органов государственного управления всех уровней, сил, средств, материальных и финансовых ресурсов, научно-методологического обеспечения на решение задач предупреждения и минимизации потерь и последствий чрезвычайных ситуаций.

В этой связи анализ чрезвычайных ситуаций, как объектов управления, определение особенностей создания и функционирования соответствующих систем управления, а также разработка и реализация языка и методов моделирования организационно-экономических систем, функционирующих в условиях ЧС, являются исключительно актуальными задачами. Диссертационная работа выполнялась в соответствии с планом научно-исследовательской работы РАН по теме «Безопасность населения и народно-хозяйственных объектов с учетом риска возникновения природных и техногенных катастроф», а также планами РКК «Энергия» по отработке нештатных ситуаций на долговременных орбитальных станциях.

Цель работы. Целями работы являются: - анализ чрезвычайных ситуаций как объектов управления и

разработка языка моделирования, систем управления и комплексов

мероприятий, направленных на максимальное снижение конечного

уровня возможных потерь, ущербов и затрат, связанных с ликвидацией последствий чрезвычайных ситуаций;

разработка формальных моделей и прикладных программ стратегического и оперативного управления распределением ресурсов на выполнение мероприятий по предупреждению, ликвидации причин и последствий чрезвычайных ситуаций;

разработка моделей структурно-технологического и природно-экологического резервирования и их использование в моделях управления ликвидацией чрезвычайных и нештатных ситуаций; Методы исследования. Основные результаты диссертационной

работы получены и математически обоснованы с использованием методов исследования операций, теории графов, сетей Петри и оптимизации на сетях и других разделов современной теории управления, а также путем проведения практических и экспериментальных расчетов на ЭВМ.

Научная новизна. В результате проведенных исследований, анализа и обобщения опыта планирования и управления действиями сил и средств по предупреждению и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций природного характера автором впервые:

- проведен анализ и исследованы особенности реализации основных
функций и задач системы организационно-экономического
управления деятельностью по предупреждению и ликвидации
последствий возникновения и развития чрезвычайных ситуаций
природного характера в различных режимах ее функционирования.
На основе результатов анализа сформулированы основные проблемы
разработки методов моделирования и распределения ресурсов в
условиях чрезвычайных ситуаций, определены основные принципы
и методы их решения;

с учетом выявленных особенностей моделирования процессов возникновения, развития и ликвидации чрезвычайных ситуаций, и сравнения свойств и возможностей различных расширений сетей Петри, в качестве аппарата моделирования чрезвычайных ситуаций предложено использовать модифицированные специальным образом сети Петри, на основе которых разработаны модели организационно-экономических систем, функционирующих в условиях чрезвычайных ситуаций;

разработаны модели возникновения и распространения поражающих факторов, воздействия поражающих факторов на защищаемые объекты, транспортной сети, управления ликвидацией чрезвычайных ситуаций с использованием имеющихся сил и средств; с использованием предложенной модели введено понятие структурно-технологического резерва производственной системы и разработаны методы его построения. Определены основные его характеристики, такие как эффективность и стоимость. Введены также понятия гибкости и устойчивости производственной системы в случае возникновения различного рода аварий и чрезвычайных ситуаций. На основании введенных понятий и определений разработана методика выбора наиболее эффективной и устойчивой структуры производственной системы для случаев невозможности нормального функционирования части ее производственных звеньев. Разработаны методы расчета вероятностных характеристик производственной системы для случаев возникновения в ее звеньях ЧС различного типа. Разработаны методы оптимального выбора схемы реализации структурно-технологического резерва по заданным критериям эффективности: максимум надежности

функционирования системы, максимум ее гибкости и минимум стоимости структурно-технологического резерва;

с использованием языка модифицированных сетей Петри определены временные и обобщенные резервы на комплексе операций. Предложены методы определения дефицита ресурсов, множеств уязвимости и избыточности при выполнении комплексов операций по ликвидации причин и последствий ЧС;

введено понятие природно-экологического резерва и исследованы возможности его использования. Получены аналитические выражения для расчета объемов природно-экологических резервов различного типа;

разработаны методы и алгоритмы решения типовых задач оперативного управления силами и средствами в условиях чрезвычайных ситуаций в терминах модифицированных сетей Петри.

Практическая ценность. Разработанные в диссертации

методологический подход, язык и методы моделирования позволяют существенно повысить эффективность разработки и функционирования соответствующих систем управления, сократить затраты и сроки их создания, обеспечить необходимую информационную поддержку в условиях чрезвычайных ситуаций.

Разработанные методы, алгоритмы и программные средства могут быть использованы при проектировании систем управления в условиях чрезвычайных ситуаций в научно-исследовательских, проектных организациях и вычислительных центрах, разрабатывающих и внедряющих системы подобного класса, а также в информационно-управляющих центрах комиссий и комитетов по чрезвычайным ситуациям в регионах РФ.

Внедрение. Предложенные модели и методы использовались при
разработке специального программного обеспечения отработки нештатных
ситуаций на долговременных орбитальных станциях; при разработке
систем управления экологической безопасностью на ряде объектов РФ;
при выполнении научно-исследовательских работ по специальной
тематике.
ш Личный вклад. Все основные положения и результаты, выносимые

на защиту, получены автором самостоятельно.

Апробация работы. Результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на Международных конференциях «Проблемы управления безопасностью сложных систем», «Проблемы регионального и муниципального управления», «Теория активных систем».

Публикации. По теме диссертации автором опубликовано 15
пенатныхрабох.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложения. Работа содержит 228 страниц, в том числе основной текст - 202 страницы, 45 рисунков, 2 таблицы, а также список литературы, включающий 92 наименования.

Содержание работы. Во введении обосновывается выбор цели и
^ актуальность рассматриваемых в работе проблем, приведены основные

положения диссертационной работы.

В первой главе приводятся результаты анализа основных особенностей чрезвычайных ситуаций как объекта моделирования и управления. Проведена классификация чрезвычайных ситуаций, рассмотрены их характеристики. Приведены особенности управления и организации работ в условиях чрезвычайных ситуаций. Рассмотрены

*

особенности функционирования систем управлении в условиях чрезвычайных ситуаций, а также особенности построения их организационных структур, особенности решения задач управления. Обоснована необходимость разработки и использования специальных математических моделей, отражающих динамику развития чрезвычайных ситуаций в регионе. Предложен язык и описание объекта моделирования. В качестве языка моделирования предлагается использовать модифицированные сети Петри, расширенные временным механизмом.

Во второй главе предложена структура модели организационно-экономической системы, в которой отображаются процессы возникновения и развития ЧС, а также их ликвидации. Предложенная модель представляет собой модифицированную сеть Петри, которая включает в себя определенный набор подсетей (плоскостей), каждая из которых описывает динамику развития отдельного подпроцесса возникновения, развития и ликвидации ЧС. Рассматриваются процедуры формирования причинно-следственных связей между факторами риска и интенсивностью их развития на техногенно-опасных объектах и между ними. Представлены разработанные модели возникновения и распространения поражающих факторов, воздействия поражающих факторов на защищаемые объекты, транспортной сети, управления ликвидацией ЧС с использованием имеющихся сил и средств.

В третьей главе исследуется один из специальных видов резервов -структурно-технологический резерв. Дается его определение в терминах языка модифицированных сетей Петри и вводятся основные его характеристики. Данный тип резерва характерен для производственных систем. Приводится описание технологии работы такой системы на языке модифицированных сетей Петри, представляющее собой последовательность срабатывания переходов, задающую некоторый поток

маркеров. При предположении, что технологический процесс нецикличен, в нем выделяется некоторое количество входов и выходов. В этом случае, технологией производственного процесса является некоторое преобразование потока ресурсов на входах в поток продукции на выходах. На основании свойств данного потока вводятся понятия стоимости, эффективности, гибкости и устойчивости производственного процесса.

В процессе производственного цикла на отдельных звеньях могут возникать различного рода аварии, нештатные ситуации и прочие нежелательные события, которые могут быть классифицированы как чрезвычайная ситуация. В результате чего функционирование части производственных звеньев может быть остановлено. Кроме того, в результате аварии могут возникнуть поражающие факторы, распространение которых приведет к остановке еще большего числа производственных звеньев. Разработана методика выбора наиболее эффективной структуры производственной схемы в случае останова части производственных звеньев

В четверной главе с использованием языка сетей Петри определяются временные и обобщенные резервы на комплексе операций и предлагаются методы определения дефицита ресурсов, множеств уязвимости и избыточности при выполнении комплексов операций по ликвидации причин и последствий ЧС. Вводится понятие природно-экологического резерва и исследуются возможности его использования. Получены аналитические выражения для расчета объемов природно-экологических резервов различного типа. Рассматривается постановка и методы решения задач оптимального управления распределением ресурсов при выполнении комплексов операций в условиях ЧС по различным критериям эффективности и с учетом возможностей предложенных и исследованных типов резервов. Рассматривается постановка и методы

решения задач оптимального распределения ресурсов при выполнении комплексов операций в условиях ЧС по различным критериям эффективности и с учетом возможностей предложенных и исследованных типов резервов.

В приложении к диссертации приведены документы,
подтверждающие эффективность внедрения полученных и теоретических
ш результатов.

*

Подобные работы
Беляев Леонид Анатольевич
Совершенствование эффективности процесса принятия управленческих решений в условиях чрезвычайных ситуаций в системе МЧС России
Бекренев Виталий Леонидович
Методы и инструменты структурно-динамического моделирования сложной хозяйствующей системы в приложении к деятельности железной дороги
Васильев Геннадий Александрович
Моделирование и разработка методов управления комплексами работ в природно-экономических системах с минерально-сырьевыми ресурсами (на примере карьеров)
Лапшина Марина Леонидовна
Моделирование структурно-устойчивых экономических систем в условиях нестабильных внешних и внутренних факторов
Сергеева Ирина Геннадьевна
Интеллектуальное управление производственно-экономической системой в условиях неопределенности на основе имитационного моделирования
Филипсон Илья Игоревич
Системное моделирование многокритериального выбора оптимальных альтернатив в условиях рационализации системы управления промышленным предприятием
Разанов Михаил Рашидович
Управление ресурсами топливно-энергетического комплекса в кризисных ситуациях в условиях неопределенности
Микрин Вадим Евгеньевич
Модели и методы репланирования сельскохозяйственного производства в условиях чрезвычайных ситуаций с использованием аэрокосмической информации
Крымский Виталий Вячеславович
Совершенствование механизма управления социально - экономическим развитием региона в условиях чрезвычайных ситуаций
Катцын Дмитрий Владимирович
Разработка устойчивой к чрезвычайным ситуациям автоматизированной системы управления железнодорожным транспортом с функциями поддержки принятия решений

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