Электронный Научно - Информационный Журнал Системное Управление. Проблемы и Решения
 

Перспективы применения систем концентрации компетенции в управлении социотехническими объектами

Выпуск 1

Викентьев А.В.

ЧАСТЬ 1. Проблемы концентрации компетенции в системах управления социотехническими объектами

Для систем управления объектами, поведение которых достаточно изучено или хотя бы стабильно, основным направлением прогресса является совершенствование стандартных функций, процессов и средств управления. Как правило, это происходит через развитие информационной инфраструктуры (средств электронного документооборота, информационных, справочных, экспертных систем, средств коммуникации и т.д.) и усиление кадрового состава (подбор, переподготовка, замена). Однако, для большинства объектов управления, включающих сложное оборудование и большой штат персонала, проблема управляемости кроется не столько в способе реализации функций системы управления, сколько в понимании объекта управления, проявляющего существенный элемент неизвестного, нового и нестабильного в своем поведении. Будем называть эти объекты управления социотехническими объектами (СТО). Ключевой проблемой и "узким местом" управления социотехническими объектами является обеспечение роста компетенции, понимаемой здесь как обладание всеми необходимыми знаниями для принятия эффективных решений.

Примерами задач управления социотехническими объектами являются управление экологическим равновесием агротехноэкологических систем, управление безопасностью глобальных транспортных систем – железнодорожного, авиационного, трубопроводного транспорта, управление безопасностью мегаполисов, управление противоэпидемиологическими мероприятиями в масштабах страны и т.д.

1.1. Особенности социотехнических объектов управления и проблемы управления социотехническим объектами

Неизвестное в поведении социотехнических объектов и его влияние на систему управления

Фактор неизвестного поведения СТО является одним из фундаментальных допущений, лежащих в основе управления СТО. Большое число степеней свободы СТО приводит к тому, что все варианты его поведения не могут проявиться и, соответственно, быть изученными в обозримом промежутке времени. Более того, процессы количественного и качественного изменения СТО, протекающие иногда значительными темпами, к примеру, при его техническом перевооружении, вызывают необходимость периодически пересматривать имеющиеся знания о СТО и базирующиеся на них принципы управления.

Таким образом, знания о СТО принципиально неполны и не могут быть полны. Применительно к СТО в наибольшей мере проявляется неэффективность априорного подхода к построению систем управления. Априорные представления часто оказываются далеко не полными, а иногда и неверными. Учет же новых знаний, появляющихся в процессе функционирования, требует переделки системы управления и, как следствие, эффективность систем управления, построенных на априорных принципах, недостаточно высока [Эрлих]. Поэтому системы управления СТО растут и развиваются вместе с объектом управления.

Знания об объекте управления определяют текущую структуру процесса выработки решений, принципы наблюдения и воздействия на объект. Это справедливо для любой системы управления. Однако СТО обладают важной особенностью – знания о них имеют сравнительно большую динамическую составляющую, настолько большую, что зачастую ее требуется учитывать даже в оперативном управлении.

Высокий уровень обоснованности решений в системе управления СТО не может быть достигнут без достаточно сильной познавательной способности по отношению к объекту управления, готовности к новому в его поведении, а также без адаптивности всего контура управления к изменению объекта управления и уровня знаний об объекте управления.

Дискретность поведения социотехнического объекта

СТО адаптивны к внешним воздействиям, в том числе, к воздействиям со стороны системы управления. Это традиционно объясняется присутствием в социотехнических объектах дублирующих элементов и обратных связей. Дискретность поведения СТО является оборотной стороной адаптивности: процессы скрытого накопления негативных факторов чередуются с актами срыва адаптации кризисного (в масштабах компонентов) или катастрофического (в масштабах системы) характера [Хомяков]. Это осложняет применение к социотехническим системам кибернетической схемы "управления по уклонению" и, вместе с тем, налагает на систему управления требование готовности к неожиданному обороту событий и управлению в условиях чрезвычайной ситуации, когда особое значение приобретает способность системы управления к быстрой концентрации компетенции на возникшей проблеме, способность принимать решения в условиях действия "не-факторов": неточности, неопределенности, неоднозначности и нечеткости оперативной информации.

Эффективность управления СТО

Эффективность системы управления СТО определяется активным объемом знаний об объекте управления и эффективностью операций со знаниями.

В штатном режиме это эффективность:

  • получения знаний из данных наблюдения и изучения объекта управления;
  • систематического накопления знаний;
  • концентрации знаний из разных специализаций при выработке конкретных решений;
  • распределения по отраслевым и региональным подразделениям знаний, адаптирующих процессы наблюдения и воздействия к новому состоянию объекта управления и новому уровню знаний о нем.

В режиме чрезвычайной ситуации это эффективность:

  • мобилизации знаний и опыта;
  • устойчивости процесса выработки решения к действию не-факторов.

Компетенция в системах управления возникает при систематическом накоплении опыта взаимодействия с объектом. Рост компетенции имеет как следствие совершенствование системы управления СТО: механизмов принятия решения, средств наблюдения и воздействия. На современном этапе практического управления СТО проявляется действие следующих негативных факторов, препятствующих систематическому росту компетенции в системах организационного управления СТО:

1. Знания, задействуемые системой управления, рассредоточены по их носителям – управленческому и исполнительному персоналу. Значительные усилия затрачиваются только на их поиск и "доставку" к месту потребления. А если в процессе выработки решения необходимо применить знания сразу по нескольким специализациям, то возникают еще и длительные процедуры согласования решения между подразделениями и ведомствами. При повторном принятии решения процесс поиска и "доставки" знаний повторяется практически с теми же затратами времени и других ресурсов.

2. Не происходит систематического накопления знаний в системе управления. Прогресс и тиражирование систем управления опосредованы через прогресс и тиражирование опытных кадров. Как следствие, средний уровень функционирования систем управления значительно ниже уровня функционирования их лучших образцов. При отсутствии пополняемого в процессе работы общего хранилища знаний и при том, что по объективным причинам существует непрерывный поток кадров через статичную оргструктуру, систематическое накопление и трансляция достигнутого уровня знаний системы управления возможны только в очень ограниченных пределах.

3. Информационная инфраструктура не предусматривает возможности пополнения системы управления новыми знаниями. Создание, передача, накопление и обработка оперативной информации об объекте управления происходят по статичному шаблону. Вместе с тем, каждое наблюдение может добавлять новое знание об объекте управления, непредусмотренное регламентом, но, в перспективе, повышающее эффективность управления. Накапливаемая системой управления "шаблонная" оперативная информация полностью теряет актуальность по завершении конкретной оперативной задачи. Современные средства Data Mining и Knowledge Discovery позволяют вернуть из этих "мертвых" массивов данных лишь малую часть тех знаний, которые существовали в момент решения оперативных задач, но не были востребованы статичной формой передачи сообщений.

Перечисленные факторы устанавливают объективный предел роста компетенции в системах управления СТО. Существующие методы обеспечения роста, концентрации и распределения компетенции, такие как Brain Storming, Case Study, "принцип аквариума" и некоторые другие могут быть очень эффективны при решении конкретной локальной задачи, однако, имеют существенные ограничения с точки зрения обеспечения систематического роста компетенции по организации в целом и на большом промежутке времени: узкий круг задействуемого персонала, нерегулярность, отсутствие активного хранилища знаний. Другое направление – создание единой базы знаний и механизма ее использования в системе управления СТО сопряжено преодолением проблем большого объема, сложности и неопределенности той совокупности знаний, которая реально вовлечена в управление.

1.2. Проблемы построения единой базы знаний и ее использования в системе управления социотехнического объекта

Сегодня в принятии решения средней системой управления задействуется "поле знаний", неопределенное не только по объему, но и по размерности. В процессе выработки решения учитываются динамично изменяющиеся экономические, технологические, кадровые, организационные, природные и др. аспекты объекта управления. Чтобы обозначить масштаб проблемы, достаточно упомянуть, что в процессе принятия решения используются (хотя и в гораздо меньшей степени, чем это возможно) знания персонала различных специализаций, литература, сведения, получаемые от подчиненных и смежных оргструкрур, научных и проектных организаций. Проблема создания и использования базы знаний СТО – это проблема создания и использования полипредметной базы знаний беспрецедентно больших размеров.

Приведем пример. Построение информационно-аналитической системы для управления безопасностью железнодорожной транспортной системы России требует адекватного отражения в базе знаний существенных с точки зрения безопасности характеристик следующих структурных и функциональных элементов транспортной системы: более ста региональных отделений, тысячи километров магистралей, десятки видов единиц подвижного состава, около 20000 станций, десятки видов специализаций персонала и т.д. База знаний, позволяющая распределенной информационно-аналитической системе проводить оценку состояния безопасности и управлять комплексом мероприятий, по предварительным оценкам должна содержать тысячи, а возможно и десятки тысяч правил. Построение подобной базы знаний традиционными методами (работа с экспертами или извлечение знаний из оперативной информации на основе нейросетевых или treebased подходов) было бы чрезвычайно дорогостоящим, длительным и экономически неоправданным делом, хотя бы потому, что текущие технологические изменения транспортной системы сведут на нет актуальность базы знаний еще до ее ввода в эксплуатацию. Аналогичные проблемы построения и адаптации баз знаний возникают при построении структур управления и других социотехнических систем. Следовательно, создание и использование баз знаний в системах управления СТО должны базироваться на принципах, существенно отличающихся от принципов построения традиционных экспертных систем.

Во-первых, в отличие от узких областей принятия решений, например, интерпретации медицинских рентгеновских снимков, при управлении СТО возникает вопрос о границах предметной области, критериях и механизмах целенаправленного отбора знаний, существенных для принятия управленческих решений. Обозначить все существенные аспекты предметной области СТО некоторой априорной процедурой невозможно. Поэтому, взаимодействуя с соответствующими источниками знаний, механизм целенаправленного отбора знаний должен самостоятельно проводить "сканирование" предметной области, руководствуясь при поиске знаний определенными критериями типа обоснованности принимаемых решений.

Во-вторых, процесс создания базы знаний СТО не может происходить вне системы управления и не может прекратиться. База знаний системы управления СТО должна быть не просто наполнена знаниями, она должна развиваться вместе с объектом управления и уровнем знания о нем.

В-третьих, способ представления знаний должен обеспечивать представление знаний не в какой-либо одной специализации персонала, а для системы управления в целом и оставаться эффективным при появлении новых специализаций.

В-четвертых, поскольку система управления не может позволить себе удвоение персонала (половина занимается оперативным управлением, другая половина обеспечивает получение знаний), должен быть обеспечен синтез процессов оперативной работы и получения новых знаний на уровне структуры оперативной информации.

В-пятых, использование беспрецедентно большой базы знаний для выработки решения сопряжено с вводом соответствующего количества исходных фактов, интерактивными процессами выбора и подтверждения промежуточных результатов. Следовательно, получение и ввод фактов, необходимых для выработки решения, и взаимодействие с базой знаний на каждой стадии иерархического процесса выработки решения должно быть делом практически всего персонала, причастного к выработке решения в каждой задействованной специализации.

В наиболее общей форме сценарий использования единой базы СТО можно сформулировать следующим образом: вся оперативная информация рассматривается как источник знаний, каждый сотрудник, участвующий в выработке общего решения, поддерживается базой знаний, весь персонал согласно специализации участвует в процессе ввода фактов.

1.3. Применение экспертных систем в работе организаций

Сценарий действия современных механизмов создания и использования баз знаний – экспертных систем довольно сильно отличается от описанного выше.

В настоящее время экспертные системы не "принимают участие" в управлении, не встроены в оргструктуру по вертикали, а создаются и используются как локальное усиление функций исполнительного персонала. Применение экспертных систем локализовано физически в пределах одного рабочего места, нескольких рабочих мест одного типа, рабочего места и оборудования. Потоки оперативной информации по оргстуктуре в целом не зависят от содержимого базы знаний. На уровне организации в целом экспертная система не оказывает влияния на процесс выработки решений. Локален и источник знаний экспертной системы – когнитолог, представляющий группу экспертов. Таким образом, собственно организационные процессы (получение ответа на вопрос: что и кем должно быть сделано для решения общей задачи) не входят в область применения современных экспертных систем.

Вместе с тем, применение ЭС в практике управления имеет большие перспективы благодаря их уникальным возможностям, которые используются пока только для поддержки локальных узкоспециальных функций в системах управления:

•  автоматическая выработка решения при наличии требуемых фактов и правил;
•  автоматический запрос фактов, недостающих для выработки решения;
•  пошаговое объяснение решения;
•  документирование решений;
•  обнаружение и разрешение конфликтов правил и целей и т.д.

ЧАСТЬ 2. Системы концентрации компетенции

Системой концентрации компетенции (СКК) будем называть механизм систематического пополнения и использования единой базы знаний в системе управления социотехническими объектами. СКК предназначены для решения описанных в п. 1.1 проблем роста компетенции в системах управления СТО с учетом отличий баз знаний по СТО от баз знаний традиционных экспертных систем.

2.1. Принципы функционирования систем концентрации компетенции в управлении социотехническими объектами

I. Принцип "комбинированного эксперта"

Принцип "комбинированного эксперта" означает совмещение в рамках информационной инфраструктуры процесса выработки решения в системе управления СТО с процессом логического вывода в системе концентрации компетенции. "Комбинированный эксперт" получается в результате дополнения способностей персонала к постановке целей и получению новых фактов и знаний, способностями СКК сохранять и осуществлять мобилизацию имеющихся знаний в нужном месте в нужное время для принятия конкретного решения. Принцип "комбинированного эксперта" предполагает естественное распределение по подразделениям функций взаимодействия с СКК:

  • передачи СКК фактов и знаний;
  • использования СКК для выработки решений;
  • постановки общих и частных задач управления.

Физическая локализация и функциональная специализация рабочих мест СКК по вводу информации, выработке и принятию решений производится в соответствии со сложившейся в системе управления СТО структурой процесса выработки решения. Таким образом, при построении "комбинированного эксперта" сохраняются сложившиеся ролевые отношения персонала:

  • цели процесса выработки решений определяются руководителем;
  • недостающие для решения знания и факты СКК затребует у исполнительного персонала соответствующей специализации;
  • получив необходимые факты и знания, СКК вырабатывает варианты решения, производит их сравнительную оценку и представляет на утверждение руководителю [В иерархическом процессе выработки решений схема ролевых отношений масштабируется на нужное число промежуточных процессов выработки решений].

"Комбинированный эксперт" координирует усилия входящих в него подразделений на стадии выработки и в процессе реализации решения, являясь посредником между руководством и исполнительным персоналом разных специализаций. В структурах процессов выработки решений, не опирающихся на единую базу знаний, могут действовать эффективно только иерархические связи решений, образуемые организационной структурой системы управления. Отдельные процессы выработки решений практически изолированы друг от друга: по территориальным подразделениям, по профессиональным специализациям, по периодам времени. Встраивание единой базы знаний в процесс выработки решений открывает возможности для оптимизации совокупности процессов выработки решений за счет снятия территориальной, профессиональной и временной изоляции отдельных процессов выработки решений. С помощью СКК в "комбинированном эксперте" реализуются горизонтальные связи по данным и по знаниям, а также трансляция данных и знаний во времени.

II. Принцип "единства обработки данных и знаний"

Принцип "единства обработки данных и знаний" означает совмещение механизма создания, накопления и использования знаний с механизмами создания и обработки оперативной информации, действующими в информационной инфраструктуре системы управления. Ключевым элементом, посредством которого достигается это совмещение, является специально разрабатываемый метод формализации оперативной информации:

  • эффективный с точки зрения задач обработки оперативной информации (тех задач, для которых обычно создается информационная инфраструктура);
  • эффективный с точки зрения возможности наиболее полного извлечения и обработки знаний для всех специализаций, участвующих в выработке решений;
  • эффективный с точки зрения передачи новых аспектов поведения СТО и, соответственно, новых знаний.

Построение и внедрение в информационную инфраструктуру подобного метода формализации имеет следствием то, что любое оперативное сообщение несет легко извлекаемые и, возможно, новые знания. Для некоторых классов задач управления СТО, например, в задачах управления безопасностью, авторами реализованы методы формализации оперативной информации, основывающиеся на минимуме априорной информации о закономерностях объекта и обладающие возможностью одновременно представлять данные и знания. При внедрении этих методов формализации нагрузка на персонал практически не увеличивается и, вместе с тем, обеспечивается возможность для появления в системе управления новых знаний, получаемых при формализации оперативной информации. Для некоторых областей может возникнуть необходимость реализации дополняющих друг друга процессов ввода для данных и знаний, что с учетом достигаемых преимуществ вполне оправдано.

III. Принципы "сканирования"

Принципы "сканирования" предопределяют автоматическое выделение и накопление существенных для выработки решения знаний о объектах и закономерностях СТО. Объектом сканирования в СКК является оперативная информация, циркулирующая в наличной информационной инфраструктуре и предварительно формализованная согласно второму принципу. В СКК реализуются два принципа "сканирования" информации:

а) принцип "пассивного сканирования": то, что хотя бы раз оказалось полезным кому-либо в системе управления, существенно для СКК. Действуя по этому принципу, СКК перенимает знания персонала, которые активизируются им независимо от действий СКК. Существенными для базы знаний считаются все знания об объектах, событиях и их характеристиках, когда-либо использованные в процессе выработки решения.

б) принцип "активного сканирования": СКК побуждает персонал к передаче компетенции, руководствуясь своими внутренними критериями типа обоснованности решений и нормативными критериями важности некоторых аспектов предметной области, устанавливаемыми руководством. Существенными для базы знаний считаются знания, относительно которых СКК предполагает, что они могут повысить в будущем обоснованность ее решений и, в первую очередь, тех решений, которые отмечены руководством как приоритетные.

По мере накопления знаний, СКК, руководствуясь принципами "сканирования", автоматически изменяет содержание информационных потоков в органах управления, смещая "центр тяжести" содержания сообщений и связанной с ними деятельности в сторону поиска существенных для повышения обоснованности решения фактов и закономерностей.

Принципы "единства обработки данных и знаний" и "сканирования" позволяют достичь многократного снижения трудоемкости по сравнению с традиционными способами построения и поддержания базы знаний. Поскольку в "комбинированном эксперте" сам исполнительный персонал (как правило, многочисленный) является постоянно действующим распределенным источником знаний и фактов по предметной области, запуск СКК требует минимальной предварительной работы с экспертами и может проводиться при близком к нулю начальном уровне знаний [Эффективность пускового этапа может быть повышена, если пусковой объем знаний СКК будет включать классификаторы, явным образом присутствующие в регламентирующей документации системы управления СТО]. Уровень знаний СКК приближается к сумме знаний персонала по мере анализа потоков оперативной информации.

2.2. Изменения в работе системы управления, использующей систему концентрации компетенции

Изменение структуры процесса выработки решений и функций персонала

Идеальный вариант развития СКК в системе управления может быть достигнут, когда система управления, ее информационная инфраструктура и СКК проектируются и создаются вместе. Однако, на практике создание СКК актуально для уже сложившихся систем управления, когда внедрение СКК вызывает изменения структуры процесса выработки решений и функций персонала. В процессе эксплуатации СКК реализуется комбинированная структура процесса выработки решений, занимающая промежуточное положение между исторически сложившейся в организации и реализованной в машине вывода СКК логической структурами процесса выработки решений. Комбинированная структура процесса выработки решений наследует сложившуюся иерархическую структуру процесса выработки решений и, вместе с тем, задействует СКК, способную к многократному использованию знаний и автоматической дедукции. По мере накопления знаний, возрастает вклад, вносимый в процесс выработки решений автономными дедуктивными процессами СКК, освобождающими персонал от повторения решений. Накопление знаний постепенно изменяет сложившийся статус функций персонала. Более важными становятся функции, обеспечивающие реакцию системы управления на обновление объекта управления и рост знаний о нем. В комбинированной структуре процесса выработки решений устанавливается баланс между новыми знаниями, которые "добывает" персонал, и накопленными знаниями, которые применяются СКК. В зависимости от специфики СТО и текущей стадии эксплуатации СКК, возможны различные состояния установившегося баланса знаний. От состояния, когда СКК в роли справочной системы предлагает персоналу варианты решений, до состояния, когда персонал добывает новые факты и знания, требуемые машиной вывода СКК, которая сама способна определить, что необходимо узнать и сделать для решения задачи, поставленной руководством, и кому это следует поручить. Смещение содержания информационных потоков и, соответственно, содержания деятельности персонала в сторону нового поведения объекта и новых знаний вводит персонал в состояние постоянной проблематизации, целенаправленного поиска данных и активизации взаимодействия с исследовательскими и конструкторскими организациями.

Адаптация системы управления к новому поведению социотехнического объекта и новому знанию о нем

Новые знания о СТО, будучи внесенными в единую базу знаний системы управления, сразу начинают оказывать влияние на характер процессов наблюдения и воздействия постольку, поскольку они являются компонентами вырабатываемого СКК решения общих задач управления. Таким образом, за счет СКК достигается, во-первых, оперативная адаптация системы управления к новому поведению СТО, во-вторых, ее развитие вместе с развитием знаний об объекте управления.

Изменение характера деятельности руководителя

Наряду с адаптацией и совершенствованием процесса выработки решений использование СКК позволяет сделать значительный шаг в обеспечении управляемости персонала системы управления за счет использования в СКК стандартных функций, отработанных на локальных экспертных системах: пошагового объяснения вывода и документирования процесса выработки решений.

1."Прозрачность" функционирования оргструктуры для руководства. Являясь посредником между руководителями и исполнителями, а также координатором работы исполнителей, СКК может осуществлять контроль за качеством работы персонала, документировать действия каждого сотрудника внутри "комбинированного эксперта" и оценивать его вклад в решение общей задачи. Имеется возможность оценки реального вклада в решение общей задачи тех или иных компонент административной структуры при решении вопросов реорганизации. Для исполнительного персонала происходит переход к работе по однозначным спецификациям на внутреннем языке "комбинированного эксперта".

2. Конкретизация ответственности в процессе выработки решения. Документирование принятых решений позволяет при необходимости подробно анализировать обстоятельства конкретного ПВР (процесс выработки решений), результаты выработки промежуточных решений. Появляется возможность идентифицировать ситуации, при которых ответственность за последствия решений распределяется между лицами, принимающими решение, и объективными факторами, независящими от системы управления, таких как высокая неопределенность исходной информации, отсутствие научных знаний, неразрешимые противоречия в целях поставленных вышестоящими инстанциями, нормативные или ресурсные ограничения на действия системы управления и т.д.

ЧАСТЬ 3. Прикладные системы концентрации компетенции

Сегодня возможность и целесообразность построения прикладных СКК в системах управления обоснованы для весьма актуального класса систем управления СТО – систем управления безопасностью. Накоплен определенный положительный опыт разработки подобных систем. В 1996 г. разработана СКК для системы управления безопасностью движения на железнодорожном транспорте. В дальнейшем выяснилось, что проектные решения этой СКК легко адаптируются к задачам управления безопасностью другими транспортными и производственными системами. В настоящее время ведется совместная работа НПО АЛТЭЙ и МРТИ РАН по созданию более сложной СКК в области радиологического и химического контроля сельскохозяйственной среды и сельхозпродукции [Руководитель проекта – заместитель директора МРТИ РАН А. И. Вагин].

Для систем управления безопасностью, как правило, характерны наличие развитой информационной инфраструктуры, жесткий регламент принятия оперативных решений, дисциплина, высокая степень документирования. Практически в каждой отраслевой системе управления безопасностью ведутся многолетние архивы по инцидентам, содержащие знания, полученные в ходе расследования инцидентов, разработки и проведения профилактических мероприятий. Эти особенности систем управления безопасностью облегчают задачу построения СКК. Можно также с уверенностью утверждать, что именно системы управления безопасностью более других нуждаются в концентрации компетенции.

3.1. Прикладная система концентрации компетенции для системы управления безопасностью движения на железнодорожном транспорте МПС РФ

СКК для системы управления безопасностью железнодорожного транспорта создавалась в рамках проекта "Разработка системы мониторинга безопасности движения" (СИМБАД), проводимого НПО АЛТЭЙ в 1995-1996 гг. и направленного на создание современного программного обеспечения информационной инфраструктуры системы управления безопасностью движения.

Назначение СКК: повышение эффективности процесса выработки решений в следующих задачах управления безопасностью:

  • оценка текущего состояния безопасности;
  • разработка комплекса профилактических мероприятий по снижению аварийности;
  • поддержка расследований железнодорожных транспортных происшествий.

Область компетенции разработанной СКК определяется следующим кругом вопросов:

  • при каких условиях и с какой вероятностью на железнодорожном транспорте происходят неблагоприятные события;
  • каковы последствия того или иного транспортного происшествия и с какой вероятностью они наступают;
  • какие меры могут быть предприняты для устранения причин нарушений и какова их ожидаемая эффективность.

По неполным подсчетам персоналом системы управления безопасностью движения в сумме по различным ситуациям принимается во внимание несколько тысяч видов объектов транспортной системы и ее окружения, несколько сотен видов неблагоприятных событий, происходящих с этими объектами и несколько десятков тысяч причинно-следственных отношений, связывающих неблагоприятные события. По результатам анализа общей ситуации и отдельных инцидентов, ревизорским аппаратом на разных уровнях управления принимаются мероприятия по снижению аварийности, классификация которых до недавнего времени не проводилась даже в общих чертах. При этом в транспортной системе и ее окружении происходят интенсивные технические и технологические изменения, преобразующие текущую номенклатуру объектов, событий и отношений. Таким образом, без постоянной помощи со стороны многочисленного оперативного персонала, осведомленного о реальном воздействии на безопасность технологических изменений, создание и использование в управлении безопасностью единой базы знаний не представляется возможным.

"Комбинированный эксперт". Трехуровневая информационная инфраструктура мониторинга безопасности движения позволяет объединить в составе "комбинированного эксперта" персонал Департамента по безопасности движения и экологии МПС, ревизорские аппараты 19 Управлений и 110 Отделений железных дорог РФ. СКК встроена в информационную инфраструктуру, обеспечивающую передачу информации об инцидентах и результатах мероприятий по административной "вертикали". СКК поддерживает пользователя на стадии создания сообщений, извлекает знания из сообщений, накапливая их в единой базе знаний, предоставляет знания заинтересованным пользователям и использует знания для автоматизированной разработки, моделирования и оценки мероприятий по снижению аварийности.

Общая задача, решаемая "комбинированным экспертом ": для текущих условий эксплуатации железнодорожной транспортной системы, при текущем распределении неблагоприятных событий, вероятностных характеристиках причинно-следственных отношений и текущей эффективности мероприятий создание наиболее эффективного комплекса мероприятий по предотвращению аварийности.

Метод формализации оперативной информации. Использовавшееся ранее описание нарушений безопасности в виде совокупности множества формальных атрибутов нарушения безопасности (место, время, тип нарушения и т.д.) и неформализованных описаний причин и обстоятельств нарушения заменено процессом последовательной формализации нарушения безопасности в виде причинно-следственной сети. Узлами сети являются позиционированные во времени и пространстве неблагоприятные события, произошедшие с объектами железнодорожной транспортной системы и ее окружения (техническими средствами, персоналом, пассажирами, грузом и т.д.). При формализации указываются: классифицируемое событие [Вид нарушения безопасности движения по приказу N 1Ц Министра путей сообщения], дерево событий-причин, дерево событий-последствий [Номенклатура событий-причин и событий-последствий отражает текущий уровень научного знания о причинно-следственных закономерностях и не зависит от регламентирующей документации]. Сообщения о результатах проведенных мероприятий также интерпретируются в объектно-событийных терминах: указываются причинно-следственные переходы, на предотвращение которых направлен данный вид мероприятий.

Принятый метод формализации информации о нарушениях и мероприятиях допускает ее дальнейшую обработку как обычные статистические данные для получения оперативной и аналитической отчетности и других целей. Вместе с тем, этот же метод позволяет эффективно извлекать и накапливать знания об объектно-событийных и причинно-следственных закономерностях, свойственных железнодорожной транспортной системе. Метод формализации основывается на минимуме априористики: категориальная схема "условие-событие" является объемлющей по отношению ко всем естественно-научным представлениям [Ограничения схемы "условия-события" проявляются в виде снижения ее эффективности при переходе к поведенческим и социальным предметам рассмотрения. К примеру, если была бы поставлена задача включить в число задач управления противодействие террористическим группам, метод формализации пришлось бы дополнить какой-либо телеологической схемой, например "продуцент-продукт" [Акофф], хорошо согласующейся со схемой "условие-событие". Описываемая прикладная СКК в соответствии с требованиями пользователя основывается на предположении о том, что нарушения безопасности движения сами по себе не являются объектами целенаправленной деятельности].

С точки зрения оператора или аналитика, при переходе на новый метод формализации информации требуется некоторая переподготовка. Сообщения становятся более формализованными и информативными. Однако СКК поддерживает оператора при создании сообщений, таким образом, что, в целом, объем и сложность работы не возрастает. К примеру, при расследовании и формализации результатов расследования нарушения безопасности движения СКК предоставляет персоналу возможные сценарии расследуемого нарушения с оценкой вероятности каждого из них. Если в ходе расследования устанавливаются новые события и причинно-следственные отношения, СКК позволяет дополнить соответствующие классификаторы и учесть новые знания при создании сценариев нарушений.

Процесс "сканирования" предметной области имеет целью установление достаточного разнообразия событий и причинно-следственных отношений. Критерием является возможность восстановления предыстории каждого классифицируемого события вплоть до совокупности факторов, не контролируемых системой управления безопасностью (погодные условия, планы перевозок и т.д.). Степень подробности причинно-следственных описаний устанавливается таким образом, чтобы адекватно описывать действия применяемых системой управления профилактических мероприятий.

Правило "пассивного сканирования": все когда-либо зафиксированные объектно-событийные и причинно-следственные отношения должны сохраняться в единой базе знаний.

Правило "активного сканирования": если событие или причинно-следственное отношение вносит некоторый пороговый вклад в состояние аварийности, СКК задает дополнительные вопросы о причинно-следственных отношениях уже не в контексте анализа конкретного события, а для того, чтобы уточнить и углубить описание причинных факторов для разработки более эффективных мероприятий.

В процессе сканирования СКК формирует запросы на получении знаний об объектно-событийных и причинно-следственных отношениях, действии мероприятий. Если персонал системы управления не в состоянии ответить на вопросы СКК, вопросы переадресуются научным и проектным организациям. Относительно запросов, которые не выполнены отраслевыми НИИ, СКК рекомендует руководству рассмотреть вопрос о внесении их в соответствующие программы исследований и испытаний.

Из формализованной оперативной информации извлекаются следующие знания:

  • отношения объектов и неблагоприятных событий;
  • причинно-следственные отношения;
  • типы мероприятий по снижению аварийности в терминах множества предотвращаемых ими причинно-следственных отношений.

Периодически производится перерасчет следующих параметров, используемых в процессе разработки мероприятий:

  • вероятности событий;
  • вероятности причинно-следственных переходов;
  • соотношения вероятностей различных причинных комплексов конкретных событий;
  • функции распределения различных видов неблагоприятных событий по пространству и времени;
  • эффективность мероприятий по отношению к причинно-следственным отношениям как величина количественного изменения вероятностей причинно-следственных отношений.

На базе накопленной информации СКК генерирует сценарии нарушений безопасности движения, вносящие наибольший вклад в состояние аварийности, и формирует предотвращающие их мероприятия, проверяя каждое на имитационной модели состояния безопасности, и затем подает список мероприятий на рассмотрение руководству.

Литература

Эрлих А. И. Прикладная семиотика – новые возможности моделирования в системах управления // Сб. науч. тр. КИИ-96. Казань, 1996. T. 3.

Хомяков Д. М., Хомяков П. М. Основы системного анализа. М.: Издательство МГУ, 1996.

 
© МФТИ
© МЭРТ
© НП Аналитический центр "Концепт"
Сайт разработан:
"Golden CMF" ™ - 2energies ©

Издательство «Концепт» Москва 2004
Дата последней редакции: 16.10.2009

ГЛАВНАЯ   |   ПУБЛИКАЦИИ   |   РУБРИКАТОР   |    АВТОРСКИЙ УКАЗАТЕЛЬ   |   О ЖУРНАЛЕ   |   УЧРЕДИТЕЛИ