.

КОМПЛЕКСНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ В УСЛОВИЯХ ЧС: ФОРМАЛЬНЫЕ ОСНОВАНИЯ СИТУАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

Волков Андрей Анатольевич – Проректор Московского государственного
строительного университета по информации и информационным
технологиям, заведующий кафедрой информационных систем
и технологий управления строительством,
доктор технических наук, профессор 


Комплексная безопасность зданий и сооружений в чрезвычайной ситуации – одна из самых актуальных теоретических и практических задач современной строительной науки. В целом – это одно из двух основных направлений развития концепции гомеостата строительных объектов [1–5].

Рассмотрим общие математические основания ситуационного моделирования в рамках гомеостатического управления [5] зданиями и сооружениями (комплексного, в том числе – оперативного, адаптивного управления объектами, процессами, системами и их элементами, функционально ориентированного на ограничение и подавление влияния возмущений любого характера и интенсивности на устойчивое состояние объекта управления с целью его сохранения) – процесс, активность которого характеризует “жизнь” строительного объекта. Исполнение функций гомеостатического управления предполагает “осмысленные” реакции системы управления на внешние и внутренние возмущения на основе ситуационного моделирования процессов, определяющих динамику возмущения. При этом строительный объект понимается как управляемая гиперсистема. Оговоримся, что под управлением строительным объектом будем понимать управление процессами изменения выделенного набора его действительных функциональных и/или технических характеристик [5].

Формально, задача управления гиперсистемой в целом может быть сведена к построению в некотором смысле целесообразных последовательностей глобальных возмущений и сопряженных с ними глобальных управлений. Очевидно, не каждое управление применимо в произвольной ситуации: нельзя выбрать такую последовательность управлений, которую можно было бы использовать независимо от последовательности возмущений. Таким образом, следует искать не последовательность, а стратегию управлений, то есть однозначно определять, какое из управлений следует использовать в каждой из ситуаций всякий раз, когда ситуация возникает.

Определение стратегии как общего плана управляющих воздействий предполагает очевидную неоднозначность развития и динамики ситуаций, инициирующих процесс управления. Таким образом, выбранная стратегия предполагает построение некоторого набора сценариев гомеостатического управления.

Сценарий гомеостатического управления – направленная последовательность действий, реализующих функции гомеостатического управления в рамках оперируемой стратегии, изменение действительных функциональных и/или технических характеристик объекта управления как реакция на такие действия.

Основные возможные сценарии гомеостатического управления строительным объектом формируются на стадии гомеостатического проектирования [5]. Такое решение позволяет рассматривать гомеостатическое управление зданиями и сооружениями в аспекте ситуационного моделирования процессов, определяющих динамику возмущения в описанном выше смысле.

При формировании возможных сценариев гомеостатического управления широко используется опыт оперативного управления (в том числе – автоматизированного и автоматического) в подобных ситуациях, формализованный до уровня конкретных решений и/или стратегий управления. Подобная информация, носящая, по сути, характер экспертных знаний, представляет огромную практическую ценность, а в ряде случаев является единственным основанием для принятия решений в условиях неопределенности исходных данных для моделирования разного уровня.

Рассмотрим математические основания (по проф. В.Ф. Яковлеву) ситуационного моделирования процессов, определяющих динамику возмущения, в проекции на принципы управления в пространстве ситуаций (стратегии управлений и возмущений), отражающие специфику расчетных и нештатных ситуаций [5].

Конструкция и структура пространства ситуаций

Edinstvennye_nepustye_mnozhestva

Konfiguraciya_vyxodnyx_signalov_gipersistemy_v_dannyj_moment

Mnozhestvo_vsex_vozmozhnyx_informacionnyx_struktur

Теорема 1

При любой фиксированной конфигурации выходных сигналов элементов гиперсистемы подходящим выбором глобального возмущения можно реализовать любую информационную структуру.

Mnozhestvo_vsex_vozmozhnyx_situacij

 Принципы управления в пространстве ситуаций

Sovokupnost_vsex_vxodnyx_bukv

Odnoshagovaya_procedura_perexoda_giperseti_iz_zadannoj_situacii_v_sleduyushhuyu_na_osnovanii_funkcij_lokalnyx_perexodov
Mnozhestvo_vsex_globalnyx_upravlenij

 Prostranstvo_situacij_predstavimo_v_terminax_globalnyx_upravlenij_i_globalnyx_vozmushhenij
Стратегии управлений и возмущений

Изложенное выше определяет, что в процессе функционирования системы должны появиться две последовательности: последовательность глобальных управлений и последовательность глобальных возмущений. Таким образом, задача управления гиперсистемой в целом может быть сведена к построению в некотором смысле целесообразных последовательностей глобальных возмущений и сопряженных с ними глобальных управлений. Однако не каждое управление можно применить в произвольной ситуации, то есть нельзя выбрать такую последовательность управлений, которую можно было бы использовать независимо от последовательности возмущений. Как известно, эту трудность можно обойти, если искать не последовательность, а стратегию управлений, то есть однозначно определить, какое из управлений следует использовать в каждой из ситуаций всякий раз, когда эта ситуация возникнет. Если дана некоторая ситуация – стратегия диктует выбор соответствующего управления. Новая ситуация, которая при этом возникнет, будет зависеть от глобального возмущения. Затем стратегия порождает новое управление для новой ситуации и процесс повторяется.

Sovokupnost_vozmozhnyx_strategij_upravlenij

Traektoriya_gipersistemy_v_prostranstve_situacij

В контексте изложенных математических оснований следует еще раз подчеркнуть, что гомеостатическое управление строится на основе выбранной стратегии, предполагающей некоторый набор сценариев.

Выбранная стратегия, однако, не определяет сценарий однозначно. Это обусловлено влиянием множества случайных факторов, характерных для специфики решаемых задач, на динамику развития конкретной ситуации в описанном выше смысле.

Очевидно, реальный сценарий гомеостатического управления определяет исходные параметры выбранной стратегии управления, а динамика развития ситуации может стать основанием изменения любой стратегии.

Библиографический список

  1. Волков А.А. Активная безопасность строительных объектов в условиях чрезвычайной ситуации // Промышленное и гражданское строительство. – 2000. – №6. – С. 34–35.
  2. Волков А.А. Системы активной безопасности строительных объектов // Жилищное строительство. – 2000. – №7. – С. 13.
  3. Волков А.А. Гомеостатическое управление зданиями // Жилищное строительство. – 2003. – №4. – С. 9–10.
  4. Волков А.А. Гомеостат в строительстве: системный подход к методологии управления // Промышленное и гражданское строительство. – 2003. – №6. – С. 68
  5. Волков А.А. Гомеостат зданий и сооружений: кибернетика объектов и процессов // В кн. “Информационные модели функциональных систем” / Под ред. К.В. Судакова, А.А. Гусакова. – М.: Фонд ”Новое тысячелетие”, 2004. – С. 133–160.

 

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.