Заславський Володимир Анатолійович. Дослідження складних систем з високою ціною відмови : дис... д-ра техн. наук: 01.05.04 / Київський національний ун-т ім. Тараса Шевченка. — К., 2006. — 385арк. — Бібліогр.: арк. 313-346.
Анотація до роботи:
Заславський В.А. Дослідження складних систем з високою ціною відмови. – Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 01.05.04 - системний аналіз i теорія оптимальних рішень. - Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Київ, 2006.
Дисертація присвячена розробці та удосконаленню оптимізаційних математичних моделей, алгоритмів та спеціалізованого програмного забезпечення СППР для фундаментального вирішення комплексної науково-прикладної проблеми – забезпечення високої надійності та підтримки довгострокових термінів функціонування складних систем з високою ціною відмови, таких як космічні апарати, стартові комплекси, банківські та платіжні системи, тощо.
Запропоновані елементи методології дослідження складних систем з високою ціною відмови дозволили визначити їх основні характеристики, сукупність та специфіку взаємопов’язаних проблемних задач: оптимального резервування, формування різнотипного комплексу методів неруйнівного контролю, планування технічного обслуговування, ризик-менеджменту, що виникають при науково-технічному супроводі стадій їхнього життєвого циклу. Сформована концепція розробки математичних моделей та оптимізаційних алгоритмів ґрунтується на основних принципах системного аналізу та принципі різнотипності – цілеспрямованому застосуванні різних за своєю природою компонентів (систем, елементів, алгоритмів), що виконують однакові функції, їх одночасне поєднання та взаємодія виключає можливість відмов елементів із загальної причини і забезпечує вирішення проблеми високонадійного довготривалого функціонування систем.
Розроблені моделі та алгоритми утворюють науково-методичні основи підвищення надійності систем з високою ціною відмови на стадіях життєвого циклу, використані при створенні програмного забезпечення СППР та впроваджені при проектуванні та експлуатації.
У дисертації одержано результати, що у сукупності вирішують комплексну науково-прикладну проблему: забезпечення високої надійності та підтримки довготривалих термінів функціонування складних систем з ВЦВ на основі використання різнотипних компонентів та технологій на всіх стадіях їх ЖЦ, що вимагає розробки науково-методичних основ для розв’язання сукупності взаємопов’язаних задач забезпечення їх працездатності.
Отримані нові наукові та практичні результати полягають у наступному.
1. На підставі проведеного аналізу сучасного стану науково-методичних основ забезпечення надійності, ефективності та довготривалих термінів функціонування складних систем сформульовано проблему дисертаційного дослідження, визначено об’єкт системного дослідження та задачі дослідження, сформульовано системну концепцію якісного подолання можливості повторення причин відмови в складних системах та підходи до розв'язання задач оптимізації їх надійності та ефективності.
2. Вперше запропоновано елементи методології дослідження складних систем з ВЦВ, зокрема: визначено їх особливості та основні характеристики, сукупність і специфіку взаємопов’язаних проблемних задач, що виникають при науково-технічному супроводженні стадій їх ЖЦ; уточнено зміст стадій та етапів ЖЦ систем. Ці системи є унікальними об’єктами, при їх дослідженні не можуть застосовуватись універсальні підходи, тому виникає необхідність розробки та використання нових принципів, математичних моделей та оптимізаційних алгоритмів.
3. Вперше при системному дослідженні систем з ВЦВ автором сформульовано принцип різнотипності, конкретизований при розробці сукупності оригінальних оптимізаційних математичних моделей і алгоритмів для проблемних задач, вирішення яких на стадіях проектування та експлуатації систем з ВЦВ забезпечує позитивний інтеграційний ефект.
4. Для стадії ЖЦ проектування складних систем з ВЦВ вперше розроблено:
- оптимізаційні математичні моделі задач однотипного та різнотипного резервування в загальній постановці для систем, елементи яких допускають два типи відмов; досліджено властивості функції надійності, структуру розв’язків задач оптимізації та запропоновано алгоритм оптимального різнотипного резервування;
- математичні моделі оптимізації монотонних систем на основі мінімальних перетинів та оптимізації ефективності систем із розгалуженою мережею функціонально-пов’язаних підсистем; моделі та розроблені алгоритми оптимізації надійності використовуються на всіх етапах реалізації принципу рівноміцності при проектуванні КА і підтвердили свою ефективність;
- новий підхід до управління якістю водних ресурсів, у рамках якого розроблено багатоетапну дискретну оптимізаційну модель для задачі планування побудови територіально-розподіленої системи водоочисних споруд річкового басейну з використанням різнотипних технологій очищення та їх комбінацій.
5. Для стадії ЖЦ – експлуатації складних систем з ВЦВ удосконалено:
- з використанням принципу різнотипності однокритеріальні та багатокритеріальні оптимізаційні математичні моделі комплексування різнотипних методів НК для виявлення дефектів в елементах систем; при їх розв’язанні застосовано дворівневу схему послідовного аналізу варіантів, у якій специфіка задач врахована в процедурах виключення елементів, формуванні та розв’язанні агрегованої задачі;
- оптимізаційну математичну модель задачі планування ТО різнотипних елементів територіально-розподіленої системи з урахуванням загальносистемних обмежень на ресурси та вимог обслуговування, що дозволяє підвищити надійність системи та якість проведення ТО; при її розв’язанні розроблено способи обчислення допусків та умови виключення безперспективних варіантів в процедурах послідовного аналізу.
6. Дістали подальшого розвитку:
- моделі оптимізації надійності та ефективності багатофункціональних систем в багатокритеріальній постановці;
- багаторівневі моделі оптимізації надійності складних систем, які виникли з практичних потреб забезпечення тривалих термінів активного існування КА, систем КА та побудові систем управління, і, згідно з принципом різнотипності, дозволяють об’єднувати різні оптимізаційні моделі, критерії оцінки та способи оптимального резервування при реалізації підсистем;
- методика забезпечення рівноміцного проектування при створенні та дослідженні складних систем з ВЦВ, в якій використовуються розроблені моделі та алгоритми оптимізації надійності, що є базовими при розв’язанні задач проектування КА з тривалим терміном активного існування;
- моделі та методи для аналізу джерел ризиків у ПС: математична модель та алгоритм оптимізації кредитного ризику банків, динамічні багатофакторні моделі оцінювання та прогнозування фінансових показників та ризику цінних паперів, формалізовано задачу класифікації та виявлення шахрайських транзакцій у ПС, для її розв’язання розроблено алгоритм на основі самоорганізуючих карт Кохонена;
- оптимізаційні моделі для задачі вибору складу ЛОМ за критерієм мінімізації інформаційного обміну між робочими станціями у її складі, задачі оптимізації топології зв’язку між функціональними комунікаційними вузлами мереж передачі даних та адаптерами в окремих підсистемах розподілених інформаційних систем, запропоновані й обґрунтовані алгоритми для їх розв’язання, що дозволило оптимізувати склад ЛОМ та топологію зв’язків між елементами мережі.
7. Аналіз з системних позицій проблем забезпечення регіональної безпеки та безпеки складних систем з ВЦВ, що є об'єктами критичної інфраструктури, виявив необхідність поєднання та узгодження централізованих довгострокових програм планування інвестицій та використання ресурсів, спрямованих на підвищення безпеки та екологічної стабільності регіону, з локальними програмами окремих підприємств. Вперше розглянуто та формалізовано в класі моделей дискретного монотонного програмування задачу мінімізації інтегрального регіонального ризику з урахуванням обмежень на ресурси.
8. З системних позицій обґрунтовано необхідність розробки СППР як системоорганізуючого середовища для забезпечення наскрізної підтримки стадій ЖЦ складних систем з ВЦВ, вказані особливості архітектури СППР, поєднання бази взаємопов’язаних моделей та алгоритмів, бази знань та інформаційної підтримки в рамках інтегрованого програмного середовища, що забезпечує можливість передачі проектних рішень та досвіду між суміжниками, відповідальними за розробку проектів, та організаціями, що експлуатують системи.
Запропоновані моделі та алгоритми, інтегровані в інформаційне і програмне забезпечення та сценарії діалогової системи планування ТО, СППР ”ДІСОН”, ”САЛЮТ”, ”СПРУТ” та інші, що впроваджені у виробництво і навчальний процес.
Таким чином, у дисертаційній роботі розроблено наукові основи забезпечення надійності складних систем з ВЦВ та підтримки довготривалих термінів їхнього функціонування на всіх стадіях ЖЦ. Сформована концепція створення математичних моделей і алгоритмів з використанням принципу різнотипності може використовуватися: при дослідженні різноманітних унікальних складних систем, зокрема багаторівневих ієрархічних систем, систем з багатьма станами тощо; при аналізі ризиків та обґрунтуванні вибору різнотипних систем захисту елементів критичної інфраструктури; при формалізації та вирішенні проблемних задач, що не розв’язуються стандартними методами.
Публікації автора:
Модели и алгоритмы оптимизации надежности сложных систем / Волкович В.Л., Волошин А.Ф., Заславский В.А., Ушаков И.А./ Под ред. академика В.С. Михалевича. - К.: Наукова думка, 1992. - 312 с.
Заславський В.А. Ризик та безпека природних та техногенних систем // Соціальні ризики та соціальна безпека в умовах природних та техногенних надзвичайних ситуацій та катастроф / Відп. ред. В.В. Дурдинець, Ю.І.Саєнко, Ю.О.Привалов. - К.: Стилос, 2001. - Т. 1. - С. 189-191.
Заславский В.А. Мониторинг и анализ рисков в платежных системах // Соціальні ризики / Відп. ред. Ю.І.Саєнко, Ю.О.Привалов. - К.: ПЦ ”Фоліант”, 2004. - Т.2. - С. 224-270.
Заславский В.А. Последовательный анализ вариантов в многоуровневых задачах оптимизации надежности сложных систем // Вестник Киевского ун-та. Моделирование и оптимизация сложных систем. - 1988. - Вып.7. - С.72-77.
Заславский В.А, Франчук О.В. Оптимальное резервирование сложной системы при двух типах неработоспособных состояний элементов // Вестник Киевского ун-та. Моделирование и оптимизация сложных систем. - 1989. - Вып. 8. -С. 64-68.
Заславский В.А., Франчук О.В. Оптимальное резервирование многофункциональной системы с учетом нескольких критериев // Вестник Киевского ун-та. Моделирование и оптимизация сложных систем. - 1990. - Вып. 9. - С. 78-81.
Заславский В.А, Франчук О.В. Опыт использования средств ОС РВ для построения диалоговых систем оптимизации на базе СМ ЭВМ // Управляющие системы и машины. - 1990. - №3. - С.63-71.
Заславский В.А, Шаламанов В.М. Оптимизация состава локальных вычислительных сетей для распределенных информационных систем // Автоматика. - 1990. - № 5. - С.62-69.
.Алгоритм оптимального планування технiчного обслуговування елементів мережi зв'язку / Волкович С.В., Заславский В.А, Зеленцов В.О., Франчук О.В //Вiсн. Київськ. ун-ту. Сер. фіз.-мат. науки. - 1991. - Вип.1. - С. 28-33.
Заславський В.А., Шаламанов В.М. Оптимізація топології зв'язку мiж вузлами мереж передачi даних i адаптерiв локальних обчислювальних мереж // Вiсн. Київськ. ун-ту. Сер. фіз.-мат. науки. - 1992. - Вип. 4. - С. 12-17.
Заславський В.А., Гужевий В.С. Застосування методу нечітких шляхів та перетинів для оцінки ефективності складних систем // Вісн. Київськ. ун-ту. Сер. фіз.-мат. науки. - 1996. - Вип.1. - С. 201-212.
Заславский В.А., Каденко И.Н., Сахно Н.В. Методологические аспекты обеспечения безопасности сложных технических объектов в условиях ограниченных ресурсов (Сообщение 2)// Ядерная и радиационная безопасность. - 2000. - №4. - С. 33-41.
Заславський В.А. Обчислення показника ефективності космічного апарату зв’язку на етапі проектування //Вісн. Київськ. ун-ту. Сер. кібернетика. - 2000. - Вип.1. - С. 74-79.
Заславський В.А. Проблеми створення систем управління моделями в СППР // Вісн. Київськ. ун-ту. Сер. кібернетика. - 2001. - Вип. 2. - С. 32-37.
Процедуры комплексирования компонент информационных технологий экспериментальных исследований летательных аппаратов / Заславский В.А., Зинченко В.П., Муха И.П., Куляс А.И., Зинченко Н.П. // Комп’ютерні засоби, мережі та системи. - К.: Ін-т кібернетики ім. В.М.Глушкова НАНУ, 2002. - №1. - С. 92-103.
Заславський В.А., Бірюков Д.С. Застосування генетичних алгоритмів при оптимізації надійності складних систем // Вісн. Київськ. ун-ту. Сер. фіз.-мат. науки. - 2003. - Вип. 1. - С. 171-177.
Заславський В.А. Оптимізація інтегрального регіонального ризику // Вісн. Київськ. ун-ту. Сер. фіз.-мат. науки. - 2004.- Вип. 2. - С. 228-239.
Заславський В.А., Каденко І.М., Сахно Н.В. Проблеми планування та організації проведення робіт при відновленні та продовженні ресурсу елементів складних систем з використанням методів неруйнівного контролю // Вісн. Київськ. ун-ту. Сер. кібернетика. - 2003. - Вип. 4. - С. 19-25.
Заславский В.А., Григоров А.В., Дидковская Б.В. Динамические многофакторные модели оценивания и прогнозирования финансовых показателей и риска ценных бумаг // Кибернетика и выч. техника. - 2004. - Вып. 145. - С.78-87.
Заславський В.А. Принцип різнотипності при дослідженні складних систем з високою ціною відмови // Вісн. Київськ. ун-ту. Сер. військово-спеціальні науки. - 2006. - Вип. 12-13. - С.11-14.
Заславський В.А., Стрижак А.А. Применение самоорганизующихся карт для выявленния мошеннических транзакций в платежной системе // Проблемы управления и информатики. - 2006. - №6. - С. 128-141.
Заславський В.А. Принцип різнотипності та особливості дослідження складних систем з високою ціною відмови //Вісн. Київськ. ун-ту. Сер. фіз.-мат. науки. - 2006. - №1. - С. 136-147.
Доп. а.с. №318112 к а.с. №287938 //Жуков В.Н. Сурков В.Д. Заславский В.А., Анфалов В.И. (СССР). - №4513552; Заявлено 03.02.89., зарегистрировано в Государственном реестре изобретений СССР 03.09.90.
Заславский В.А., Каденко И.Н. Роль и место методов неразрушающего контроля для обеспечения надежности и долговечности сложных систем с высокой ценой отказа // Неразрушающий контроль. - 1999. - №1. - С. 15-22.
Заславский В.А., Шаламанов В.М. Оптимизация на топологията на специален клас комуникационни мережи // Техническа мислъ. - 1991. - №4. - С. 33-38. (Болгарія).
Zaslavsky V., Strizak A. Credit card fraud detection using self-organizing maps //Information & Security. - 2006. - Vol. 18. - P. 48-63.
Заславский В.А Многоэтапная оптимизационная модель задачи водного менеджмента бассейна реки // Мир информац. технологий. - 2005. - №2. - С. 18-22.
Заславский В.А., Шаламанов В.М. Интеллектуальная среда для разработки информационно-вычислительных систем решения задач оптимального проектирования // Тез. докл. II Всесоюз. конф. "Искусственный интеллект- 90". - Минск, 1990.- Т.3.-С. 109-112.
Афанасьев В.Г., Заславский В.А., Зеленцов В.А., Чистов И.В. Распределение функциональных задач по уровням иерархии системы технического обслуживания и ремонта сети // Тез. докл. 16-й Всесоюз. школы-семинара по вычислительным сетям. – Москва – Винница, 1991. - Ч. 2. - С. 3-8.
Zaslavsky V., Shalamanov V., Tzolov E.G. Complex structure optimization and control of distributed information systems based on local-wide area network // Proc. 15-th IFIP Conf. System modeling and optimization. - Zurich (Switzerland), 1991. - P.423-433.
Volkovitch V., Franchuk O., Zaslavsky V. A decision making support system for marketing “SPRUT” // Proc. conf. “AFCEA - Europe Sofia Seminar. Information Infrastructure for free Market Societies in Transition”; Eds.V.M.Shalamanov, T.D.Tagarev, - Sofia(Bulgaria), 1995. - P.55-56.
Zaslavsky V.A. Discrete programming decision model for risk assessment // The 8-th Int. Conf. Quantitative Methods for the Environmental Sciences.- Innsbruck (Austria), 1997.- P.50-51.
Макара О.В., Заславський В.А. Динамічні ендогенні моделі та методи оптимізації інвестицій в двосекторній економіці // Пр. Міжнар. конф. ”Питання оптимізації обчислень”. - К.: Ін-т кібернетики ім.В.М.Глушкова НАНУ. - 1997. - С. 175-179.
Заславський В.А., Каденко І.М., Сахно Н.В. Деякі підходи до забезпечення надійності при експлуатації внутрішніх силових електромереж АЕС // Матеріали науково-теоретичної конф., присвяченої 165-річчю університету “Київський університет як осередок національної духовності, науки, культури” (Природничі науки). - К.: ВЦ “Київський університет”, 1999. - С. 5-10.
Kadenko I., Zaslavskii V., Sakhno N. Application of the complex NDT approach for inspection of NPP power system //Proc. Int. Symposium on Nondestructive Testing Contribution to the Infrastructure Safety Systems in the 21st Century. - Torres (Brazil), 1999.- Р.2004-2008.
Заславський В.А., Каденко І.М., Сахно Н.В. Моделі та алгоритми прийняття рішення при відновленні ресурсу елементів складних систем із застосуванням методів неруйнівного контролю // Int. Conf. “Prediction and decision making under uncertainties” (PDMU-2001). - Kyiv, 2001.- P.82-83.
Заславський В.А. Системний аналіз ризиків у платіжних системах // Int. Workshop “Prediction and Decision Making under Uncertainties” (PDMU-2004), Ternopil, 2004.- С.135.
Zaslavsky V.A. Transaction risk in payment systems // Int. Ukrainian-Polish Workshop “Problems of Stochastic and Discrete Optimization”. - Kanev, 2005. - P. 105-107.
Заславський В.А. Дослідження складних систем з високою ціною відмови// Матеріали 12-ї Міжнародної конференції з автоматичного керування (АВТОМАТИКА-2005). - Харків: НТУ”ХПІ”, 2005. - Т.1. - С. 16-17.
Zaslavskу V. Regional risk analyses and optimization // Int. Symposium ”Environment–Economy-Education“, Moscow Plekhanov Russian Academy of Economics, University of Konstanz, The Foundation “Environment and Living” at the University of Konstanz.- Moscow, 2005.- Р.69-73.
