Анотація до роботи:

Шостак І.В. Методологія створення інтегрованих систем підтримки прийняття рішень в ієрархічних структурах управління. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.13.06 – інформаційні технології. – Національний аерокосмічний університет ім. М.Є. Жуковського „ХАІ”, Харків, 2008.

Дисертаційна робота присвячена вирішенню наукової проблеми забезпечення ефективності систем підтримки прийняття рішень (СППР) в ієрархічних багаторівневих структурах управління шляхом створення методології інтеграції і координації СППР з використанням експертних систем для побудови єдиного інформаційно-управляючого простору в межах ієрархічних багаторівневих структур управління складними організаційно-технічними об’єктами.

В роботі розроблено і досліджено клас інтегрованих інформаційно-управляючих систем з єдиним інформаційно-управляючим простором, які функціонують у режимі порадника осіб, що приймають рішення. Одержано узагальнену модель інтелектуальної компоненти управляючої системи складного організаційно-технічного об’єкта, а також озроблено і досліджено архітектуру типового блока підтримки прийняття рішень у складі цієї компоненти. Розроблено низку моделей і методів для забезпечення взаємодії компонент усередині типових блоків підтримки прийняття рішень та координації функціонування цих блоків у межах єдиного інформаційно-управляючого простору.

Теоретичні результати, що отримано в ході дослідження, були підтверджені при розробленні та впровадженні інформаційно-управляючих систем на літакобудівному виробництві й створенні інформаційно-аналітичної системи з питань протипожежного лісовпорядкування.

У дисертаційній роботі розв’язано актуальну для теорії і практики наукову проблему, що полягає у забезпеченні ефективності систем підтримки прийняття рішень в ієрархічних багаторівневих структурах управління шляхом створення методології інтеграції і координації СППР з використанням експертних систем для побудови єдиного інформаційно-управляючого простору в межах ієрархічних багаторівневих структур управління складними організаційно-технічними об’єктами, створено і розвинуто новий науковий напрямок – інтегровані експертні системи підтримки прийняття рішень. На основі виконаних теоретичних та експериментальних досліджень шляхом застосування теорії ієрархічних систем, системного підходу, ідей і методів сучасних інформаційних технологій у роботі створені відповідно до запропонованого розширеного принципу сумісності функціонування блоків підтримки прийняття рішень у складі розподіленої інформаційно-управляючої системи, моделі, методи, алгоритмічні й програмні засоби інтеграції і координації знань, використання яких дозволило суттєво підвищити ефективність процесів підтримки прийняття рішень щодо управління складними організаційно-технічними об’єктами за допомогою експертних систем.

У рамках даного напрямку одержані такі наукові результати, що мають істотні переваги над існуючими рішеннями:

1. Проведено аналіз відомих підходів до вирішення проблеми інтеграції СППР за допомогою експертних систем у рамках єдиного інформаційно-управляючого простору ієрархічної системи управління складним організаційно-технічним об’єктом, теоретично обґрунтовано і розроблено принципи, методи і засоби такої інтеграції на основі технології програмних агентів. Запропонований підхід дозволяє істотно розширити функціональні можливості систем підтримки прийняття рішень шляхом координації окремих експертних систем, які подано в формі типових блоків підтримки прийняття рішень та організації взаємодії елементів цих блоків.

2. Cтворено та обґрунтовано технологію інтеграції окремих експертних систем в єдину, інтегровану експертну систему підтримки прийняття рішень на основі гетерархії, що являє собою сукупність ієрархій типових блоків, пов’язаних між собою внутрішньорівневими зв’язками. Розроблено й обґрунтовано із застосуванням математичного апарату теорії категорій принцип горизонтальної декомпозиції структури інформаційно-управляючої системи складним організаційно-технічним об'єктом упраління, згідно з яким синтезовано гетерархічну модель інтегрованої експертної системи підтримки прийняття рішень у вигляді набору багатошарових ієрархій, які вкладено в багатоешелонну структуру.

3. Розроблено архітектуру типового блока підтримки прийняття рішень з виділенням онтологічної, епістемологічної і когнітивної компонент, що реалізують основні етапи інтелектуальної технології. Подання типового блока підтримки прийняття рішень у такому вигляді надає можливість на етапах проектування і експлуатації інтегрованої експертної системи підтримки прийняття рішень оперувати, відповідно до поточних задач, онтологічною, епістемологічною або когнітивною складовими в рамках всієї системи як сукупностями компонент типових блоків.

4. Розроблено метод віддзеркалення поточного стану об’єкта прийняття рішень у продукційній базі знань типового блока підтримки прийняття рішень, що дає можливість забезпечити взаємодію епістемологічної та когнітивної компонент типового блока.

5. Розроблено метод динамічної декомпозиції бази знань продукційного типу, застосування якого в епістемологічних компонентах типових блоків підтримки прийняття рішень забезпечує можливість створення й підтримку єдиного простору знань, актуальних у поточний момент часу в рамках інтегрованої експертної системи підтримки прийняття рішень щодо управління складним організаційно-технічним об’єктом.

6. Розроблено метод ітераційного двоспрямованого виведення на знаннях для підтримки прийняття рішень щодо управління складними об'єктами, про майбутній стан яких апріорна інформація є неповною. Застосування даного методу реалізації процесу виведення на знаннях у типових блоках підтримки прийняття рішень із базами знань продукційного типу дає можливість знизити до прийнятного рівня ризик формування невірних рішень.

7. Розроблено модель онтології у формі надлишкового абстрактного графа, що дозволило забезпечити зв'язок онтологічної й епістемологічної компонент як у типовому блоці підтримки прийняття рішень, так і в рамках всієї інтегрованої експертної системи підтримки прийняття рішень.

8. Розроблено й досліджено метод моніторингу поточного стану об'єкта прийняття рішень на основі двохетапного оброблення даних у когнітивній компоненті типового блока підтримки прийняття рішень із застосуванням технології PDА, який розповсюджено на організацію функціонування когнітивної складової інтегрованої системи підтримки прийняття рішень.

9. Дістав подальший розвиток апарат мереж Петрі для подання процесів виведення на знаннях у продукційних системах знань. На основі розвитку зазначеного апарата синтезовані моделі онтологій у формі й/або графа й надлишкового абстрактного графа.

10. Дістали подальший розвиток: теорія ієрархічних багаторівневих систем у частині створення підходів до вертикальної декомпозиції структур складних об'єктів, а саме, отримано формальне подання вирішальних елементів, що утворюють багатошарову, багатоешелонну ієрархію, це дозволяє адекватно описати організаційну структуру складного організаційно-технічного об'єкта прийняття рішень; теорія концептуального моделювання систем у частині синтезу моделей типових блоків підтримки прийняття рішень і загальної моделі інтегрованої експертної системи підтримки прийняття рішень щодо управління складним організаційно-технічним об’єктом; методи оцінювання ефективності функціонування інтегрованої експертної системи підтримки прийняття рішень на основі аналізу метричних властивостей єдиного інформаційно-управляючого простору, який подано теоретико-графовими моделями.

11. Розроблена інтелектуальна технологія створення й підтримки функціонування інтегрованих СППР у вигляді експертних систем щодо управління складними організаційно-технічними об’єктами є теоретичною основою створення нового класу інформаційно-аналітичних систем, які, разом із широко відомими розподіленими системами оброблення інформації і управління можуть функціонувати в рамках єдиного інформаційно-управляючого простору. На основі отриманих теоретичних результатів розроблено алгоритмічні та програмні засоби, що реалізують функції проектування, розроблення, впровадження і експлуатації систем підтримки прийняття рішень для великого класу складних організаційно-технічних об’єктів.

Вірогідність отриманих результатів дисертаційної роботи підтверджена експериментальними дослідженнями, а також їхнім впровадженням на реальних об’єктах (акти впровадження наведені в Додатку до дисертації).

Напрямки теоретичних і практичних досліджень дисертаційної роботи доцільно розвивати в галузі проектування і застосування інтелектуальних мультиагентних систем і використовувати в інформаційно-аналітичних системах різного призначення.

Публікації автора:

1. Кулик А.С. Системный анализ: учеб. пособие / А.С. Кулик, И.В. Шостак. – Х.: Харьк. авиац. ин-т, 1995. – 75 с.

2. Кулик А.С. Основы системного анализа: учеб. пособие / А.С. Кулик, И.В. Шостак. – Х.: Харьк. авиац. ин-т, 1997. – 76 с.

3. Шостак І.В. Інтелектуальні системи керування складними об’єктами: навч. посібник / І.В. Шостак, О.С. Топал, О.М. Устінова. – Х.: Нац. аерокосм. ун-т «ХАІ», 2005. – 72 с.

4. Шостак И.В. Текущее состояние базы знаний в динамических экспертных системах управления сложными объектами / И.В. Шостак // Радиоэлектроника и информатика. – 2000. – №3(12). – С. 68 – 71.

5. Шостак В.Ф. Управление сложными объектами в экстремальных режимах на основе динамических экспертных систем / В.Ф. Шостак, И.В. Шостак, О.Ю. Кузьменко // Радиоэлектроника и информатика. – 2001. – №4(17). – С. 58 – 62.

6. Шостак И.В. Проблемы разработки мультиагентной интеллектуальной интегрированной системы поддержки принятия решений в авиационном производстве / И.В. Шостак, Л.А. Гордиенко, Е.П. Киричук, А.С. Топал // Авиационно-космическая техника и технология. – 2003. – №8(43). – С. 14 – 22.

7. Шостак И.В. Интеллектуализация процессов технологической подготовки производства на основе мультиагентной технологии / И.В. Шостак, А.С. Топал // Вестник двигателестроения. – 2003. – №1. – С. 187 – 191.

8. Шостак И.В. Проблемы анализа и синтеза холонических систем управления сложными объектами / И.В. Шостак, А.С. Топал, А.Н. Устинова // Радиоэлектроника и информатика. – 2004. – №3(28). – С. 66 – 69.

9. Шостак И.В. Синтез ИСППР по управлению сложными объектами с использованием нечеткой логики и онтологического подхода / И.В. Шостак, А.С. Топал, А.Н. Устинова, Д.А. Кузнецов // Вісті Академії інженерних наук України. – 2004. – №4(24). – С.133 – 138.

10. Шостак И.В. Интеллектуализация процессов технологической подготовки производства на основе технологии интеллектуального анализа данных (data mining) / И.В. Шостак, А.Г. Осиевский, И.А. Слизовская // Вестник науки и техники. –2004. – № 4(19). – С. 80 – 85.

11. Кривцов В.С. Проблемы создания интеллектуальной системы управления технологической подготовкой производства авиационного предприятия / В.С. Кривцов, В.Е. Зайцев, И.В. Шостак, А.С. Топал, А.Н. Устинова // Авиационно-космическая техника и технология. – 2004. – №5(13). – С. 5 – 12.

12. Шостак И.В. Проблемы организации интеллектуальной поддержки принятия решений в информационно-аналитических системах по чрезвычайным ситуациям / И.В. Шостак, Л.В. Мандрикова, З.В. Каменева // Радіоелектронні і комп’ютерні системи. – 2004. – № 3(7). – С. 115-120.

13. Соколов А.Ю. Сравнительная оценка эффективности онтологической и реляционной моделей данных и знаний / А.Ю. Соколов, И.В. Шостак, Д.А. Бастеев // Вісті Академії інженерних наук України. – 2006. – №3(30). – С. 173 – 177.

14. Шостак И.В. Применение логических моделей представления знаний в интеллектуальных компонентах систем управления машиностроительными предприятиями / И.В. Шостак, О.В. Палун, Д.А. Бастеев // Авиационно-космическая техника и технология. – 2006. – №7(33). – С. 145 – 151.

15. Топал А.С. Автоматизация поддержки принятия решений при организации агрегатной сборки в авиастроении на основе специализированной экспертной системы / А.С. Топал, В.Е. Зайцев, И.В. Шостак, С.Б. Белов // Бионика интеллекта. – 2007. – №1(66). – С. 145 – 152.

16. Шостак І.В. Проблема синтезу інтегрованих експертних систем підтримки прийняття рішень щодо управління складними організаційно-технічними об’єктами/ І.В. Шостак // Радіоелектронні і комп’ютерні системи. – 2008. – № 1(28). – С. 156-161.

17. Шостак В.Ф. Интеллектуальная поддержка принятия решений по обеспечению безопасности объектов в условиях чрезвычайных ситуаций / В.Ф. Шостак, И.В. Шостак, Е.А. Шлегель // Право и безпека. - 2002. – №3. – С.142-144.

18. Шостак И.В. Управление сложными объектами в реальном времени на основе динамических экспертных систем / И.В. Шостак // Авиационно-космическая техника и технология: сб. науч. тр. Харьк. авиац. ин-та им. Н.Е. Жуковского «ХАИ». – Вып. 10. – Х., 1999. - С. 204 – 210.

19. Шостак І.В. Віддзеркалення поточного стану технологічного процесу в базі знань динамічної експертної системи управління інтелектуальним роботом / І.В. Шостак // Авіаційно-космічна техніка і технологія: зб. наук. пр. Нац. аерокосм. ун –ту ім. М.Є. Жуковського „ХАІ”.– Вип. 14. – Х., 2000 – С. 190 – 193.

20. Филипковская Л.А. Интеллектуальная интегрированная система автоматизированной обработки производственных ситуаций структурно-аналитическим методом распознавания образов / Л.А. Филипковская, И.В. Шостак // АСУ и приборы автоматики: сб. науч. тр. Харьк. нац. ун-та радиоэлектроники. – Вып. 115. – Х., 2001. – С. 65 – 69.

21. Туркин И.Б. Диагностирование солнечных систем электроснабжения космических аппаратов на основе динамической экспертной системы / И.Б. Туркин, И.В. Шостак // Авиационно-космическая техника и технология: сб. науч. тр. Нац. аэрокосм. ун-та им. Н.Е. Жуковского «ХАИ». – Вып. 22. – Х., 2001. - С. 177 – 184.

22. Пьянков А.В. Особенности применения интеллектуальных систем в едином информационном пространстве автоматизации производственных процессов / А.В. Пьянков, И.В. Шостак // Авиационно-космическая техника и технология: сб. науч. тр. Нац. аэрокосм. ун-та им. Н.Е. Жуковского «ХАИ». – Вып. 24. – Х., 2001. - С. 273 – 281.

23. Шостак В.Ф. Интеллектуальная система управления крупномасштабными объектами с использованием ГИС / В.Ф. Шостак, С.В. Ульянина, И.В. Шостак // Авиационно-космическая техника и технология: сб. науч. тр. Нац. аэрокосм. ун-та им. Н.Е. Жуковского «ХАИ». – Вып. 25. – Х., 2001. - С. 181 – 184.

24. Колесников А.Н. Интеллектуальная интегрированная система оценки технического состояния радиоэлектронных систем и комплексов / А.Н. Колесников, И.В. Шостак // Авиационно-космическая техника и технология: сб. науч. тр. Нац. аэрокосм. ун-та им. Н.Е. Жуковского «ХАИ». – Вып. 29. – Х., 2002. - С. 99 – 104.

25. Шостак І.В. Інтелектуалізація авіаційного виробництва на основі динамічних експертних систем та ГІС-технологій / І.В. Шостак, О.М. Устінова, О.С. Топал // Авіаційно-космічна техніка і технологія: зб. наук. пр. Нац. аерокосм. ун –ту ім. М.Є. Жуковського „ХАІ”.– Вип. 30. – Х., 2002 – С. 164 – 172.

26. Харченко В.С. Интеллектуальная система поддержки сертификации программного обеспечения систем критического применения / В.С. Харченко, И.В. Шостак, Ю.С. Манжос // Авиационно-космическая техника и технология: сб. науч. тр. Нац. аэрокосм. ун-та им. Н.Е. Жуковского «ХАИ». – Вып. 31. – Х., 2002. - С. 45 – 50.

27. Шостак И.В. Особенности применения интеллектуальной компоненты в CALS системах / И.В. Шостак, А.В. Пьянков // Авиационно-космическая техника и технология: сб. науч. тр. Нац. аэрокосм. ун-та им. Н.Е. Жуковского «ХАИ». – Вып. 32. – Х., 2002. - С. 301 – 306.

28. Сироджа И.Б. Интеллектуальная поддержка принятия технологических решений при организации механообработки в авиационном производстве / И.Б. Сироджа, И.В. Шостак, А.Н. Устинова, В.А. Демьяненко // Авиационно-космическая техника и технология: сб. науч. тр. Нац. аэрокосм. ун-та им. Н.Е. Жуковского «ХАИ». – Вып. 33. – Х., 2002. - С. 393 – 402.

29. Сироджа И.Б. Интеграция знаний в производственных системах искусственного интеллекта на основе мультиагентной технологии / И.Б. Сироджа, И.В. Шостак, А.С. Топал // Авиационно-космическая техника и технология: сб. науч. тр. Нац. аэрокосм. ун-та им. Н.Е. Жуковского «ХАИ». – Вып. 34. – Х., 2002. - С. 226 – 232.

30. Харченко В.С. Принципы построения интеллектуальной системы сертификации программного обеспечения / В.С. Харченко, И.В. Шостак, Ю.С. Манжос // Системи обробки інформації: зб. наук. пр. Харк. військ. ун-ту.– Вип. 4(20). – Х., 2002. – С. 3 –

31. Шостак И.В. Динамическая экспертная система как интеллектуальная составляющая ГИС-технологии управления крупномасштабными объектами / И.В. Шостак, А.Н. Устинова, С.В. Ульянина, А.В. Фуфаев // Проблемы бионики: сб. науч. тр. Харьк. нац. ун-та радиоэлектроники. – Вып. 57. – Х., 2002.– С. 49 – 54.

32. Шостак И.В. Применение онтологического представления знаний в многоуровневой системе управления проектами технологической подготовки производства / И.В. Шостак, Д.А. Бастеев // Открытые информационные и компьютерные интегрированные технологии: сб. науч. тр. Нац. аэрокосм. ун-та им. Н.Е. Жуковского «ХАИ». – Вып. 24. – Х., 2004. - С. 136 – 147.

33. Бастеев Д.А. Интеллектуальная поддержка принятия решений для управления проектом технологической подготовки авиационного производства с использованием онтологического представления знаний / Д.А. Бастеев, И.В. Шостак // АСУ и приборы автоматики: сб. науч. тр. Харьк. нац. ун-та радиоэлектроники. – Вып. 129. – Х., 2004. – С. 94 – 101.

34. Шостак И.В. Знаниеориентированная поддержка принятия решений руководителей авиационных предприятий по управлению качеством выпускаемой продукции / И.В. Шостак, Д.А. Бастеев // Системи управління, навігації та зв’язку: зб. наук. пр. Центральн. НДІ навігації і управління. – Вип. 1.– К., 2007. – С. 25 – 28.

35. Тверетина О.В. Анализ баз знаний продукционного типа на основе и / или-графа / О.В. Тверетина, И.В. Шостак // Вестник Харьковского государственного политехнического университета: сб. науч. тр. Харьк. гос. политехн. ун-та. – Вып. 79. – Х., 2000. - С. 17-18.

36. Шостак В.Ф. Интеллектуальные системы поддержки принятия решений на базе динамических экспертных систем и проблемы их создания / В.Ф. Шостак, И.В. Шостак, О.В. Тверетина // Интеллектуальные системы (INTELS’2000): тр. 4-го междунар. симпозиума, 28 июня – 1 июля 2000 г. – М., 2000. – С. 32-34.

37. Шостак В.Ф. Поддержка принятия решений по выявлению и преодолению чрезвычайных ситуаций на основе динамических экспертных систем / В.Ф. Шостак, И.В. Шостак // Проблемы управления безопасностью сложных систем: материалы 8-й междунар. конф., 19 декабря 2000 г. – М., 2000. – С. 272-273.

38. Шостак В.Ф. Динамические экспертные системы управления объектами с неполной информацией / В.Ф. Шостак, И.В. Шостак // Теория и техника передачи, приема и обработки информации: материалы междунар. конф., 17 – 19 сентября 2000 г. – Х. – Туапсе, 2000. – С. 211 – 213.

39. Шостак В.Ф. Методология и инструментальные средства создания интеллектуальных систем поддержки принятия решений в приложении к задачам предупреждения и ликвидации лесных пожаров / В.Ф. Шостак, И.В. Шостак, В.В. Богомолов, В.П. Краснов, А.В. Полупан // Чрезвычайные ситуации: предупреждение и ликвидация последствий (Рятування 2000): материалы междунар. конф., 23 – 25 мая 2000 г. – Х, 2000. – С. 163 – 168.

40. Шостак В.Ф. Интеллектуальная система принятия решений в крупномасштабных объектах / В.Ф. Шостак, С.В. Ульянина, И.В. Шостак // Проблемы управления безопасностью сложных систем: материалы 9-й междунар. конф., 19 декабря 2001 г. – М., 2001. – С. 498 – 500.

41. Шостак В.Ф. Принятие решений, связанных с ликвидацией чрезвычайных ситуаций в крупномасштабных системах, на основе интеллектуальных методов и ГИС-технологий / В.Ф. Шостак, С.В. Ульянина, И.В. Шостак // Проблемы управления безопасностью сложных систем: материалы 10-й междунар. конф., декабрь 2002 г. – М., 2002. – С. 101 – 102.

42. Сироджа И.Б. Индуктивный подход к снижению неопределенности знаний в производственных системах искусственного интеллекта / И.Б. Сироджа, И.В. Шостак // Міжнародна конференція з індуктивного моделювання „МКІМ-2002”: пр. міжнар. конф., 20 – 25 травня 2002 р. – Львів, 2002. - С. 100 – 105.

43. Харченко В.С. Формирование и верификация нормативных профилей критического программного обеспечения с использованием знаниеориентированных методов / В.С. Харченко, И.В. Шостак, В.В. Скляр // Автоматика – 2002: матеріали міжнар. конф. з управління. – Донецьк, 2002. – т. 2. – С. 156 – 157.

44. Шостак И.В. Вопросы интеграции динамической экспертной системы, ГИС и PALM-технологий для решения задач управления крупномасштабным объектом /, И.В. Шостак, А.Н. Устинова, А.В. Фуфаев, А.В. Полупан, В.В. Богомолов, С.И. Костяшкин // Сучасні проблеми гуманізації та гармонізації управління: матеріали 3-ї міжнар. междисципл. наук. - практ. конф. - Х., 2002. – С. 278 – 279.

45. Шостак И.В. Интеллектуальная поддержка принятия решений при управлении сложными объектами / И.В. Шостак, А.С. Топал // Проблемы управления безопасностью сложных систем: материалы 11-й междунар. конф., декабрь 2003 г. – М., 2003. – ч.2. – С. 4 – 6.

46. Шостак И.В. Мониторинг текущего состояния объекта в производственных системах искусственного интеллекта / И.В. Шостак, А.С. Топал, А.Н. Устинова // Искусственный интеллект. Интеллектуальные и многопроцессорные системы: материалы междунар. науч.-техн. конф., 20 – 25 сентября 2004 г. - Таганрог – Донецк, 2004. – т. 1. – С. 369 – 371.

47. Шостак И.В. Интеллектуальная система поддержки принятия решений по ликвидации крупных лесных пожаров / И.В. Шостак, Л.В. Мандрикова // Интеллектуальные системы (INTELS’2004): тр. 6-го междунар. симпозиума, 29 июня – 1 июля 2004 г. - Саратов, 2004. – С. 255 - 257.

48. Шостак И.В. Обобщенная типовая модель представления знаний в форме онтологий для интеллектуальных информационно-аналитических систем прогнозирования, предотвращения и преодоления чрезвычайных ситуаций / И.В. Шостак, Л.В. Мандрикова // Современные проблемы машиноведения: материалы междунар. науч.-техн. конф., 1 – 2 июля 2004 г. - Гомель, 2004. – С. 74-75.

49. Бастеев Д.А. Интеллектуальная система поддержки принятия решений для управления проектом технологической подготовки производства / Д.А. Бастеев, И.В. Шостак // Науковий потенціал світу 2004: матеріали І-ї міжнар. наук.-практ. конф. – Дніпропетровськ, 2004. – С. 26 – 27.

50. Колесніков О.М. Холонічний підхід до синтезу інформаційної моделі управління військами / О.М. Колесніков, І.В. Шостак, О.С. Топал, О.М. Устінова // Пріоритетні напрямки розвитку телекомунікаційних систем спеціального призначення: тез. докл. II наук.-практ. конф. – К., 2005. – С. 119.