64. Безкоровайний Володимир Валентинович. Методи аналізу і синтезу рішень при автоматизованому проектуванні структур територіально розподілених об'єктів: дис... д-ра техн. наук: 05.13.12 / Харківський національний ун-т радіоелектроніки. - Х., 2004.
Анотація до роботи:
Безкоровайний В.В. Методи аналізу і синтезу рішень при автоматизованому проектуванні структур територіально розподілених об’єктів. – Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.13.12 – системи автоматизації проектувальних робіт. – Харківський національний університет радіоелектроніки, Харків, 2004.
Дисертаційна робота присвячена вирішенню проблеми розвитку методології багатофакторного структурно-топологічного синтезу класу територіально розподілених систем. У рамках декомпозиційно-агрегативного підходу запропоновані математичні моделі і методи, що складають теоретико-методологічну основу вирішення проблеми. Сформульована задача реінжинірингу структур централізованих ТРС, розроблені модель і метод спрямованого перебору варіантів для її розв’язання. Розроблені математичні моделі і методи: синтезу об’єктів з централізованими і багатозв’язними структурами; оцінки структурної зв’язності і живучості об’єктів; багатофакторного оцінювання і вибору проектних рішень; вибору проектних рішень за умов інтервального завдання параметрів моделей. Визначено оцінки точності і часової складності запропонованих методів. Наведено приклади практичних задач.
У дисертаційній роботі отримане рішення важливої науково-практичної проблеми розвитку методології багатофакторного структурно-топологічного синтезу класу територіально розподілених систем транспорту, зв’язку, моніторингу, керування, виробництва і збуту продукції, обслуговування; розроблені математичні моделі, методи й інструментальні засоби, що дозволяють підвищити ефективність процесів автоматизованого системного проектування і керування великомасштабними технічними й організаційно-технічними об’єктами.
1. У роботі виконаний системологічний аналіз сучасного стану проблеми структурно-топологічного синтезу ТРС, у результаті якого встановлено: топологія ТРС багато в чому визначає її раціональні структурні, параметричні і технологічні характеристики; коректне розв’язання задач синтезу ТРС передбачає спільне визначення структури, параметрів елементів і зв’язків, їхньої топології і технології функціонування; складність спільного розв’язання перерахованих задач визначила перспективність методології вирішення проблеми на основі декомпозиційно-агрегативного підходу; у рамках обраного підходу доцільно використовувати інтерактивні ітераційні технології проектування; необхідне формування банків моделей і методів для кожної із задач проблеми; вибір моделі і методу для розв’язання конкретної задачі проектування має здійснюватись виходячи з її розмірності, вимог щодо точності її розв’язання і ресурсних обмежень.
2. У рамках подальшого розвитку методології структурно-топологічного синтезу ТРС отримані наступні нові наукові результати. Синтезовано концептуальний формалізований опис ТРС і цілей їхнього створення з урахуванням факторів, що відбивають топології елементів, зв’язків і технології функціонування об’єктів. Визначено і формалізовані критерії витрат, оперативності і живучості, що дозволяють, на відміну від існуючих підходів, виконувати багатофакторну оцінку ефективності і вибір варіантів побудови системи. Запропоновано схему декомпозиції проблеми синтезу ТРС на комплекси задач метарівня, макрорівня, мікрорівня за ступенем деталізації їхнього опису й етапами їхніх життєвих циклів. На основі аналізу взаємозв’язку задач синтезовані лінійна та ітераційна логічні схеми системного проектування. Ітераційна схема дозволяє одержувати глобальні розв’язки незалежно від початкових даних часткових задач, що використовуються на початкових етапах синтезу. На її основі одержав подальший розвиток метод формування і вибору розв’язків задачі структурно-функціонально-параметричної і топологічної оптимізації ТРС, що дозволяє підвищити якість проектних рішень.
3. Синтезовано й одержали подальший розвиток моделі для розв’язання часткових задач проблеми структурно-топологічного синтезу ТРС. Запропоновано модель задачі реінжинірингу централізованих структур ТРС за критерієм мінімуму додаткових витрат. Розроблено моделі попередньої оцінки витрат на створення й експлуатацію ТРС із регулярно і довільно розподіленими по території елементами. Удосконалено моделі задач синтезу систем з радіально-вузловими, деревоподібними, кільцевими і радіально-кільцевими структурами шляхом включення нової змінної оптимізації – місця розташування центру. Одержали подальший розвиток моделі вибору проектних рішень за умов невизначеності вихідних даних, які подаються у вигляді інтервалів, що дозволяє знизити часову складність методів розв’язання відповідних задач.
4. Одержала подальший розвиток теорія багатофакторного оцінювання і вибору проектних рішень. Для опуклих множин альтернативних варіантів запропонований новий метод формування наближеної області компромісів, що істотно знижує складність процедур формування підмножин Парето-оптимальних варіантів. Запропоновано модель оцінки корисності варіантів побудови ТРС, що дозволяє враховувати комбіновані залежності від значень часткових критеріїв, і метод її параметричної ідентифікації. Одержав подальший розвиток метод компараторної ідентифікації вагових коефіцієнтів для адитивних моделей багатофакторного вибору проектних рішень, що дозволяє більш повно враховувати обмеження задачі і, таким чином, підвищити адекватність моделей.
5. Одержала подальший розвиток концепція структурно-топологічної оптимізації ТРС. Розроблено нові, удосконалені існуючі обчислювальні методи і процедури розв’язання задач структурно-топологічного синтезу ТРС. Для об’єктів з радіально-вузловими, деревоподібними і радіально-кільцевими структурами обґрунтований вибір схеми спрямованого перебору варіантів. Розроблено метод розв’язання задачі реінжинірингу централізованих структур ТРС, що дозволяє визначати оптимальні розв’язки за критерієм мінімуму додаткових витрат. Запропоновано методи попередньої оцінки витрат на створення й експлуатацію ТРС із регулярно і довільно розподіленими по території елементами. Удосконалено методи синтезу централізованих ТРС із радіально-вузловими і деревоподібними структурами, включаючи задачі визначення кількості і топології елементів, спільного розміщення вузлів і центру, що дозволяє одержувати більш раціональні варіанти, ніж у випадку умовно незалежного розв’язання згаданих задач. Одержали подальший розвиток точні (на основі схеми гілок і границь) і наближені (на основі схем покоординатної оптимізації і вставки) методи розв’язання задач для об’єктів з кільцевими і радіально-кільцевими структурами шляхом зведення їх до задач комівояжера з обмеженнями і без обмежень. Запропоновано метод розв’язання задачі синтезу топологічних структур централізованих ТРС підвищеної живучості із заданим значенням показника зв’язності вершин. Усі запропоновані евристичні методи мають не більш ніж квадратичну часову складність. Отримано тестові оцінки точності методів.
6. Одержали подальший розвиток задачі підвищення живучості територіально розподілених об’єктів. Запропоновано моделі оцінки живучості в задачах синтезу ТРС із надлишковими і ненадлишковими структурами, що дозволяють враховувати вагу зв’язних підструктур при ушкодженнях елементів і (або) зв’язків об’єкта. Розроблено модель і евристичний метод розв’язання задачі підвищення живучості об’єктів з кільцевими структурами і використанням перемичок (мостів) між вузлами, який базується на ідеї спрямованого перебору варіантів з послідовним додаванням перемичок. Запропоновано метод розв’язання задачі синтезу комбінованих топологічних структур ТРС підвищеної живучості. Він передбачає спільне розв’язання задач структурно-топологічного синтезу міжвузлових і елементно-вузлових зв’язків, що дозволяє підвищити точність розв’язання вихідної задачі, знаходити розв’язки для радіальних, радіально-вузлових, кільцевих, радіально-кільцевих і повнозв’язних підструктур. Час і точність розв’язання задачі можуть варіюватися в широких межах шляхом вибору точних або наближених методів розв’язання підзадач.
7. Показано можливість і доцільність використання отриманих наукових результатів для розв’язання практичних задач структурного синтезу ТРС. Приведено приклади розв’язання задач групування об’єктів за множиною ознак, оптимізації структури і топології системи радіаційного моніторингу, оптимізації і реінжинірингу інформаційно-обчислювальної мережі за умов невизначеності вихідних даних, синтезу мережі поштових перевезень. Застосування розроблених методів при розв’язанні контрольних задач дозволило зменшити час пошуку розв’язків на 29,4 % і (або) одержати варіанти з кращими на 3,6-11,6 % вартісними характеристиками.
8. Практичне значення результатів підтверджується їхнім впровадженням. Результати дисертаційної роботи впроваджені в навчальний процес і використані при виконанні держбюджетних науково-дослідних робіт Харківського національного університету радіоелектроніки. Ітераційна логічна схема системного проектування ТРС, математичні моделі і методи оптимізації структури і топології об’єктів при розв’язанні задач їхнього синтезу і реінжинірингу, багатофакторного оцінювання і вибору проектних рішень використані у ВАТ "Хартрон", на державному підприємстві “Завод ім. В.О.Малишева”, у Національній акціонерній компанії "Нафтогаз України", у ВАТ "АТ Науково-дослідний інститут радіотехнічних вимірювань", у Головному управлінні з питань надзвичайних ситуацій і цивільного захисту населення Харківської обласної державної адміністрації.
9. Розроблені моделі, методи і програмне забезпечення можуть бути використані при розв’язанні задач синтезу, планування розвитку і реінжинірингу структур корпоративних інформаційно-обчислювальних мереж, систем моніторингу, транспорту, зв’язку, виробництва і збуту продукції, керування, інших територіально розподілених об’єктів. Практичне використання результатів роботи дозволяє: підвищити ступінь автоматизації процесів проектування, планування розвитку, реінжинірингу, керування; зменшити час проектування об’єктів; підвищити якість одержуваних рішень і на цій основі зменшити витрати на їхнє створення й експлуатацію, знизити втрати, пов’язані з не повним виконанням системою покладених на неї функцій.
Публікації автора:
Синтез информационно-вычислительного обеспечения распределенных АСПИ. Ч.2: Математические модели и алгоритмы синтеза ИВС / Э.Г.Петров, О.Б.Аннамухамедов, В.В.Евсеев, В.И.Барский, В.В.Бескоровайный, Н.Б.Ивченко, А.О.Овезгельдыев / Под ред. Э.Г.Петрова. – Ашхабад: Ылым, 1991. – 168 c.
Петров Э.Г., Писклакова В.П., Бескоровайный В.В. Территориально распределенные системы обслуживания. – Киев: Техника, 1992. – 208 с.
Петров Э.Г., Бескоровайный В.В., Писклакова В.П. Формирование функций полезности частных критериев в задачах многокритериального оценивания // Радиоэлектроника и информатика. – 1997. – №1. – C. 71 – 73.
Бескоровайный В.В. Идентификация аддитивных моделей многокритериального выбора решений // Радиоэлектроника и информатика. – 1998. – №3. – С. 53 – 56.
Бескоровайный В.В. Компараторная идентификация векторов предпочтений в моделях многокритериального выбора // Проблемы бионики. – 1999. – Вып. 50. – С. 162 – 168.
Бескоровайный В.В., Имангулова З.А., Стадник И.А. Комплекс интерактивного проектирования топологических структур ИВС // Вестник Херсонского государственного технического университета. – 1999. – №1(5). – С. 33 – 35.
Бескоровайный В.В., Имангулова З.А. Оценка количества структурных элементов при синтезе ИВС // Вестник Херсонского государственного технического университета. – 2000. – №1(7). – С. 199 – 203.
Бескоровайный В.В., Имангулова З.А. Генетический алгоритм структурной оптимизации централизованных многоуровневых ИВС // Вестник Харьковского государственного политехнического университета. – 2000. – Вып. 83. – С. 4 – 7.
Бескоровайный В.В., Имангулова З.А. Математическая модель задачи синтеза централизованных информационных сетей // Вестник Харьковского государственного политехнического университета. – 2000. – Вып. 118. – С. 11 – 14.
Бескоровайный В.В., Имангулова З.А. Инструментальное средство проектирования топологических структур территориально распределенных систем // Вестник Херсонского государственного технического университета. – 2002. – №1(14). – С. 398 – 402.
Бескоровайный В.В. Системологический анализ проблемы структурного синтеза территориально распределенных систем // Автоматизированные системы управления и приборы автоматики. – 2002. – Вып. 120. – С. 29 – 37.
Бескоровайный В.В. Выбор и формализация критериев эффективности в задачах структурного синтеза территориально распределенных систем // Автоматизированные системы управления и приборы автоматики. – 2002. – Вып. 121. – С. 16 – 21.
Бескоровайный В.В. Синтез логической схемы системного проектирования территориально распределенных объектов // Радиоэлектроника и информатика. – 2002. – №. 3. – С. 94 – 96.
Бескоровайный В.В. Формирование и выбор решений задачи системного проектирования территориально распределенных систем обработки информации // Системи обробки інформації. – 2002. – Вип. 6 (22). – С. 243 – 247.
Бескоровайный В.В. Оптимизация количества и топологии элементов при структурном синтезе территориально распределенных систем // Радиоэлектроника и информатика. – 2003. – № 1 – С. 101 – 104.
Бескоровайный В.В. Оценка оптимального количества подсистем при проектировании систем с регулярно распределенными элементами // Автоматизированные системы управления и приборы автоматики. – 2003. – Вып. 122. – С. 141 – 144.
Бескоровайный В.В. Метод предварительной оценки стоимости территориально распределенных объектов // Радиоэлектроника и информатика. – 2003. – №. 2. – С. 104 – 107.
Бескоровайный В.В. Модификация метода направленного перебора для синтеза топологии систем с радиально-узловыми структурами // Автоматизированные системы управления и приборы автоматики. – 2003. – Вып. 123. – С. 110 – 116.
Бескоровайный В.В. Эвристический метод структурного синтеза территориально распределенных систем // Системи обробки інформації. – 2003. – Вип. 3. – С. 69 – 74.
Бескоровайный В.В. Формирование множества эффективных вариантов при решении задач структурного синтеза территориально распределенных объектов // Радиоэлектроника и информатика. – 2003. – №. 4. – С. 113 – 116.
Бескоровайный В.В. Метод структурно-топологической оптимизации для реинжиниринга территориально распределенных объектов // Системи обробки інформації. – 2004. – Вип. 4. – С. 26 – 33.
Бескоровайный В.В., Трофименко И.В. Структурный синтез территориально распределенных объектов в условиях неопределенности исходных данных // Вестник Херсонского государственного технического университета. – 2004. – № 1 (19). – С. 245 – 249.
Бескоровайный В.В. Синтез топологии территориально распределенных систем с кольцевыми структурами // Радіоелектроніка. Інформатика. Управління. – 2004. – №. 1 (11). – С. 50 – 54.
Petrov E., Beskorovainyi V. Entscheidungsfindung unter Bedingungen der Unbestimmtheit der Ziele //39. Inter. Wissenschaft. Kolloq. B. 3. TU Ilmenau (Germany), 1994. – S. – 208 – 211.
Бескоровайный В.В. Адаптивно-целевой подход к планированию развития территориально рассредоточенных систем //Международ. конф. “Теория и техника передачи, приема и обработки информации”: Тез.докл. / ХТУРЭ, Туапсе, 1995. – 248 c.
Бескоровайный В.В., Петров Э.Г. Оценка рациональных значений структурных параметров территориально рассредоточенных систем //Друга нац. наук.конф. “Інформатика: теорія, технологія, техніка - ІТТТ-95”.- Одеса, 1995. – С. 56-57.
Петров Э.Г., Бескоровайный В.В. Итерационный подход к проблеме синтеза сетей передачи и обработки информации // Друга нац. наук.конф. “Інформатика: теорія, технологія, техніка - ІТТТ-95”.- Одеса, 1995. – С. 57-58.
Бескоровайный В.В. Об универсальной функции полезности для процедур выбора решений // 3-я Междунар. конф. “Теория и техника передачи, приема и обработки информации”: Тез.докл. /ХТУРЭ, Харьков-Туапсе, 1997. С. 280.
Бескоровайный В.В. Идентификация параметров моделей многокритериального выбора решений // 4-я Междунар. конф. “Теория и техника передачи, приема и обработки информации”(“Новые информационные технологии”); научные труды /ХТУРЭ, Харьков-Туапсе, 1998. – С. 275-276.
Бескоровайный В.В., Имангулова З.А. Математическое обеспечение интерактивной технологии структурно-топологического проектирования ИВС // 4-я Междунар. конф. "Теория и техника передачи, приема и обработки информации" ("Новые информационные технологии"); научные труды /ХТУРЭ, Харьков-Туапсе, 1998. – С. 355.
Бескоровайный В. Моделирование процессов многофакторного выбора решений // "Контроль і управління в складних системах" (КУСС-99). - Книга за матеріалами 5-ї міжнар. наук.-техн. конф. – Вінниця: "Універсум-Вінниця", 1999. – Т.1. - С. 154-158.
Бескоровайный В.В., Имангулова З.А. Реинжиниринг топологических структур территориально распределенных систем // 5-я Международная конференция “Теория и техника передачи, приема и обработки информации” (“Телекоммуникации. Радиотехника. Электроника”); научные труды /ХТУРЭ, Харьков, 1999. – С. 384-386.
Бескоровайный В.В., Степанов А.В. Идентификация параметров аддитивных моделей многофакторного оценивания // 7-я Междунар. конф. "Теория и техника передачи, приема и обработки информации": Сб. научн. трудов. – Харьков: ХТУРЭ, 2001. – С.356 – 357.
Бескоровайный В.В., Стадник И.А. Исследование алгоритма структурно-топологической оптимизации систем // 7-я Междунар. конф. "Теория и техника передачи, приема и обработки информации": Сб. научн. трудов. – Харьков: ХТУРЭ, 2001. – С.416-417.
Бескоровайный В.В. Модели многофакторного структурного синтеза интегрированных информационных систем и сетей // 8-я Междунар. конф. "Теория и техника передачи, приема и обработки информации": Сб. научн. тр. – Харьков: ХНУРЭ, 2002. – С.245-247.
Бескоровайный В.В., Назаренко Е.В. Моделирование динамики функционирования территориально распределенных систем оперативного обслуживания // Междунар. научн. конф. "Теория и техника передачи, приема и обработки информации". – Харьков: ХНУРЭ, 2003. – С. 351 – 352.
Бескоровайный В.В.,Мостовая Т.В. Моделирование динамики производственно-сбытовых процессов // Междунар. научн. конф. "Теория и техника передачи, приема и обработки информации". – Харьков: ХНУРЭ, 2003. – С. 381 – 382.
