Комплексне детерміноване оцінювання складних ієрархічно-мережевих систем: IV. Інтерактивне оцінювання
Methods of the comprehensive deterministic evaluation of the complex systems with the hierarchical-network structure, components of which are methods of local, forecasting, aggregative, and interactive analysis of the state, the quality of functioning and interaction of objects that form such a syst...
Saved in:
| Date: | 2016 |
|---|---|
| Main Authors: | , , |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
The National Technical University of Ukraine "Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute"
2016
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://journal.iasa.kpi.ua/article/view/65578 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | System research and information technologies |
| Download file: |  |
Institution
System research and information technologies| _version_ | 1867334263822614528 |
|---|---|
| author | Polishchuk, Dmytro O. Polishchuk, Olexandr D. Yadzhak, Mykhailo S. |
| author_facet | Polishchuk, Dmytro O. Polishchuk, Olexandr D. Yadzhak, Mykhailo S. |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": "Dmytro O. Polishchuk",
"institution": "інженер з програмного забезпечення комп’ютерів відокремленого підрозділу \"Інформаційно-обчислювального центру\" Державного територіально-галузевого\nоб’єднання \"Львівська залізниця\", Україна, Львів"
},
{
"author": "Olexandr D. Polishchuk",
"institution": "старший науковий співробітник Інституту прикладних проблем механіки і математики\nім. Я.С. Підстригача НАН України, Львів"
},
{
"author": "Mykhailo S. Yadzhak",
"institution": "провідний науковий співробітник Інституту прикладних проблем механіки і математики ім. Я.С. Підстригача НАН України, Львів"
}
] |
| author_sort | Polishchuk, Dmytro O. |
| baseUrl_str | http://journal.iasa.kpi.ua/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2016-07-25T14:59:53Z |
| description | Methods of the comprehensive deterministic evaluation of the complex systems with the hierarchical-network structure, components of which are methods of local, forecasting, aggregative, and interactive analysis of the state, the quality of functioning and interaction of objects that form such a system are proposed. The method is described for an interactive evaluation of the basic system’s objects interaction which is the effective means of continuous monitoring of the quality of their functioning. This method allows to track the dynamics of the change in the quality of processing of the flows at the nodes and their passing through the edges of the network, to analyze the schedule optimality of flows and its sensitivity to small delays, to evaluate the workload of the main system objects. Forecasting the behavior of interactive evaluations makes it possible, without waiting for the next scheduled study, to determine the elements that threaten the normal functioning of the network, and their aggregation allows to determine system’s objects that do not function satisfactorily at the different levels of the hierarchy. Effectiveness of the method is illustrated by the analysis of the interaction of the objects of railway transport system of Ukraine. |
| doi_str_mv | 10.20535/SRIT.2308-8893.2016.1.01 |
| first_indexed | 2025-07-17T10:20:04Z |
| format | Article |
| fulltext |
© Д.О. Поліщук, О.Д. Поліщук, М.С. Яджак, 2016
Системні дослідження та інформаційні технології, 2016, № 1 7
TIДC
ПРОГРЕСИВНІ ІНФОРМАЦІЙНІ ТЕХНОЛОГІЇ,
ВИСОКОПРОДУКТИВНІ КОМП’ЮТЕРНІ
СИСТЕМИ
УДК 519.6+625.1
DOI: 10.20535/SRIT.2308-8893.2016.1.01
КОМПЛЕКСНЕ ДЕТЕРМІНОВАНЕ ОЦІНЮВАННЯ
СКЛАДНИХ ІЄРАРХІЧНО-МЕРЕЖЕВИХ СИСТЕМ:
IV. ІНТЕРАКТИВНЕ ОЦІНЮВАННЯ
Д.О. ПОЛІЩУК, О.Д. ПОЛІЩУК, М.С. ЯДЖАК
Запропоновано методику комплексного детермінованого оцінювання складних
систем з ієрархічно-мережевою структурою, складовими якої є методи локаль-
ного, прогностичного, агрегованого та інтерактивного аналізу стану, якості
функціонування та взаємодії об’єктів, які утворюють систему. Описано метод
інтерактивного оцінювання взаємодії основних об’єктів системи, який є ефек-
тивним засобом неперервного моніторингу якості їх функціонування. Цей ме-
тод дозволяє відстежувати динаміку зміни якості оброблення потоків у вузлах
та їх проходження ребрами мережі, аналізувати оптимальність графіка руху
потоків та його чутливість до малих затримок, оцінювати напруженість роботи
основних об’єктів системи. Прогнозування поведінки інтерактивних оцінок
дає змогу, не очікуючи чергового планового дослідження, виявляти елементи,
які містять загрозу для нормального функціонування мережі, а їх агрегація до-
зволяє виявляти незадовільно функціонуючі об’єкти системи різних рівнів іє-
рархії. Ефективність методу ілюструється на прикладі аналізу взаємодії
об’єктів залізничної транспортної системи України.
ВСТУП
Контроль стану та якості функціонування складних ієрархічно-мережевих
систем (СІМС) здійснюється шляхом регулярних планових досліджень та
неперервного моніторингу роботи основних об’єктів системи. У праці [1]
запропоновано методику комплексного детермінованого оцінювання СІМС,
яка є поєднанням методів локального, прогностичного, агрегованого та ін-
терактивного аналізу стану, якості функціонування та взаємодії об’єктів, які
утворюють систему. Описані у працях [2, 3] методи локального, прогности-
чного й агрегованого оцінювання системи ґрунтуються на результатах пла-
нових досліджень і дають досить повну й об’єктивну картину якості її стану
та ефективності роботи. Основним недоліком планових досліджень системи
є великі витрати матеріальних та фінансових ресурсів на їх проведення. До
того ж задовільні результати останнього огляду можуть не зберегтися до
наступного і окремі об’єкти системи можуть перетнути «поріг безпеки» [4].
Основним способом уникнення ризиків та кризових ситуацій між плано-
вими дослідженнями є неперервний моніторинг системи [5–8]. Найбільш
Д.О. Поліщук, О.Д. Поліщук, М.С. Яджак
ISSN 1681–6048 System Research & Information Technologies, 2016, № 1 8
показово його необхідність проявляється у системі охорони здоров’я [9].
Локальні джерела виникнення небезпечних інфекційних захворювань без
своєчасного реагування нерідко призводили до розповсюдження епідемій та
їх переростання у пандемії. Такі наслідки визначили потребу в неперервно-
му моніторингу стану здоров’я населення, який не обмежується лише фікса-
цією рівня захворюваності, але й відповідним реагуванням — підготовкою
лікарень до прийому більшої кількості пацієнтів, уведенням карантинних
зон, постачанням необхідної кількості лікарських засобів та залученням до-
даткової кількості медичних працівників, відповідним інформуванням насе-
лення, проведенням профілактичних робіт тощо. В автотранспортних мере-
жах неперервний моніторинг функціонування системи дозволяє серед
іншого уникати заторів [10; 11], перерозподіляючи рух транспортних пото-
ків альтернативними шляхами, на залізниці — виявляти причини регуляр-
них затримок поїздів [12], на виробництві — уникати простою підприємств
[13; 14] тощо.
Є чимало прикладів, коли функціонування системи неможливе без не-
перервного моніторингу та швидкого реагування на будь-яку зміну в нега-
тивному напрямі, оскільки це містить загрозу не просто збоїв, а і самого іс-
нування системи [15]. Об’єктивні результати моніторінгу нерідко
є головною передумовою для прийняття правильних своєчасних рішень
у кризових ситуаціях [16].
У цій роботі запропоновано метод інтерактивного (від англ. interaction
— взаємодія) оцінювання взаємодії основних об’єктів складних систем як
ефективний засіб неперервного моніторингу системи. Аналізуючи взаємодії
таких об’єктів мережі, як потоки та вузли і ребра, які розміщені на лініях
руху потоків, можна формувати опосередковані, але від того не менш об-
ґрунтовані висновки про їх стан, якість функціонування та напруженість
роботи. Інтерактивне оцінювання дає змогу вчасно відстежувати об’єкти
системи, стан яких наближається до незадовільного, та оперативно реагува-
ти на виявлені недоліки. Результати неперервного моніторингу дозволяють
здійснювати більш точний прогноз поведінки системи та виявляти до насту-
пного планового огляду найбільш проблемні об’єкти, які потребують пер-
шочергового ретельного обстеження. Як і у працях [1–3], для ілюстрації
результатів застосування пропонованих алгоритмів інтерактивного оціню-
вання будемо використовувати як приклад СІМС залізничну транспортну
систему (ЗТС).
Інтерактивне оцінювання руху та оброблення потоків. Інтерактивне
оцінювання здійснюватимемо на рівні аналізу взаємодії таких об’єктів
СІМС, як потік jP , Mj ,1= , і лінія ],[ 0 NSS (послідовність вузлів iS ,
Ni ,1= , та ребер, що сполучають їх, ),( 1 iii SSD −= , Ni ),1(0= ). Тут M —
кількість потоків, які проходять лінією ],[ 0 NSS за певний проміжок часу.
Припустімо, що проходження потоків по лінії є повністю детермінованим,
тобто визначено графік їх руху. У випадку ЗТС вузлами лінії є станції, реб-
рами – міжстанційні перегони, потоками — потяги.
Затримка потоку на ребрі може бути спричинена такими обставинами,
як незадовільний стан ребра, незадовільний стан потоку, неготовність вузла
до приймання потоку тощо. Із перерахованих причин лише перша стосується
Комплексне детерміноване оцінювання складних ієрархічно-мережевих систем. Ч. IV. …
Системні дослідження та інформаційні технології, 2016, № 1 9
безпосередньо стану ребра. Затримка потоку у вузлі може спричинятися та-
кими обставинами, як незадовільні стан або організація роботи вузла, неза-
довільний стан потоку, неможливість відправлення потоку у зв’язку з тим,
що наступне у напрямку руху ребро зайняте іншими потоками тощо. Як
і у попередньому випадку, серед зазначених причин лише перша стосується
безпосередньо організації роботи вузла. Із проходженням потоків по лінії
вплив наведених факторів може послідовно посилюватись та компенсува-
тись. Частина з них має випадковий характер, інші можуть бути регулярни-
ми. Основною метою інтерактивного оцінювання є виявлення і локалізація
саме регулярних негативних факторів, які зумовлюють відхилення від вста-
новленого графіка руху потоків.
Позначимо через gc
ijt ,
, час оброблення потоку jP у вузлі iS згідно
з графіком, min,
,
c
ijt — мінімально допустимий час його оброблення у цьому
вузлі; rc
ijt ,
, — реальний час оброблення потоку; gp
ijt ,
, — час, за який потік jP
проходить ребро iD згідно з графіком; min,
,
p
ijt — мінімально допустимий час
його проходження; rp
ijt ,
, — реальний час, за який потік проходить ребро;
Mj ,1= , Ni ,1= . Позначимо через 0T мінімальний проміжок часу, який
враховує визначену графіком періодичність руху потоків. Нехай kT — пері-
од тривалістю 0T з порядковим номером k , Kk ,1= , 0KTT K = . Зазвичай
значення KT не перевищує тривалості часового проміжку між плановими
дослідженнями об’єктів, які утворюють лінію. Будемо вважати, що оцінка
),,( kij TSPe якості оброблення потоку jP у вузлі iS за період kT дорівнює:
– 5, якщо min,
,
,
,
c
ij
rc
ij tt = , тобто час оброблення максимально компенсує
попередні затримки руху;
– )/()(4 ,
,
min,
,
,
,
,
,
gc
ij
c
ij
gc
ij
rc
ij tttt −−+ , якщо ]( ,
,
min,
,
,
,
gc
ij
c
ij
rc
ij ttt −∈ , тобто час обро-
блення частково компенсує попередні затримки руху;
– )/()(3 min,
,
,
,
,
,
min,
,
,
,
,
,
p
ij
gp
ij
rc
ij
p
ij
gp
ij
gc
ij tttttt −−−++ , якщо +∈ gc
ij
gc
ij
rc
ij ttt ,
,
,
,
,
, ,(
)]min,
,
,
,
p
ij
gp
ij tt −+ , тобто затримку потоку у вузлі можна повністю компенсува-
ти на наступному ребрі, наприклад, завдяки безпечному збільшенню швид-
кості його руху;
– 2, якщо )( min,
,
,
,
,
,
,
,
p
ij
gp
ij
gc
ij
rc
ij tttt −+< , тобто затримку у вузлі неможливо
компенсувати на наступному ребрі, Mj ,1= , Ni ,1= , Kk ,1= .
Будемо вважати, що оцінка ),,( kij TDPe якості проходження потоком
jP ребра iD за період kT дорівнює:
– 5, якщо min,
,
,
,
p
ij
rp
ij tt = , тобто час проходження потоку ребром максима-
льно компенсує попередні затримки руху;
– )/()(4 ,
,
min,
,
,
,
,
,
gp
ij
p
ij
gp
ij
rp
ij tttt −−+ , якщо ,],( ,
,
min,
,
,
,
gp
ij
p
ij
rp
ij ttt ∈ тобто час про-
ходження потоку ребром частково компенсує попередні затримки руху;
Д.О. Поліщук, О.Д. Поліщук, М.С. Яджак
ISSN 1681–6048 System Research & Information Technologies, 2016, № 1 10
– )/()(3 min,
,
,
,
,
,
min,
,
,
,
,
,
c
ij
gc
ij
rp
ij
c
ij
gc
ij
gp
ij tttttt −−−++ , якщо +∈ gp
ij
gp
ij
rp
ij ttt ,
,
,
,
,
, ,(
)]( min,
,
,
,
c
ij
gc
ij tt −+ , тобто затримку потоку на ребрі можна повністю компенсу-
вати внаслідок скорочення часу оброблення у наступному вузлі;
– 2, якщо ,)( min,
,
,
,
,
,
,
,
c
ij
gc
ij
gp
ij
rp
ij tttt −+< тобто затримку потоку на ребрі не-
можливо компенсувати в наступному вузлі, Mj ,1= , Ni ,1= , .,1 Kk =
Необхідність компенсації попередніх затримок руху підвищує напру-
женість роботи вузла або супроводу потоку на ребрі та пов’язані з цим ри-
зики. Чисельно кількість компенсацій та зусилля вузла для їх реалізації ви-
ражаються дробовими частинами оцінок ),,( kij TSPe , які перевищують
значення 4, або дробовими частинами оцінок ),,( 1 kij TDPe − , які є меншими
за це значення. Так, оцінка 68,4),,( =kij TSPe означає, що роботу з обслуго-
вування потоку jP у вузлі iS на інтервалі kT проведено досить ефективно,
оскільки у вузлі не лише у визначені терміни виконано всі операції над ним,
але й компенсовані попередні затримки. Однак величина компенсації (0,68)
означає, що ці затримки були досить істотними. Якщо ж значення
4),,( <kij TSPe , компенсація затримки також виражається дробовою части-
ною оцінки і може здійснюватися на наступному по шляху слідування ребрі
за рахунок збільшення швидкості потоку.
Зрозуміло, що одинична оцінка затримки окремого потоку в певному
вузлі або на ребрі, наприклад, потяга на станції або міжстанційному перего-
ні, не може бути визначальним показником їх стану або якості функціону-
вання. Більш обґрунтований висновок можна зробити, оцінюючи затримки
одного чи сукупності потоків, які проходять через окремий вузол або послі-
довність вузлів та ребер лінії протягом заданого періоду часу .KT Такі оцін-
ки дають можливість принаймні частково локалізувати причини недоліків
у функціонуванні окремих об’єктів СІМС, які розміщені на лінії або прохо-
дять по ній.
Інтерактивне оцінювання вузлів та ребер СІМС. Оцінку вузла iS та
ребра iD за результатами оброблення потоку jP протягом періоду KT ви-
значаємо за співвідношеннями
,/),,(,),,( KSPTSPE KRij
K
ij ><= Te1 (1)
./),,(,),,( KDPTDPE KRij
K
ij >=< Te1 (2)
Тут KR
>< .,. — скалярний добуток в евклідовому просторі KR , K
k 1}1{ ==1 ,
K
kkijij TSPeSP 1)},,({),,( ==Te , K
kkijij TDPeDP 1)},,({),,( ==Te , T = K
kkT 1}{ = .
Із послідовним збільшенням інтервалу KT значення ),,( K
ij TSPE дають
змогу відстежувати динаміку зміни якості оброблення потоку jP у вузлі iS ,
а ),,( K
ij TDPE — його проходження ребром iD , Mj ,1= , Ni ,1= .
Комплексне детерміноване оцінювання складних ієрархічно-мережевих систем. Ч. IV. …
Системні дослідження та інформаційні технології, 2016, № 1 11
Лінії мережі або об’єкти, які їх утворюють, можуть мати різну пріори-
тетність, яка зазвичай визначається кількістю та пріоритетністю потоків, які
через них проходять. Оцінку вузла iS та ребра iD за результатами прохо-
дження сукупності потоків =P M
jjP 1}{ = протягом періоду kT визначаємо за
співвідношеннями
,1,/),,(,),( MM RRkiki TSTSE ><><= PPP RPeR (3)
,1,/),,(,),( MM RRkiki TDTDE ><><= PPP RPeR (4)
де M
jkijki TSPeTS 1)},,({),,( ==Pe , M
jkijki TDPeTD 1)},,({),,( ==Pe , =PR
M
jPj 1}{ =ρ= — вектор вагових коефіцієнтів, які визначають пріоритетність
потоків із сукупності M
jjP 1}{ = . Обчисливши ),( ki TSEP і ),( ki TDEP для кож-
ного із k періодів, дістаємо послідовності оцінок, аналіз яких дозволяє ви-
являти циклічні зміни та прогнозувати поведінку якості оброблення потоків
в окремому вузлі або їх проходження окремим ребром лінії.
Оцінку вузла iS та ребра iD за результатами проходження сукупності
потоків P протягом інтервалу KT визначаємо за співвідношеннями
,/),(,),( KSTSE MRi
K
i ><= TE1 PP (5)
,/),(,),( KDTDE MRi
K
i ><= TE1 PP (6)
де ),( TEP iS = K
kki TSE 1)},({ =P , ),( TEP iD = K
kki TDE 1)},({ =P . Із послідовним
збільшенням KT значення цих оцінок дозволяють відстежувати динаміку
зміни якості оброблення потоків у вузлі iS та проходження ребер iD ,
Ni ,1= . Якщо оцінка ),,( K
ij TSPE оброблення потоку jP у вузлі iS за пе-
ріод KT значно менша від ),( K
i TSEP та (або) агрегована оцінка
),,( K
ij TDPE його проходження ребром iD за період KT значно менша від
),( K
i TDEP , то можна зробити висновок про наявність недоліків у графіку
руху цього потоку. Оцінки ),( K
i TSEP і ),( K
i TDEP , Ni ,1= , де KT — пе-
ріод між плановими дослідженнями об’єктів системи, та їх прогностичні
значення на наступний період тривалістю KT доцільно розглядати як скла-
дові агрегованого оцінювання [3].
Оцінки оброблення потоку jP у послідовності вузлів N
iiS 1}{ ==S та їх
проходження ребрами N
iiD 1}{ ==D , які розміщені на лінії, протягом періоду
часу kT , визначаємо за співвідношеннями
),( kj TPES = SR< NRkj TP >),,(, Se / SR< NR
>1, , (7)
),( kj TPED = DR< NRkj TP >),,(, De / DR< NR
>1, , (8)
Д.О. Поліщук, О.Д. Поліщук, М.С. Яджак
ISSN 1681–6048 System Research & Information Technologies, 2016, № 1 12
де =),,( kj TP Se N
ikij TSPe 1)},,({ = , =),,( kj TP De N
ikij TDPe 1)},,({ = і =SR
N
iSi 1}{ =ρ= , N
iDi 1}{ =ρ=DR — вектори вагових коефіцієнтів, які визначають
пріоритетність вузлів та ребер лінії ],[ 0 NSS відповідно. Аналіз послідовно-
стей ),( kj TPES і ),( kj TPED , Mj ,1= , Kk ,1= , дозволяє виявляти циклічні
зміни і прогнозувати якість оброблення потоку jP у вузлах та проходження
ребрами лінії ],[ 0 NSS .
Оцінки оброблення потоку jP у послідовності вузлів N
iiS 1}{ = та його
проходження ребрами N
iiD 1}{ = , які розміщені на лінії ],[ 0 NSS , протягом ча-
сового інтервалу KT визначаємо за співвідношеннями
KPTPE KRj
K
j /),(,),( ><= TE1 SS , (9)
KPTPE KRj
K
j /),(,),( ><= TE1 DD , (10)
де ),( TES jP = K
kkj TPE 1)},({ =S , ),( TED jP = K
kkj TPE 1)},({ =D . Із послідовним
збільшенням KT значення ),( K
j TPES та ),( K
j TPED , Mj ,1= , дозволяють
відстежувати динаміку зміни якості оброблення потоку jP у вузлах та його
проходження ребрами лінії ],[ 0 NSS .
Стосовно об’єктів ЗТС оцінки (1) і (2) дозволяють аналізувати динаміку
зміни якості оброблення конкретного потяга на станції або його проходжен-
ня міжстанційним перегоном, оцінки (3)–(6) — відстежувати динаміку зміни
якості оброблення сукупності потягів на окремій станції або їх проходження
окремим перегоном протягом визначеного одиничного періоду чи більшого
часового інтервалу, а також виявляти недоліки встановленого графіка руху
потягів, оцінки (7)–(10) — аналізувати якість оброблення конкретного потя-
га на послідовності станцій або його проходження міжстанційними перего-
нами лінії, а також чутливість графіка до малих затримок руху. Подібні при-
клади застосування результатів інтерактивного оцінювання можна навести
і для багатьох інших реальних СІМС, зокрема із частково детермінованим
рухом потоків по мережі [11].
Оцінку оброблення сукупності потоків M
jjP 1}{ = у послідовності вузлів
N
iiS 1}{ = , розміщених на лінії ],[ 0 NSS , за період часу kT визначаємо за спів-
відношенням
=><><= MM RRkk TTE 1,/),(,)( PSPSP, RPER
,1,/),(, NN RRkT ><><= SPS RSER (11)
де =),( kTPES
M
jkj TPE 1)},({ =S , =),( kTSEP
N
iki TSE 1)},({ =P , Kk ,1= . Аналіз
цієї послідовності дозволяє виявляти циклічні зміни якості оброблення всіх
потоків, які проходять вузлами лінії ],[ 0 NSS , протягом інтервалу kT .
Комплексне детерміноване оцінювання складних ієрархічно-мережевих систем. Ч. IV. …
Системні дослідження та інформаційні технології, 2016, № 1 13
Оцінку проходження сукупності потоків M
jjP 1}{ = послідовністю ребер
N
iiD 1}{ = , розміщених на лінії ],[ 0 NSS , за період часу kT визначаємо за спів-
відношенням
=><><= MM RRkk TTE 1,/),(,)( PDPDP, RPER
,1,/),(, NN RRkT ><><= DPD RDER (12)
де =),( kTPED
M
jkj TPE 1)},({ =D , =),( kTDEP
N
iki TDE 1)},({ =P , Kk ,1= . Аналіз
цієї послідовності дозволяє виявляти циклічні зміни якості проходження
всіх потоків ребрами лінії ],[ 0 NSS протягом інтервалу kT .
Оцінки оброблення сукупності потоків M
jjP 1}{ = у послідовності вузлів
N
iiS 1}{ = та проходження ними ребер N
iiD 1}{ = , розміщених на лінії ],[ 0 NSS ,
протягом часового інтервалу KT визначаємо за співвідношеннями
,/)(,)( KTE KR
K ><= TE1 SP,SP, (13)
,/)(,)( KTE KR
K ><= TE1 DP,DP, (14)
де K
kkTE 1)}({)( == SP,SP, TE , K
kkTE 1)}({)( == DP,DP, TE . Із послідовним збіль-
шенням KT значення )( KTEP,S та )( KTE DP, дозволяють відстежувати ди-
наміку зміни якості оброблення сукупності потоків M
jjP 1}{ = у вузлах та про-
ходження ними ребер, розміщених на лінії ],[ 0 NSS . Якщо узагальнена
оцінка ),( K
i TSEP вузла iS за період KT значно менша від )( KTEP,S , то
можна зробити обґрунтований висновок про наявність істотних недоліків
у стані його інфраструктури або організації роботи. Аналогічно, якщо уза-
гальнена оцінка ),( K
i TDEP ребра iD за період KT значно нижча від
)( KTE DP, , то можна зробити обґрунтований висновок про наявність у його
стані істотних недоліків. Такі висновки є вагомою підставою для позаплано-
вої перевірки стану чи якості функціонування відповідних об’єктів системи.
Інтерактивне оцінювання ліній СІМС. Вище при узагальненні оці-
нок для вузлів та ребер мережевої структури їх виділяли, як для об’єктів ве-
ликої складної динамічної системи різних типів. Агрегована оцінка прохо-
дження сукупності потоків M
jjP 1}{ = лінією ],[ 0 NSS загалом протягом
періоду kT визначається за співвідношенням
)/())()(()( DDP,DSP,SP ρ+ρρ+ρ= Skkk TETETE , Kk ,1= , (15)
де )( kTEP,S , )( kTE DP, визначені у (11), (12), і Sρ , Dρ — вагові коефіцієнти,
що визначають пріоритетність сукупностей вузлів та ребер, які утворюють
Д.О. Поліщук, О.Д. Поліщук, М.С. Яджак
ISSN 1681–6048 System Research & Information Technologies, 2016, № 1 14
лінію, під час оцінювання. Так, після ремонту колії та відповідного періоду
стабілізації більша увага природно приділяється аналізу стану та ефективно-
сті роботи станцій. Аналіз останньої послідовності дає змогу виявляти цик-
лічні зміни якості оброблення сукупності потоків M
jjP 1}{ = на лінії ],[ 0 NSS
загалом.
Усереднену оцінку проходження сукупності потоків M
jjP 1}{ = лінією
],[ 0 NSS протягом часового інтервалу KT визначаємо за співвідношенням
,/))(,)( KTE KR
K TE1 PP <= (16)
де K
kkTE 1)}({)( == PP TE . Із послідовним збільшенням KT значення )( KTEP
дозволяють відстежувати динаміку зміни якості оброблення сукупності по-
токів M
jjP 1}{ = на лінії ],[ 0 NSS . Якщо узагальнена оцінка окремого потоку
),( K
j TPE значно нижча, ніж )( KTEP , то можна зробити обґрунтований
висновок про можливий його незадовільний стан або необхідність зміни
графіка руху.
Стосовно об’єктів ЗТС оцінки (11)–(14) дають змогу формувати уза-
гальнені висновки про проходження сукупності потягів станціями та між-
станційними перегонами лінії за визначений період або тривалі проміжки
часу, що дозволяє виявляти незадовільно функціонуючі об’єкти залізниці,
оцінки (15)–(16) — аналізувати стан та ефективність організації руху потягів
на лінії загалом.
Якщо для сукупності потоків, які проходять лінією протягом часового
інтервалу KT , затримки в основному компенсуються у вузлах, то це є опо-
середкованим, хоча й достатньо показовим свідченням стану потоку або
стану ребра. З іншого боку, якщо затримки загалом компенсуються на реб-
рах, то це свідчить про стан інфраструктури або ефективність роботи вузлів.
Якщо ж узагальнена оцінка компенсацій, яка є свідченням їх масовості,
є нижчою за агреговану оцінку об’єктів СІМС, які утворюють лінію, то мо-
жна зробити обґрунтований висновок про те, що встановлений на ній графік
руху потоків є неоптимальним або чутливим до малих затримок. Загалом,
відстежуючи динаміку поведінки агрегованих інтерактивних оцінок усіх
рівнів, із послідовним збільшенням значення KT можна визначати тренди
зміни стану та якості функціонування відповідних об’єктів СІМС. При цьо-
му короткострокове прогнозування, отримане внаслідок екстраполяції ін-
терактивних оцінок на підставі відомої передісторії їх значень, дає змогу
завчасно виявляти ті об’єкти, які у найближчій перспективі можуть перейти
«поріг безпеки», а отже, потребують позапланового дослідження та відповід-
них дій. Довгострокове прогнозування інтерактивних оцінок, здійснене, на-
приклад, за допомогою апарату часових рядів, дозволяє відстежувати сезон-
ні зміни у поведінці основних структурних елементів СІМС та запобігати
негативним тенденціям їх розвитку [17].
Комплексне детерміноване оцінювання складних ієрархічно-мережевих систем. Ч. IV. …
Системні дослідження та інформаційні технології, 2016, № 1 15
ВИСНОВКИ
У працях [1–3] і цій роботі запропоновано методику комплексного детермі-
нованого оцінювання складних систем з ієрархічно-мережевою структурою,
складовими якої є методи локального, прогностичного, інтерактивного та
агрегованого оцінювання їх основних об’єктів. Показано, що у поєднанні та
із застосуванням уточненої бальної шкали оцінок вони формують достатньо
повне, адекватне і цілісне уявлення про стан, якість функціонування та вза-
ємодію елементів досліджуваної системи та її підсистем на всіх рівнях струк-
туризації. Розроблені принципи відображення результатів оцінювання
різних типів та рівнів узагальнення дають можливість оперативно орієнту-
ватися у великій кількості отриманих висновків та локалізувати причини
виявлених недоліків. Описана методика використовується під час розроб-
лення програмного забезпечення для оцінювання стану і якості функціону-
вання колійного та станційного господарства Укрзалізниці [18; 19]. Окремі
її методи та способи візуалізації результатів застосовувались для оцінюван-
ня якості протезування нижніх кінцівок інвалідів та рівня відновлення функ-
ціональних можливостей опорно-рухового апарату людини за різних типів
патології та методик реабілітації [20; 21]. Описана методика адаптується для
оцінювання мережевих систем із частково впорядкованим рухом потоків, до
яких належать, зокрема, автотранспортні системи великих міст та регіонів
країни [11]. Можливість її застосування для аналізу стану та якості функці-
онування систем різного типу і призначення є свідченням універсальності
пропонованого підходу для оцінювання складних систем.
ЛІТЕРАТУРА
1. Поліщук Д. Комплексне детерміноване оцінювання складних ієрархічно-
мережевих систем: І. Опис методики / Д. Поліщук, О. Поліщук, М. Яджак //
Системні дослідження та інформаційні технології. — 2015. — № 1. — С. 21–31.
2. Поліщук Д. Комплексне детерміноване оцінювання складних ієрархічно-
мережевих систем: ІІ. Локальне та прогностичне оцінювання / Д. Поліщук,
О. Поліщук, М. Яджак // Системні дослідження та інформаційні техноло-
гії. — 2015. — № 2. — С. 26–38.
3. Поліщук Д. Комплексне детерміноване оцінювання складних ієрархічно-
мережевих систем: ІІІ. Агреговане оцінювання / Д. Поліщук, О. Поліщук,
М. Яджак // Системні дослідження та інформаційні технології. — 2015. —
№ 4. — С. 21–30.
4. Lichtberger B.W. Kostensenkung durch qualitatsvorrat in der fahrweginstandhaltung
/ B.W. Lichtberger // Der Eisenbahningenieur. — 1999. — 50, № 1. — P. 39–42.
5. Alles M. Continuous monitoring of business process controls: a pilot implementation
of a continuous auditing system at siemens / M. Alles, G. Brennan, A. Kogan,
M.A. Vasarhelyi // International Journal of Accounting Information Systems. —
2006. — 7. — № 2. — Р. 137–161.
6. Kacira M. Design and development of an automated and non-contact sensing system
for continuous monitoring of plant health and growth / M. Kacira, P. Ling //
ASAE Transactions. — 2001. — 44(4). — P. 989–996.
7. Shen Q. Selecting informative features with fuzzy-rough sets and its application for
complex systems monitoring / Q. Shen, R. Jensen // Pattern Recognition. —
2004. — 37, № 7. — P. 1351–1363.
Д.О. Поліщук, О.Д. Поліщук, М.С. Яджак
ISSN 1681–6048 System Research & Information Technologies, 2016, № 1 16
8. Zhao F. Monitoring and fault diagnosis of hybrid systems / F. Zhao, X. Koutsoukos,
H. Haussecker, J. Reich, P. Cheung // IEEE Transactions on Systems, Man, and
Cybernetics. — 2007. — 35, № 6. — Р. 1225–1240.
9. Balageas D. Structural health monitoring / D. Balageas. — 2010. — DOI:
10.1002/9780470612071. ch1.
10. Швецов В.И. Математическое моделирование транспортных потоков /
В.И. Швецов // Автоматика и телемеханіка. — 2003. — № 11. — С. 3–46.
11. Поліщук Д.О. Моніторинг потоку транспортних мереж із частково впорядкова-
ним рухом / Д.О. Поліщук, О.Д. Поліщук // Зб. наук. праць ХХІІІ наук.-
техн. конф. молодих науковців Фізико-механічного інституту ім. Г.В. Кар-
пенка НАНУ (23–25 жовт., 2013 р.). — Львів, Україна. — С. 326–329.
12. Бакаев А.А. Международные транспортные коридоры Украины: сети и моде-
лирование. Том 1. Наземные виды транспорта / А.А. Бакаев. — К.: КУЭТТ,
2003. — 516 с.
13. Lung-Wen T. Distributed real time systems: monitoring, visualization, debugging and
analysis / T. Lung-Wen. — Lavoisier, 1996. — 336 p.
14. Bloom M. Evaluating practice / M. Bloom, J. Fischer, J. Orme // Allyn and Bacon,
2006. — 488 p.
15. Hovorka R. Continuous glucose monitoring and closed-loop systems / R. Hovorka //
Diabetic Medicine. — 2006. — 23, № 1. — P. 1–12.
16. Marakas G.M. Decision support systems in the 21st Century / G.M. Marakas. —
Pearson Education, 2003. — 638 p.
17. Поліщук Д.О. Використання часових рядів для прогнозування оцінки якості
функціонування складних систем / Д. Поліщук, М. Яджак // Зб. праць
Міжнар. наук. конф. «Сучасні проблеми механіки і математики» (Львів,
25–29 трав. 2008 р.). — Т. 3. — С. 38–40.
18. Поліщук Д.О. Модель локального оцінювання стану елементів колійного гос-
подарства Укрзалізниці / Д.О. Поліщук // Вісн. Дніпропетр. нац. ун-ту
залізн. трансп. ім. акад. В. Лазаряна. — 2012. — Вип. 41. — С. 158–166.
19. Поліщук Д.О. Модель локального оцінювання станційного господарства
Укрзалізниці / Д.О. Поліщук // Зб.наук. праць IV конф. молодих учених із
сучасних проблем механіки і математики (Львів, 24–27 трав. 2011 р.). —
С. 178–181.
20. Polishchuk D. Solution of some problems of evaluation of the complex systems /
D. Polishchuk, O. Polishchuk, M. Yadzhak // Proc. of the 15th Int. conf. on auto-
matic control (23–26 September, 2008). — Odesa: ONMA. — P. 968–976.
21. Polishchuk O. Optimization of estimation of man’s musculoskeletal system /
O. Polishchuk // Computer Mathematics and Calculation Optimization. —
2001. — 2. — P. 360–367.
Надійшла 28.05.2013
|
| id | journaliasakpiua-article-65578 |
| institution | System research and information technologies |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2025-07-17T10:20:04Z |
| publishDate | 2016 |
| publisher | The National Technical University of Ukraine "Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute" |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | journaliasakpiua/d8/5b3e1e0587c83649fbb632963519c4d8.pdf |
| spelling | journaliasakpiua-article-655782016-07-25T14:59:53Z Comprehensive deterministic evaluation of the complex hierarchical-network systems: IV. Interactive evaluation Комплексное детерминированное оценивание сложных иерархически-сетевых систем: IV. Интерактивное оценивание Комплексне детерміноване оцінювання складних ієрархічно-мережевих систем: IV. Інтерактивне оцінювання Polishchuk, Dmytro O. Polishchuk, Olexandr D. Yadzhak, Mykhailo S. complex system hierarchical network structure evaluation forecasting aggregation continuous monitoring interaction Methods of the comprehensive deterministic evaluation of the complex systems with the hierarchical-network structure, components of which are methods of local, forecasting, aggregative, and interactive analysis of the state, the quality of functioning and interaction of objects that form such a system are proposed. The method is described for an interactive evaluation of the basic system’s objects interaction which is the effective means of continuous monitoring of the quality of their functioning. This method allows to track the dynamics of the change in the quality of processing of the flows at the nodes and their passing through the edges of the network, to analyze the schedule optimality of flows and its sensitivity to small delays, to evaluate the workload of the main system objects. Forecasting the behavior of interactive evaluations makes it possible, without waiting for the next scheduled study, to determine the elements that threaten the normal functioning of the network, and their aggregation allows to determine system’s objects that do not function satisfactorily at the different levels of the hierarchy. Effectiveness of the method is illustrated by the analysis of the interaction of the objects of railway transport system of Ukraine. Предложена методика комплексного детерминированного оценивания сложных систем с иерархически-сетевой структурой, составляющими которой являются методы локального, прогностического, агрегированного и интерактивного анализа состояния, качества функционирования и взаимодействия объектов, образующих систему. Описан метод интерактивного оценивания взаимодействия основных объектов системы, являющийся эффективным средством непрерывного мониторинга качества их функционирования. Этот метод позволяет отслеживать динамику изменения качества обработки потоков в узлах и их прохождения ребрами сети, анализировать оптимальность графика движения потоков и его чувствительность к малым задержкам, оценивать напряженность работы основных объектов системы. Прогнозирование поведения интерактивных оценок дает возможность, не ожидая очередного планового исследования, определять элементы, несущие угрозу нормальному функционированию сети, а их агрегация позволяет определять неудовлетворительно функционирующие объекты системы различных уровней иерархии. Эффективность метода иллюстрируется на примере анализа взаимодействия объектов железнодорожной транспортной системы Украины. Запропоновано методику комплексного детермінованого оцінювання складних систем з ієрархічно-мережевою структурою, складовими якої є методи локального, прогностичного, агрегованого та інтерактивного аналізу стану, якості функціонування та взаємодії об’єктів, які утворюють систему. Описано метод інтерактивного оцінювання взаємодії основних об’єктів системи, який є ефективним засобом неперервного моніторингу якості їх функціонування. Цей метод дозволяє відстежувати динаміку зміни якості оброблення потоків у вузлах та їх проходження ребрами мережі, аналізувати оптимальність графіка руху потоків та його чутливість до малих затримок, оцінювати напруженість роботи основних об’єктів системи. Прогнозування поведінки інтерактивних оцінок дає змогу, не очікуючи чергового планового дослідження, виявляти елементи, які містять загрозу для нормального функціонування мережі, а їх агрегація дозволяє виявляти незадовільно функціонуючі об’єкти системи різних рівнів ієрархії. Ефективність методу ілюструється на прикладі аналізу взаємодії об’єктів залізничної транспортної системи України. The National Technical University of Ukraine "Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute" 2016-03-18 Article Article application/pdf https://journal.iasa.kpi.ua/article/view/65578 10.20535/SRIT.2308-8893.2016.1.01 System research and information technologies; No. 1 (2016); 7-16 Системные исследования и информационные технологии; № 1 (2016); 7-16 Системні дослідження та інформаційні технології; № 1 (2016); 7-16 2308-8893 1681-6048 uk https://journal.iasa.kpi.ua/article/view/65578/60792 Copyright (c) 2021 System research and information technologies |
| spellingShingle | complex system hierarchical network structure evaluation forecasting aggregation continuous monitoring interaction Polishchuk, Dmytro O. Polishchuk, Olexandr D. Yadzhak, Mykhailo S. Комплексне детерміноване оцінювання складних ієрархічно-мережевих систем: IV. Інтерактивне оцінювання |
| title | Комплексне детерміноване оцінювання складних ієрархічно-мережевих систем: IV. Інтерактивне оцінювання |
| title_alt | Comprehensive deterministic evaluation of the complex hierarchical-network systems: IV. Interactive evaluation Комплексное детерминированное оценивание сложных иерархически-сетевых систем: IV. Интерактивное оценивание |
| title_full | Комплексне детерміноване оцінювання складних ієрархічно-мережевих систем: IV. Інтерактивне оцінювання |
| title_fullStr | Комплексне детерміноване оцінювання складних ієрархічно-мережевих систем: IV. Інтерактивне оцінювання |
| title_full_unstemmed | Комплексне детерміноване оцінювання складних ієрархічно-мережевих систем: IV. Інтерактивне оцінювання |
| title_short | Комплексне детерміноване оцінювання складних ієрархічно-мережевих систем: IV. Інтерактивне оцінювання |
| title_sort | комплексне детерміноване оцінювання складних ієрархічно-мережевих систем: iv. інтерактивне оцінювання |
| topic | complex system hierarchical network structure evaluation forecasting aggregation continuous monitoring interaction |
| topic_facet | complex system hierarchical network structure evaluation forecasting aggregation continuous monitoring interaction |
| url | https://journal.iasa.kpi.ua/article/view/65578 |
| work_keys_str_mv | AT polishchukdmytroo comprehensivedeterministicevaluationofthecomplexhierarchicalnetworksystemsivinteractiveevaluation AT polishchukolexandrd comprehensivedeterministicevaluationofthecomplexhierarchicalnetworksystemsivinteractiveevaluation AT yadzhakmykhailos comprehensivedeterministicevaluationofthecomplexhierarchicalnetworksystemsivinteractiveevaluation AT polishchukdmytroo kompleksnoedeterminirovannoeocenivaniesložnyhierarhičeskisetevyhsistemivinteraktivnoeocenivanie AT polishchukolexandrd kompleksnoedeterminirovannoeocenivaniesložnyhierarhičeskisetevyhsistemivinteraktivnoeocenivanie AT yadzhakmykhailos kompleksnoedeterminirovannoeocenivaniesložnyhierarhičeskisetevyhsistemivinteraktivnoeocenivanie AT polishchukdmytroo kompleksnedetermínovaneocínûvannâskladnihíêrarhíčnomereževihsistemivínteraktivneocínûvannâ AT polishchukolexandrd kompleksnedetermínovaneocínûvannâskladnihíêrarhíčnomereževihsistemivínteraktivneocínûvannâ AT yadzhakmykhailos kompleksnedetermínovaneocínûvannâskladnihíêrarhíčnomereževihsistemivínteraktivneocínûvannâ |