Architecture and functionality of the decision support system SPOR
The peculiarities of the design, development and operation of the decision-making support system SPOR are considered. The architecture of the system is presented and the choice of the system implementation language is justified. Two functionally oriented environments of the system SPOR are considere...
Збережено в:
| Дата: | 2023 |
|---|---|
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Ukrainian |
| Опубліковано: |
Інститут програмних систем НАН України
2023
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://pp.isofts.kiev.ua/index.php/ojs1/article/view/563 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Problems in programming |
| Завантажити файл: |  |
Репозитарії
Problems in programming| id |
pp_isofts_kiev_ua-article-563 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| resource_txt_mv |
ppisoftskievua/ba/ad8a0b2e19dff1e3418c353179000dba.pdf |
| spelling |
pp_isofts_kiev_ua-article-5632024-04-26T21:28:47Z Architecture and functionality of the decision support system SPOR Архітектура та функціональні можливості системи підтримки прийняття рішень СПОР Yalovets, A.L. architecture; decision support system; emergency situation; electronic action plan; operational electronic map; action scheme UDC 004.942+004.415.2 архітектура; система підтримки прийняття рішень; надзвичайна ситуація; електронний план дій; оперативна електронна карта; схема дій УДК 004.942+004.415.2 The peculiarities of the design, development and operation of the decision-making support system SPOR are considered. The architecture of the system is presented and the choice of the system implementation language is justified. Two functionally oriented environments of the system SPOR are considered, each of which is aimed at solving specialized tasks of creating and processing electronic action plans. The functional capabilities of the component subsystems of these environments are analyzed in detail and the expediency of using the decision-making support system SPOR to solve the problems of operational management of emergency response in situational centers is substantiated.Prombles in programming 2023; 2: 03-09 Розглядаються особливості проєктування, розроблення та функціонування системи підтримки прийняття рішень СПОР. Наводиться архітектура системи та обґрунтовується вибір мови реалізації системи. Розглядаються два функціонально орієнтованих середовища системи СПОР, кожний з яких націлений на вирішення спеціалізованих завдань зі створення та оброблення електронних планів дій. Детально аналізуються функціональні можливості складових підсистем цих середовищ та обґрунтовується доцільність використання системи підтримки прийняття рішень СПОР для вирішення проблем оперативного управління протидією надзвичайним ситуаціям у ситуаційних центрах.Prombles in programming 2023; 2: 03-09 Інститут програмних систем НАН України 2023-08-04 Article Article application/pdf https://pp.isofts.kiev.ua/index.php/ojs1/article/view/563 10.15407/pp2023.02.003 PROBLEMS IN PROGRAMMING; No 2 (2023); 03-09 ПРОБЛЕМЫ ПРОГРАММИРОВАНИЯ; No 2 (2023); 03-09 ПРОБЛЕМИ ПРОГРАМУВАННЯ; No 2 (2023); 03-09 1727-4907 10.15407/pp2023.02 uk https://pp.isofts.kiev.ua/index.php/ojs1/article/view/563/614 Copyright (c) 2023 PROBLEMS IN PROGRAMMING |
| institution |
Problems in programming |
| baseUrl_str |
https://pp.isofts.kiev.ua/index.php/ojs1/oai |
| datestamp_date |
2024-04-26T21:28:47Z |
| collection |
OJS |
| language |
Ukrainian |
| topic |
architecture decision support system emergency situation electronic action plan operational electronic map action scheme UDC 004.942+004.415.2 |
| spellingShingle |
architecture decision support system emergency situation electronic action plan operational electronic map action scheme UDC 004.942+004.415.2 Yalovets, A.L. Architecture and functionality of the decision support system SPOR |
| topic_facet |
architecture decision support system emergency situation electronic action plan operational electronic map action scheme UDC 004.942+004.415.2 архітектура система підтримки прийняття рішень надзвичайна ситуація електронний план дій оперативна електронна карта схема дій УДК 004.942+004.415.2 |
| format |
Article |
| author |
Yalovets, A.L. |
| author_facet |
Yalovets, A.L. |
| author_sort |
Yalovets, A.L. |
| title |
Architecture and functionality of the decision support system SPOR |
| title_short |
Architecture and functionality of the decision support system SPOR |
| title_full |
Architecture and functionality of the decision support system SPOR |
| title_fullStr |
Architecture and functionality of the decision support system SPOR |
| title_full_unstemmed |
Architecture and functionality of the decision support system SPOR |
| title_sort |
architecture and functionality of the decision support system spor |
| title_alt |
Архітектура та функціональні можливості системи підтримки прийняття рішень СПОР |
| description |
The peculiarities of the design, development and operation of the decision-making support system SPOR are considered. The architecture of the system is presented and the choice of the system implementation language is justified. Two functionally oriented environments of the system SPOR are considered, each of which is aimed at solving specialized tasks of creating and processing electronic action plans. The functional capabilities of the component subsystems of these environments are analyzed in detail and the expediency of using the decision-making support system SPOR to solve the problems of operational management of emergency response in situational centers is substantiated.Prombles in programming 2023; 2: 03-09 |
| publisher |
Інститут програмних систем НАН України |
| publishDate |
2023 |
| url |
https://pp.isofts.kiev.ua/index.php/ojs1/article/view/563 |
| work_keys_str_mv |
AT yalovetsal architectureandfunctionalityofthedecisionsupportsystemspor AT yalovetsal arhítekturatafunkcíonalʹnímožlivostísistemipídtrimkiprijnâttâríšenʹspor |
| first_indexed |
2024-09-16T04:08:03Z |
| last_indexed |
2024-09-16T04:08:03Z |
| _version_ |
1818527980719177728 |
| fulltext |
3
Експертні та інтелектуальні інформаційні системи
Вступ
Система підтримки прийняття рі-
шень (СППР) СПОР [1, 2] за своїми влас-
тивостями є інструментом керівників та
працівників ситуаційних центрів [3], в
обов’язки яких входить прийняття опера-
тивних управлінських рішень щодо про-
тидії надзвичайним ситуаціям (НС). Ме-
тою СППР СПОР є підтримка процесів
прийняття рішень з управління протидією
НС за рахунок надання можливості швид-
кого і точного визначення складу та по-
слідовності необхідних дій з урахуванням
обставин оперативної ситуації, їх поточ-
них змін, наявних сил, засобів і ресурсів
(СЗР) та можливих альтернатив у їх вико-
ристанні.
Зазначені послідовності необхідних
дій містяться у планах дій (ПД). Як пока-
зано в [4], в основу традиційного (неав-
томатизованого) планування протидій НС
покладено ПД, які готуються заз далегідь,
є директивними вказівками, призначени-
ми для впорядкування дій та/або вико-
ристання СЗР у процесі протидії НС та за
своєю суттю є стратегічними текстовими
інструкціями, які враховують можливості
регіону НС на час складання ПД. Але в
процесі протидії НС, як правило, форму-
ється тактика протидії, основна мета якої
полягає в оперативній оцінці існуючих
СЗР регіону НС на момент виникнення
НС та адаптації ПД до реальної ситуації.
Виходячи з цієї точки зору, в СППР
СПОР в основу процесу оперативного
управління протидією НС покладено ти-
пові електронні ПД (ЕПД) [5], які є певни-
ми аналогами вищезазначених ПД. Але,
на відміну від ПД, що являють собою де-
терміновані текстові описи дій щодо про-
тидії деякій НС, типові ЕПД містять фор-
малізовані багатоальтернативні схеми дій
(СхД), кожна з яких потенційно застосов-
на для протидії такій НС. У разі виник-
нення НС засобами СППР СПОР здійсню-
ється автоматизована адаптація типового
ЕПД до властивостей регіону НС. Далі ак-
туалізований ЕПД використовується для
автоматизованого супроводження про-
цесу протидії НС засобами СППР СПОР.
Зазна чені процеси підтримуються засо-
бами відповідних підсистем СППР СПОР
та здійснюються завдяки прийнятим архі-
тектурним рішенням і реалізованим функ-
ціональним можливостям, які доцільно
докладно розглянути.
Виходячи з цього, метою даної
статті є розгляд архітектури та функціо-
нальних можливостей СППР СПОР.
1. Архітектура та мова реалізації
СППР СПОР
Архітектуру СППР СПОР подано
на рис. 1. В архітектурі системи можна
умовно виділити дві укрупнені функціо-
нально орієнтовані складові (Середовище
формування даних для моделювання та
УДК 004.942+004.415.2 http://doi.org/10.15407/pp2023.02.003
А.Л. Яловець
АРХІТЕКТУРА ТА ФУНКЦІОНАЛЬНІ МОЖЛИВОСТІ
СИСТЕМИ ПІДТРИМКИ ПРИЙНЯТТЯ РІШЕНЬ СПОР
Розглядаються особливості проєктування, розроблення та функціонування системи підтримки
прийняття рішень СПОР. Наводиться архітектура системи та обґрунтовується вибір мови реаліза-
ції системи. Розглядаються два функціонально орієнтованих середовища системи СПОР, кожний
з яких націлений на вирішення спеціалізованих завдань зі створення та оброблення електронних
планів дій. Детально аналізуються функціональні можливості складових підсистем цих серед-
овищ та обґрунтовується доцільність використання системи підтримки прийняття рішень СПОР
для вирішення проблем оперативного управління протидією надзвичайним ситуаціям у ситуацій-
них центрах.
Ключові слова: архітектура, система підтримки прийняття рішень, надзвичайна ситуація, елект-
ронний план дій, оперативна електронна карта, схема дій.
©А.Л. Яловець, 2023
ISSN 1727-4907. Проблеми програмування. 2023. №2
4
Експертні та інтелектуальні інформаційні системи
Середовище моделювання процесів про-
тидії НС), пов’язані між собою через під-
систему керування процесом моделюван-
ня (див. рис. 1).
До складу Середовища формуван-
ня даних для моделювання входять дві
підсистеми, засобами яких виконується
створення (або завантаження), підготов-
ка, редагування та збереження ЕПД та
оперативних електронних карт (ОЕК),
необхідних для функціонування середо-
вища моделювання процесів протидії НС.
Останнє, в свою чергу, включає до сво-
го складу три підсистеми СППР СПОР,
що використовуються для пошуку та ви-
бору оптимальних (за заданими критері-
ями) схем дій (СхД), та автоматизованого
супро водження їх виконання у реальному
масштабі часу. Функціональні можливос-
ті підсистем, що входять до складу зазна-
чених середовищ, розглянуто в п. 2 стат-
ті.
В свою чергу, засобами підсистеми
керування процесом моделювання забез-
печуються процеси активації функцій під-
систем, належних до згаданих середовищ.
Так, ініціалізуючи СППР СПОР засобами
даної підсистеми виконується активація
функцій підсистем Середовища форму-
вання даних для моделювання (водночас
відповідні опції меню СППР СПОР ста-
ють enabled). Якщо далі користувач СППР
СПОР здійснюватиме якісь дії засобами
підсистем цього Середовища (наприклад,
створюватиме або завантажуватиме ЕПД
або ОЕК), то засобами підсистеми керу-
вання процесом моделювання відбудеться
активація функцій підсистем Середовища
моделювання процесів протидії НС (від-
повідні опції меню СППР СПОР стануть
enabled). Якщо ж користувач почне здій-
снювати якісь дії засобами підсистем Се-
редовища моделювання процесів протидії
НС, то деактивуються функції підсистем
Середовища формування даних для мо-
делювання (відповідні опції меню СППР
СПОР стануть disabled). Зауважимо, що
процеси передачі управління зазначеним
Середовищам засобами підсистеми керу-
вання процесом моделювання схематично
описані в коментарях до цієї підсистеми в
архітектурі СППР СПОР (див. рис. 1).
Для реалізації СППР СПОР вико-
ристано мову PDC Visual Prolog 5.2 (VIP)
з наступних міркувань: по-перше, VIP –
це реляційна мова, завдяки чому суттєво
спрощується створення, обробка та збере-
ження різноманітних баз даних, необхід-
них для опису даних про СЗР при ство-
ренні ЕПД; по-друге, VIP – це мова логіч-
ного програмування, в якій реалізовано
механізм зворотного логічного виводу, що
ґрунтується на методі резолюцій, та вико-
ристовується в СППР СПОР для виконан-
ня процесу пошуку СхД на ЕПД.
2. Функціональні можливості
підсистем СППР СПОР
2.1. Підсистема побудови та ре-
дагування ЕПД забезпечує можливість
візуального проєктування ЕПД шляхом
діалогової або автоматизованої вставки
піктограм-елементів зображення відпо-
відної операції в графічне робоче поле,
їх об’єднання в послідовності та автома-
тизованої параметризації змісту операцій
(завдання значень різних характеристик,
що описують операцію; вибору засобів
виконання операції та формування їхніх
кількісних характеристик тощо).
ЕПД мають теоретико-графову
структуру [5], в якій вершинами є кон-
кретні операції, а дугами – з’єднувальні
елементи, що у сукупності формує послі-
довно-паралельну структуру, яка відпо-
відає розгалуженій багатоальтернативній
структурі процесу протидії НС. Семан-
тика процесу протидії задається за допо-
могою впорядкованої множини операцій,
кожна з яких формалізується за допомо-
гою множини параметрів, типи і значення
яких однозначно характеризують сутність
даної операції.
Ефективність та простота візуаль-
ного формування ЕПД досягається завдя-
ки множині операцій, згрупованих у різні
функціональні групи [5], потужність яких
дозволяє домогтися адекватності у фор-
малізації процесу протидії будь-якій НС.
Засобами підсистеми виконується збере-
ження та завантаження сформованих ти-
пових ЕПД, копіювання, переміщення та
видалення їхніх елементів.
5
Експертні та інтелектуальні інформаційні системи
Рис.1. Архітектура СППР СПОР
6
Експертні та інтелектуальні інформаційні системи
2.2. Вбудована геоінформаційна
система (ГІС) забезпечує створення та ви-
користання автономних ОЕК, що застосо-
вуються у складі СППР СПОР. ОЕК ство-
рюються фільтрацією необхідної інфор-
мації з картографічних БД ГІС ArcView.
Функції ГІС включають: створення
ОЕК шляхом вирізання фрагмента, який
відповідає регіону НС, із загальної карти
відображення оперативної ситуації, роз-
міщення, руху та дій сил і засобів на ОЕК;
синхронізоване відображення розвитку
процесу протидії НС на ЕПД та ОЕК;
автоматизоване використання картогра-
фічної БД для отримання та включення
до ЕПД різної інформації (в тому числі
транспортних комунікацій регіону НС),
необхідної для моделювання функцій СЗР
протидії НС.
Слід зауважити, що засобами під-
систем, що входять до складу Середови-
ща формування даних для моделювання,
здійснюється адаптація типового ЕПД як
до реальних властивостей і можливостей
регіону НС, так і до особливостей самої
НС. Водночас, процес адаптації типового
ЕПД забезпечується за рахунок:
1. Збереження у ЕПД лише тих аль-
тернативних технологій протидії НС, які
забезпечені необхідними СЗР (для цьо-
го, зокрема, використовується БД СЗР
регіону НС, що буде розглянуто нами в
подальших статтях);
2. Остаточної автоматизованої па-
раметризації операцій, що складають
дієздат ні технології протидії НС;
3. Автоматизованого додавання в
ЕПД картографічної інформації з БД ОЕК
про транспортні комунікації та автома-
тичну параметризацію транспортних опе-
рацій.
У наслідку виконання зазначеної
адаптації формується ЕПД, що за структу-
рою та змістом відповідає реальним мож-
ливостям регіону НС (див. рис. 2).
2.3. Підсистема генерування та
аналізу схем дій використовує результа-
ти функціонування підсистем, що нале-
жать до Середовища формування даних
для моделювання. Зокрема, ця підсисте-
ма використовує адаптований ЕПД для
розв’язання задачі пошуку оптимальної
СхД за множиною критеріїв оптимізації,
визначених користувачем СППР СПОР.
Зауважимо, що для формування множини
СхД на ЕПД (як системи можливих шля-
хів досягнення цільових станів на ЕПД)
використовується пошук в глибину з по-
верненням.
У результаті визначення користува-
чем критеріїв оптимізації (тобто системи
Рис. 2. Приклад ОЕК та ЕПД, адаптованого до регіону НС
7
Експертні та інтелектуальні інформаційні системи
обмежень на ресурси) і, у разі необхід-
ності, вагових коефіцієнтів пріоритет-
ності їх врахування, засобами підсистеми
виконуєть ся: пошук системи можливих
шляхів досягнення цільових станів на
ЕПД; отримання сукупних оцінок для кож-
ної СхД за витратами ресурсів (грошей,
палива, часу) та отриманої дози радіацій-
ного опромінювання; аналіз та впорядку-
вання СхД за різними критеріями; вибір
оптимальної СхД за заданими критеріями;
огляд та детальний аналіз обраної СхД;
формування екранного проєкту директиви
про зміст та планові параметри операції
(що включає перелік та кількісні показ-
ники вжитих заходів, використані сили та
засоби, умови виконання робіт, показники
витрат ресурсів як на початок операції, так
і в ході її виконання); формування тексто-
вої копії проєкту директиви на операцію як
у форматі MS Word, так і в html-форматі.
Таким чином, вибір користувачем
конкретної СхД, що є оптимальною за за-
даними критеріями, відповідає однознач-
ному визначенню детермінованої послі-
довності операцій, що сукупно утворюють
доцільну (для даної ситуації) технологію
протидії даній НС, процес виконання якої
повністю забезпечений необхідними СЗР і
відповідає всій заданій системі обмежень.
2.4. Підсистема налагодження
параметрів операцій ЕПД підтримує
процеси визначення та збереження в базі
даних нормативних значень параметрів
операцій, використовуваних для створен-
ня ЕПД. Результати функціонування цієї
підсистеми застосовуються підсистемою
генерування на аналізу схем дій для ви-
значення кількісних показників витрат
ресурсів.
Засобами підсистеми здійснюєть-
ся: визначення нормативів цін на паливо
та час, потрібний для виконання різних
типів операцій; визначення нормативів
витрат палива для різних типів операцій;
введення технічних даних використову-
ваних транспортних засобів; визначення
коефіцієнту впливу якості доріг на швид-
кісні параметри транспортних операцій;
введення значень температурно-вітрово-
го фактору для робіт, залежних від стану
води; визначення коефіцієнтів впливу ві-
тру та різних видів вологи на різні опера-
ції; визначення коефіцієнтів впливу пара-
метрів операцій на їхню тривалість.
Завдяки врахуванню нормативних
значень параметрів за умови автоматич-
ного обчислення витрат ресурсів для кож-
ної СхД вдається об’єктивно та завчасно
оцінити планові цінові та часові характе-
ристики різних варіантів процесу проти-
дії НС.
2.5. Підсистема супроводження
виконання обраної схеми дій використо-
вує СхД, вибрану користувачем по резуль-
татах роботи підсистеми генерування та
аналізу схем дій.
Підсистема супроводження ви-
конання обраної СхД дозволяє керува-
ти в реальному масштабі часу процесом
супро водження виконання СхД (з відо-
браженням цих процесів на ОЕК) та мож-
ливістю втручання користувача в цей
процес за умови надходження додаткової
інформації, яка може негативно вплинути
на подальший процес протидії НС.
Приклад роботи цієї підсистеми
СППР СПОР із супроводження виконання
обраної СхД показано на рис. 3.
У процесі супроводження відбува-
ється: оцінка термінів виконання як усієї
СхД та тривалості процесу протидії НС,
так і часу виконання окремої операції;
послідовне автоматизоване пооперацій-
не супроводження СхД з вибором кож-
ної операції та управлінням її виконання
в реальному масштабі часу; оперативне
редагування виконання СхД у разі над-
ходження нової додаткової інформації та
відпрацювання нової СхД щодо нового
початкового стану.
У разі надходження нової інформа-
ції щодо НС, яка впливає на ефективність,
зміст і структуру процесу протидії, відбу-
вається автоматизоване переривання про-
цесу супроводження виконання СхД, мітка
початкового стану на ЕПД переноситься
на місце останньої виконуваної операції і
здійснюється повторний пошук оптималь-
ного рішення на актуалізованому ЕПД з
нової початкової мітки. Після вибору нової
СхД процес супроводження поновлюється.
8
Експертні та інтелектуальні інформаційні системи
Таким чином, описані процеси опе-
ративного вибору і супроводження вико-
нання СхД дозволяють забезпечити ефек-
тивне управління процесом протидії НС
за рахунок спільного злагодженого вирі-
шення складних завдань розподілу функ-
цій сукупностей сил і засобів та визначен-
ня необхідних ресурсів на тлі виконання
завдань протидії НС.
Висновки
У статті представлено архітекту-
ру та функціональні можливості СППР
СПОР, де останні описано через функці-
ональні можливості складових підсистем
СППР СПОР, які власне і забезпечують
реалізовану функціональність всієї систе-
ми.
Основні акценти в статті зроблено
на питаннях створення ЕПД та їх викорис-
тання для пошуку множини СхД, вибору
з них оптимальної за визначеними кри-
теріями оптимальності та оперативного
супроводження виконання вибраної СхД
в рамках управління процесами проти-
дії НС. Адже саме ці питання є найбільш
важливими для демонстрації переваг ви-
користання СППР СПОР для вирішення
проблем управління протидією НС в си-
туаційних центрах.
На цьому тлі стає цілком очевид-
ним, що використання традиційних ПД,
про які йшлося у вступі до статті та в [4],
не дозволяє виконувати завдання, що ви-
рішуються засобами розглянутих в статті
підсистем СППР СПОР.
Література
1. Арістов В.В., Коломієць Є.А., Кондра-
щенко В.Я., Яловець А.Л. Система під-
тримки оперативних рішень («СПОР»).
Свідоцтво про реєстрацію права на твір
№13585. Державний департамент інте-
лектуальної власності України, 2005.
2. Кондращенко В.Я., Яловец А.Л. Модели-
рование процессов оперативного управ-
ления противодействием чрезвычайным
ситуациям. Електронне моделювання,
2011. Т.33, №3. С. 23 – 37.
3. Яловець А.Л. Ситуаційні центри та про-
блема оперативного управління проти-
дією надзвичайним ситуаціям. Матема-
тичні машини і системи, 2022. № 4. С. 53
– 61.
4. Яловець А.Л. Аналітичний огляд світових
підходів з управління протидією надзви-
чайним ситуаціям. Математичні машини
і системи, 2023. № 1. С. 84 – 100.
5. Яловець А.Л. Про формалізацію планів
дій з протидії надзвичайним ситуаціям.
Проблеми програмування, 2023. №1. С. 39
– 47.
Рис. 3. Приклад процесу супроводження виконання СхД засобами СППР СПОР
9
Експертні та інтелектуальні інформаційні системи
References
1. Aristov V.V., Kolomiets E.A., Kondrash-
chenko V.Ya., Yalovets A.L. 13585 “Opera-
tional decision support system («ODSS»)”.
The State Department of Intellectual Prop-
erty of Ukraine, 2005. (in Ukrainian).
2. Kondrashchenko V.Ya., Yalovets A.L. Mod-
eling of processes of operational manage-
ment of counteraction to emergency situa-
tions. Electronic modeling, 2011. V.33, No.
3. P. 23 – 37. (in Russian).
3. Yalovets A.L. Situational centers and the
problem of operational management of
countermeasures to emergency situations.
Mathematical machines and systems, 2022.
№ 4. P. 53 – 61. (in Ukrainian).
4. Yalovets A.L. Analytical review of global
emergency management approaches. Math-
ematical machines and systems, 2023. № 1.
P. 84 – 100. (in Ukrainian).
5. Yalovets A.L. On the formalization of
emergency action plans. Problems in
programming, 2023. № 1. P. 39 – 47. (in
Ukrainian).
Одержано: 02.05.2023 р.
Про автора:
Яловець Андрій Леонідович,
доктор технічних наук,
головний науковий співробітник.
Кількість наукових публікацій в україн-
ських виданнях – понад 100.
Кількість наукових публікацій в зарубіж-
них виданнях – 5.
http://orcid.org/0000-0001-6542-3483
Місце роботи автора:
Інститут проблем математичних машин
та систем НАН України.
03187, Київ-187,
проспект Академіка Глушкова, 42.
Тел.: (044) 526 13 69.
E-mail: andriy.yalovets@gmail.com
|