Дослідження складних систем з високою ціною відмови

У четвертому розділі з системних позицій розглядаються актуальні питання безпеки та ризик-менеджменту при дослідженні складних технічних, еколого-економічних систем з ВЦВ з використанням різнотипних методів.

Сучасний ризик-менеджмент ґрунтується на ідеї переходу від стратегії реагування до стратегії передбачення несприятливих подій та оцінки їх наслідків. Складовими такої методології є три елементи: ”джерело - шлях - наслідки”, які пов'язуються з триплетом, де,- сценарій із множини негативних сценаріїв та - ”успішного” сценарію, - наслідок (потенційні втрати) та - імовірність. Концептуально ризик визначається як: де і використовується при дослідженні ризику.

На регіональному рівні розглядається задача ризик-менеджменту, сутність якої полягає у плануванні інвестицій для оновлення елементів - джерел ризику у районах регіону з метою мінімізації показника регіонального ризику при заданих обмеженнях на вартість та ресурси, яка формалізована як задача булевого програмування.

Розглянуто багатоетапну дискретну модель оптимізації планування розбудови територіально-розподіленої системи водоочисних споруд річкового басейну, що є реалізацією нового стратегічного менеджменту при управлінні водними ресурсами. Басейн річки - територіально-розподілена система, в якій забруднені водні потоки, рухаються від джерел забруднення до пунктів очищення, , після їх проходження змішуються з річковим потоком і надходять до точок моніторингу, де і аналізується концентрація забруднення потоку (рис.7). Для, з врахуванням, у період задаються множини можливих технологій, де - множина елементарних технологій, - множина індексів типів технологій. Агреговані різнотипні технології очистки будуються так, що робочі потоки послідовно проходять через різнотипні елементарні технології очистки (механічну (М), хімічну (Х), біологічну (Б), з денітрифікацією (Н), тощо) (рис.8), що є реалізацією принципу різнотипності при генерації альтернативних варіантів побудови систем очистки в.

Нехай, множина функціональних схем для, що складаються з індексів різнотипних елементарних технологій, де - множина номерів функціональних схем. Формування здійснюється експертами шляхом синтезу з різнотипних елементарних технологій. Комплексна різнотипна технологія очистки, є реалізацією схеми і варіантом проектного рішення для пункту в період, де.

Тоді - множина технологій очистки для при заданій, а - вектор технологій очистки для,. Технології очистки розбудовуються від початкового плану до плану за певною стратегією і у наступні періоди можуть розвиватись або залишатись незмінними (згортання технологій недопустиме). З множини початкових технологій формується, , де оператор конструювання, що дозволяє конструювати план і формувати,.

Бюджет у кожному періоді складає , де - бюджет на період. Інвестиції акумулюються від періоду до періоду, що, за рахунок накопичення ресурсів дозволяє цілеспрямовано зменшувати рівень забруднень і підвищувати якість води (рис.9).

Задача побудови системи очисних споруд в річковому басейні при довгостроковому плануванні та інвестуванні з мінімізацією вартості системи та врахуванням обмежень при реалізації проекту представляється у вигляді: де - вартість розбудови у період; - техніко-економічні показники для системи, а - для; - сумарна концентрація забруднення в точці, , де - концентрація забруднення потоку, що надходить від,; - вектор обмежень на техніко-економічні показники (ресурси); - вимоги до якості води (допустимому рівню концентрації забруднення) в усіх точках моніторингу,.

Запропонована модель при її практичному впровадженні для конкретного річкового басейну вимагає деталізації вхідних даних: показників якості, стандартів та типів ресурсних обмежень, механізму конструювання планів.

Ризик-менеджмент є важливою складовою діяльності ПС при комплексному моніторингу банків-учасників, аналізі транзакцій з метою зниження системних, фінансових, операційних та інших ризиків, ризику шахрайства. Банки привносять у ПС властиві їм ризики, тому питання забезпечення високого рівня надійності, безвідмовності та безпеки ПС в цілому розглядається з системних позицій для підтримки надійності структури ПС, удосконалення систем безпеки при проведенні операцій з картками та інформаційної безпеки в контексті бізнесу в цілому.

Побудова автоматизованих систем виявлення шахрайських транзакцій в ПС є актуальною і вимагає розробки спеціальних моделей, методів та правил аналізу, які створюють зразки джерел ризику, моделюють ”поведінку” власників платіжних карт (ПК) та генерують варіанти рішень, що можуть бути прийняті в небезпечних ситуаціях. Банк-учасник ПС веде базу даних (БД) всіх

емітованих ним ПК, що знаходяться в обігу. Позначимо - множина записів у БД про ПК, де - запис, що містить різнотипні дані про ПК; - множина транзакцій, виконаних до періоду часу, де - повідомлення про -ту транзакцію; - множина транзакцій, що здійснені по карті до моменту , - номер ПК. Множина з часом постійно поповнюється.

Задача виявлення шахрайських транзакцій у ПС полягає у визначенні класу (законні, шахрайські), до якого належить кожна нова транзакція, що надходить, на основі інформації і раніше виконаних транзакцій. В основу класифікації покладена перевірка гіпотез, для здійснення якої розроблений нейромережевий алгоритм на основі карт Кохонена, що полягає в реалізації ідеї створення і розпізнавання образу ”законного власника карти” та образу ”шахрая” на основі ”вивчення” нейронною мережею раніше виконаних транзакцій і створення відповідних правил поведінки. Алгоритм впроваджено для автоматизації аналізу транзакцій у ВАТ “УкрКарт”, що дозволяє підвищити якість та ефективність роботи аналітиків, за рахунок виявлення та візуалізації підозрілих транзакцій.

ПС здійснює моніторинг банків-учасників на предмет їх ризик-менеджменту. Управління кредитним ризиком комерційного банку може здійснюватись шляхом формування лімітів і визначення оптимального розподілу кредитів серед банків-позичальників,. Розглядається математична модель двокритеріальної задачі оптимізації (прибуток банку-кредитора максимізується, ризик неповернення кредиту мінімізується), що згідно методу обмежень зводиться до однокритеріальної задачі, розв'язання якої дозволяє одержати оптимальний розподіл кредитів між. Для автоматизації розрахунків розроблено програмне забезпечення, що дозволяє обчислювати показники надійності банків-позичальників, формувати оптимальні ліміти і у діалоговому режимі розв'язувати задачу оптимізації, виходячи з даних про фінансовий стан, , власних показників та експертних параметрів.

Сучасний стан ринку цінних паперів (ЦП) характеризується умовами нестаціонарності, невизначеності відносно зовнішніх факторів, що вимагає розробки нових моделей та алгоритмів прогнозування їх прибутковості. Пропонується динамічна багатофакторна модель оцінювання та прогнозування фінансових показників та ризику цінних паперів, в якій очікувані фінансові характеристики портфеля ЦП залежать від часу спостереження, на її основі задача диверсифікації портфеля зводиться до задачі нелінійного програмування.

Таким чином, у четвертому розділі розглянуто ряд практично важливих задач ризик-менеджменту, розроблені оптимізаційні алгоритми реалізовані у складі програмного забезпечення для автоматизації процесів підтримки прийняття рішень.

В п'ятому розділі розглядаються архітектура та ЖЦ СППР, системи управління моделями, призначені для підтримки процесів актуалізації, використання та збереження моделей прийняття рішень.

Наводяться математична модель і алгоритм оптимізації структури (комплектації) розподіленої СППР з урахуванням умов сумісності, зв'язності та ресурсних обмежень при мінімізації інформаційного обміну. Нехай, - множина елементів, які необхідно розподілити на множині вузлів,. Для пар, , задаються умови сумісності та умови зв'язності.

Елементи характеризуються техніко-економічними та функціональними показниками, які для задачі першого рівня означають можливу кількість функціональних процесів (ФП), з якими працює один користувач, а для задачі другого рівня кількість робочих станцій (РС), що адресуються в одній ЛОМ.

Задача мінімізації iнформацiйного обміну між вузлами в мережі полягає у максимізації внутрішнього обміну в її вузлах; відповідна математична модель має вигляд: де об'єм інформаційного обміну між та; - кількість елементів, включаючи резервні; задані обмеження для вузлів.

Для розв'язання задачі (33)-(38) пропонується підхід, в основу якого покладені процедури агрегації, аналізу та звуження множини можливих варіантів за рахунок фіксації змінних при виборі допустимих розв'язків та їх цілеспрямованому покращенні до оптимального.

Розглядається задача оптимізації топології комунікаційної мережі , що складається з підсистеми накопичення і обробки інформації та комунікаційних підсистем,. Між та відбувається інформаційний обмін через точки, , в яких розміщені комунікаційні адаптери різного типу, множина розбита на підмножини, , булеві змінні, , задають розподіл адаптерів:

Нехай кількість каналів для зв'язку між і. Необхідно визначити кількість, типи і розподіл адаптерів, по і каналів між і таким чином, щоб загальна вартість комунікаційної мережі була мінімальною при обмеженнях по ресурсах для, ,. Математична модель задачі має вигляд: де - вартість одного каналу, - вартість початкового зв'язку між, і,; - вартість, - техніко-економічні показники, мінімальні та максимальні, , витрати ресурсів при розміщенні адаптера в точці;, - ємність каналу; - кількість каналів адаптера,. Модель (39)_(44) є задачею цілочисельного програмування спеціального виду з блочною структурою обмежень (41), (42), зв'язуючими обмеженнями (43), цілочисельними та бульовими змінними.

З системних позицій розглядаються особливості розробки СППР для забезпечення наскрізної підтримки стадій ЖЦ складних систем, розроблено діалогову систему оптимізації планування ТО, СППР ”ДІСОН”, СППР ”САЛЮТ” та інші системи, що впроваджені у виробництво та навчальний процес.

У додатках наведені: приклад обчислення показника ефективності КА зв'язку на етапі проектування; технології та методів НК для виявлення дефектів в СК; таблиці ризиків елементів ПС та методи керування ними; динамічні ендогенні моделі та методи оптимізації інвестицій у двосекторній економіці, акти впровадження.

ВИСНОВКИ

У дисертації одержано результати, що у сукупності вирішують комплексну науково-прикладну проблему: забезпечення високої надійності та підтримки довготривалих термінів функціонування складних систем з ВЦВ на основі використання різнотипних компонентів та технологій на всіх стадіях їх ЖЦ, що вимагає розробки науково-методичних основ для розв'язання сукупності взаємопов'язаних задач забезпечення їх працездатності.

Отримані нові наукові та практичні результати полягають у наступному.

1. На підставі проведеного аналізу сучасного стану науково-методичних основ забезпечення надійності, ефективності та довготривалих термінів функціонування складних систем сформульовано проблему дисертаційного дослідження, визначено об'єкт системного дослідження та задачі дослідження, сформульовано системну концепцію якісного подолання можливості повторення причин відмови в складних системах та підходи до розв'язання задач оптимізації їх надійності та ефективності.

2. Вперше запропоновано елементи методології дослідження складних систем з ВЦВ, зокрема: визначено їх особливості та основні характеристики, сукупність і специфіку взаємопов'язаних проблемних задач, що виникають при науково-технічному супроводженні стадій їх ЖЦ; уточнено зміст стадій та етапів ЖЦ систем. Ці системи є унікальними об'єктами, при їх дослідженні не можуть застосовуватись універсальні підходи, тому виникає необхідність розробки та використання нових принципів, математичних моделей та оптимізаційних алгоритмів.

3. Вперше при системному дослідженні систем з ВЦВ автором сформульовано принцип різнотипності, конкретизований при розробці сукупності оригінальних оптимізаційних математичних моделей і алгоритмів для проблемних задач, вирішення яких на стадіях проектування та експлуатації систем з ВЦВ забезпечує позитивний інтеграційний ефект.

4. Для стадії ЖЦ ? проектування складних систем з ВЦВ вперше розроблено:

- оптимізаційні математичні моделі задач однотипного та різнотипного резервування в загальній постановці для систем, елементи яких допускають два типи відмов; досліджено властивості функції надійності, структуру розв'язків задач оптимізації та запропоновано алгоритм оптимального різнотипного резервування;

- математичні моделі оптимізації монотонних систем на основі мінімальних перетинів та оптимізації ефективності систем із розгалуженою мережею функціонально-пов'язаних підсистем; моделі та розроблені алгоритми оптимізації надійності використовуються на всіх етапах реалізації принципу рівноміцності при проектуванні КА і підтвердили свою ефективність;

- новий підхід до управління якістю водних ресурсів, у рамках якого розроблено багатоетапну дискретну оптимізаційну модель для задачі планування побудови територіально-розподіленої системи водоочисних споруд річкового басейну з використанням різнотипних технологій очищення та їх комбінацій.

5. Для стадії ЖЦ - експлуатації складних систем з ВЦВ удосконалено:

- з використанням принципу різнотипності однокритеріальні та багатокритеріальні оптимізаційні математичні моделі комплексування різнотипних методів НК для виявлення дефектів в елементах систем; при їх розв'язанні застосовано дворівневу схему послідовного аналізу варіантів, у якій специфіка задач врахована в процедурах виключення елементів, формуванні та розв'язанні агрегованої задачі;

- оптимізаційну математичну модель задачі планування ТО різнотипних елементів територіально-розподіленої системи з урахуванням загальносистемних обмежень на ресурси та вимог обслуговування, що дозволяє підвищити надійність системи та якість проведення ТО; при її розв'язанні розроблено способи обчислення допусків та умови виключення безперспективних варіантів в процедурах послідовного аналізу.

6. Дістали подальшого розвитку:

- моделі оптимізації надійності та ефективності багатофункціональних систем в багатокритеріальній постановці;

- багаторівневі моделі оптимізації надійності складних систем, які виникли з практичних потреб забезпечення тривалих термінів активного існування КА, систем КА та побудові систем управління, і, згідно з принципом різнотипності, дозволяють об'єднувати різні оптимізаційні моделі, критерії оцінки та способи оптимального резервування при реалізації підсистем;

- методика забезпечення рівноміцного проектування при створенні та дослідженні складних систем з ВЦВ, в якій використовуються розроблені моделі та алгоритми оптимізації надійності, що є базовими при розв'язанні задач проектування КА з тривалим терміном активного існування;

- моделі та методи для аналізу джерел ризиків у ПС: математична модель та алгоритм оптимізації кредитного ризику банків, динамічні багатофакторні моделі оцінювання та прогнозування фінансових показників та ризику цінних паперів, формалізовано задачу класифікації та виявлення шахрайських транзакцій у ПС, для її розв'язання розроблено алгоритм на основі самоорганізуючих карт Кохонена;

- оптимізаційні моделі для задачі вибору складу ЛОМ за критерієм мінімізації інформаційного обміну між робочими станціями у її складі, задачі оптимізації топології зв'язку між функціональними комунікаційними вузлами мереж передачі даних та адаптерами в окремих підсистемах розподілених інформаційних систем, запропоновані й обґрунтовані алгоритми для їх розв'язання, що дозволило оптимізувати склад ЛОМ та топологію зв'язків між елементами мережі.

7. Аналіз з системних позицій проблем забезпечення регіональної безпеки та безпеки складних систем з ВЦВ, що є об'єктами критичної інфраструктури, виявив необхідність поєднання та узгодження централізованих довгострокових програм планування інвестицій та використання ресурсів, спрямованих на підвищення безпеки та екологічної стабільності регіону, з локальними програмами окремих підприємств. Вперше розглянуто та формалізовано в класі моделей дискретного монотонного програмування задачу мінімізації інтегрального регіонального ризику з урахуванням обмежень на ресурси.

8. З системних позицій обґрунтовано необхідність розробки СППР як системоорганізуючого середовища для забезпечення наскрізної підтримки стадій ЖЦ складних систем з ВЦВ, вказані особливості архітектури СППР, поєднання бази взаємопов'язаних моделей та алгоритмів, бази знань та інформаційної підтримки в рамках інтегрованого програмного середовища, що забезпечує можливість передачі проектних рішень та досвіду між суміжниками, відповідальними за розробку проектів, та організаціями, що експлуатують системи.

Запропоновані моделі та алгоритми, інтегровані в інформаційне і програмне забезпечення та сценарії діалогової системи планування ТО, СППР ”ДІСОН”, ”САЛЮТ”, ”СПРУТ” та інші, що впроваджені у виробництво і навчальний процес.

Таким чином, у дисертаційній роботі розроблено наукові основи забезпечення надійності складних систем з ВЦВ та підтримки довготривалих термінів їхнього функціонування на всіх стадіях ЖЦ. Сформована концепція створення математичних моделей і алгоритмів з використанням принципу різнотипності може використовуватися: при дослідженні різноманітних унікальних складних систем, зокрема багаторівневих ієрархічних систем, систем з багатьма станами тощо; при аналізі ризиків та обґрунтуванні вибору різнотипних систем захисту елементів критичної інфраструктури; при формалізації та вирішенні проблемних задач, що не розв'язуються стандартними методами.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

Модели и алгоритмы оптимизации надежности сложных систем / Волкович В.Л., Волошин А.Ф., Заславский В.А., Ушаков И.А./ Под ред. академика В.С. Михалевича. - К.: Наукова думка, 1992. - 312 с.

Проектирование надежных спутников связи / Афанасьев В.Г., Верхотуров.В.И., Заславский В.А., Зеленцов В.А., Исляев Ш.Н., Копелев В.Б., Маслов А.Я., Миронов А.Н., Франчук О.В. /Под ред. академика М.Ф. Решетнева. - Томск: МГП "РАСКО", 1993. - 221с.

Заславський В.А. Ризик та безпека природних та техногенних систем // Соціальні ризики та соціальна безпека в умовах природних та техногенних надзвичайних ситуацій та катастроф / Відп. ред. В.В. Дурдинець, Ю.І.Саєнко, Ю.О.Привалов. - К.: Стилос, 2001. - Т. 1. - С. 189-191.

Заславский В.А. Мониторинг и анализ рисков в платежных системах // Соціальні ризики / Відп. ред. Ю.І.Саєнко, Ю.О.Привалов. - К.: ПЦ ”Фоліант”, 2004. - Т.2. - С. 224-270.

Заславский В.А. Последовательный анализ вариантов в многоуровневых задачах оптимизации надежности сложных систем // Вестник Киевского ун-та. Моделирование и оптимизация сложных систем. - 1988. - Вып.7. - С.72-77.

Заславский В.А, Франчук О.В. Оптимальное резервирование сложной системы при двух типах неработоспособных состояний элементов // Вестник Киевского ун-та. Моделирование и оптимизация сложных систем. - 1989. - Вып. 8. -С. 64-68.

Заславский В.А., Франчук О.В. Оптимальное резервирование многофункциональной системы с учетом нескольких критериев // Вестник Киевского ун-та. Моделирование и оптимизация сложных систем. - 1990. - Вып. 9. - С. 78-81.

Заславский В.А, Франчук О.В. Опыт использования средств ОС РВ для построения диалоговых систем оптимизации на базе СМ ЭВМ // Управляющие системы и машины. - 1990. - №3. - С.63-71.

Заславский В.А, Шаламанов В.М. Оптимизация состава локальных вычислительных сетей для распределенных информационных систем // Автоматика. - 1990. - № 5. - С.62-69.

.Алгоритм оптимального планування технiчного обслуговування елементів мережi зв'язку / Волкович С.В., Заславский В.А, Зеленцов В.О., Франчук О.В //Вiсн. Київськ. ун-ту. Сер. фіз.-мат. науки. - 1991. - Вип.1. - С. 28-33.

Заславський В.А., Шаламанов В.М. Оптимізація топології зв'язку мiж вузлами мереж передачi даних i адаптерiв локальних обчислювальних мереж // Вiсн. Київськ. ун-ту. Сер. фіз.-мат. науки. - 1992. - Вип. 4. - С. 12-17.

Заславський В.А., Гужевий В.С. Застосування методу нечітких шляхів та перетинів для оцінки ефективності складних систем // Вісн. Київськ. ун-ту. Сер. фіз.-мат. науки. - 1996. - Вип.1. - С. 201-212.

Заславский В.А., Каденко И.Н., Сахно Н.В. Методологические аспекты обеспечения безопасности сложных технических объектов в условиях ограниченных ресурсов (Сообщение 2)// Ядерная и радиационная безопасность. - 2000. - №4. - С. 33-41.

Заславський В.А. Обчислення показника ефективності космічного апарату зв'язку на етапі проектування //Вісн. Київськ. ун-ту. Сер. кібернетика. - 2000. - Вип.1. - С. 74-79.

Заславський В.А. Проблеми створення систем управління моделями в СППР // Вісн. Київськ. ун-ту. Сер. кібернетика. - 2001. - Вип. 2. - С. 32-37.

Процедуры комплексирования компонент информационных технологий экспериментальных исследований летательных аппаратов / Заславский В.А., Зинченко В.П., Муха И.П., Куляс А.И., Зинченко Н.П. // Комп'ютерні засоби, мережі та системи. - К.: Ін-т кібернетики ім. В.М.Глушкова НАНУ, 2002. - №1. - С. 92-103.

Заславський В.А., Бірюков Д.С. Застосування генетичних алгоритмів при оптимізації надійності складних систем // Вісн. Київськ. ун-ту. Сер. фіз.-мат. науки. - 2003. - Вип. 1. - С. 171-177.

Заславський В.А. Оптимізація інтегрального регіонального ризику // Вісн. Київськ. ун-ту. Сер. фіз.-мат. науки. - 2004.- Вип. 2. - С. 228-239.

Заславський В.А., Каденко І.М., Сахно Н.В. Проблеми планування та організації проведення робіт при відновленні та продовженні ресурсу елементів складних систем з використанням методів неруйнівного контролю // Вісн. Київськ. ун-ту. Сер. кібернетика. - 2003. - Вип. 4. - С. 19-25.

Заславский В.А., Григоров А.В., Дидковская Б.В. Динамические многофакторные модели оценивания и прогнозирования финансовых показателей и риска ценных бумаг // Кибернетика и выч. техника. - 2004. - Вып. 145. - С.78-87.

Заславский В.А., Ненахов Э.И., Стрижак А.А. Оптимизация кредитного риска коммерческого банка //Теорія оптимальних рішень. -К.: Ін-т кібернетики ім. В.М.Глушкова НАНУ, 2005. - С.120-126.

Заславський В.А. Принцип різнотипності при дослідженні складних систем з високою ціною відмови // Вісн. Київськ. ун-ту. Сер. військово-спеціальні науки. - 2006. - Вип. 12-13. - С.11-14.

Заславський В.А., Стрижак А.А. Применение самоорганизующихся карт для выявленния мошеннических транзакций в платежной системе // Проблемы управления и информатики. - 2006. - №6. - С. 128-141.

Заславський В.А. Принцип різнотипності та особливості дослідження складних систем з високою ціною відмови //Вісн. Київськ. ун-ту. Сер. фіз.-мат. науки. - 2006. - №1. - С. 136-147.

Доп. а.с. №318112 к а.с. №287938 //Жуков В.Н. Сурков В.Д. Заславский В.А., Анфалов В.И. (СССР). - №4513552; Заявлено 03.02.89., зарегистрировано в Государственном реестре изобретений СССР 03.09.90.

Заславский В.А., Каденко И.Н. Роль и место методов неразрушающего контроля для обеспечения надежности и долговечности сложных систем с высокой ценой отказа // Неразрушающий контроль. - 1999. - №1. - С. 15-22.

Заславский В.А., Шаламанов В.М. Оптимизация на топологията на специален клас комуникационни мережи // Техническа мислъ. - 1991. - №4. - С. 33-38. (Болгарія).

Zaslavsky V., Strizak A. Credit card fraud detection using self-organizing maps //Information & Security. - 2006. - Vol. 18. - P. 48-63.

Заславский В.А Многоэтапная оптимизационная модель задачи водного менеджмента бассейна реки // Мир информац. технологий. - 2005. - №2. - С. 18-22.

Заславский В.А., Шаламанов В.М. Интеллектуальная среда для разработки информационно-вычислительных систем решения задач оптимального проектирования // Тез. докл. II Всесоюз. конф. "Искусственный интеллект- 90". - Минск, 1990.- Т.3.-С. 109-112.

Афанасьев В.Г., Заславский В.А., Зеленцов В.А., Чистов И.В. Распределение функциональных задач по уровням иерархии системы технического обслуживания и ремонта сети // Тез. докл. 16-й Всесоюз. школы-семинара по вычислительным сетям. - Москва - Винница, 1991. - Ч. 2. - С. 3-8.

Zaslavsky V., Shalamanov V., Tzolov E.G. Complex structure optimization and control of distributed information systems based on local-wide area network // Proc. 15-th IFIP Conf. System modeling and optimization. - Zurich (Switzerland), 1991. - P.423-433.

Volkovitch V., Franchuk O., Zaslavsky V. A decision making support system for marketing “SPRUT” // Proc. conf. “AFCEA - Europe Sofia Seminar. Information Infrastructure for free Market Societies in Transition”; Eds.V.M.Shalamanov, T.D.Tagarev, - Sofia(Bulgaria), 1995. - P.55-56.

Zaslavsky V.A. Discrete programming decision model for risk assessment // The 8-th Int. Conf. Quantitative Methods for the Environmental Sciences.- Innsbruck (Austria), 1997.- P.50-51.

Макара О.В., Заславський В.А. Динамічні ендогенні моделі та методи оптимізації інвестицій в двосекторній економіці // Пр. Міжнар. конф. ”Питання оптимізації обчислень”. - К.: Ін-т кібернетики ім.В.М.Глушкова НАНУ. - 1997. - С. 175-179.

Заславський В.А., Каденко І.М., Сахно Н.В. Деякі підходи до забезпечення надійності при експлуатації внутрішніх силових електромереж АЕС // Матеріали науково-теоретичної конф., присвяченої 165-річчю університету “Київський університет як осередок національної духовності, науки, культури” (Природничі науки). - К.: ВЦ “Київський університет”, 1999. - С. 5-10.

Kadenko I., Zaslavskii V., Sakhno N. Application of the complex NDT approach for inspection of NPP power system //Proc. Int. Symposium on Nondestructive Testing Contribution to the Infrastructure Safety Systems in the 21^st Century. - Torres (Brazil), 1999.- Р.2004-2008.

Заславський В.А., Каденко І.М., Сахно Н.В. Моделі та алгоритми прийняття рішення при відновленні ресурсу елементів складних систем із застосуванням методів неруйнівного контролю // Int. Conf. “Prediction and decision making under uncertainties” (PDMU-2001). - Kyiv, 2001.- P.82-83.

Заславський В.А. Системний аналіз ризиків у платіжних системах // Int. Workshop “Prediction and Decision Making under Uncertainties” (PDMU-2004), Ternopil, 2004.- С.135.

Zaslavsky V.A. Transaction risk in payment systems // Int. Ukrainian-Polish Workshop “Problems of Stochastic and Discrete Optimization”. - Kanev, 2005. - P. 105-107.

Заславський В.А. Дослідження складних систем з високою ціною відмови// Матеріали 12-ї Міжнародної конференції з автоматичного керування (АВТОМАТИКА-2005). - Харків: НТУ”ХПІ”, 2005. - Т.1. - С. 16-17.

Zaslavskу V. Regional risk analyses and optimization // Int. Symposium ”Environment-Economy-Education“, Moscow Plekhanov Russian Academy of Economics, University of Konstanz, The Foundation “Environment and Living” at the University of Konstanz.- Moscow, 2005.- Р.69-73.

АНОТАЦІЯ

Заславський В.А. Дослідження складних систем з високою ціною відмови. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 01.05.04 - системний аналіз i теорія оптимальних рішень. - Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Київ, 2006.

Дисертація присвячена розробці та удосконаленню оптимізаційних математичних моделей, алгоритмів та спеціалізованого програмного забезпечення СППР для фундаментального вирішення комплексної науково-прикладної проблеми - забезпечення високої надійності та підтримки довгострокових термінів функціонування складних систем з високою ціною відмови, таких як космічні апарати, стартові комплекси, банківські та платіжні системи, тощо.

Запропоновані елементи методології дослідження складних систем з високою ціною відмови дозволили визначити їх основні характеристики, сукупність та специфіку взаємопов'язаних проблемних задач: оптимального резервування, формування різнотипного комплексу методів неруйнівного контролю, планування технічного обслуговування, ризик-менеджменту, що виникають при науково-технічному супроводі стадій їхнього життєвого циклу. Сформована концепція розробки математичних моделей та оптимізаційних алгоритмів ґрунтується на основних принципах системного аналізу та принципі різнотипності - цілеспрямованому застосуванні різних за своєю природою компонентів (систем, елементів, алгоритмів), що виконують однакові функції, їх одночасне поєднання та взаємодія виключає можливість відмов елементів із загальної причини і забезпечує вирішення проблеми високонадійного довготривалого функціонування систем.

Розроблені моделі та алгоритми утворюють науково-методичні основи підвищення надійності систем з високою ціною відмови на стадіях життєвого циклу, використані при створенні програмного забезпечення СППР та впроваджені при проектуванні та експлуатації.

Ключові слова: складні системи з високою ціною відмови, принцип різнотипності, оптимальне резервування, технічне обслуговування, неруйнівний контроль, ризик-менеджмент, моделі та методи прийняття рішень.

АННОТАЦИЯ

Заславский В.А. Исследование сложных систем с высокой ценой отказа. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 01.05.04 - системный анализ и теория оптимальных решений. - Киевский национальный университет имени Тараса Шевченко, Киев, 2006.

Диссертация посвящена решению комплексной научно-прикладной проблемы обеспечения высокой надежности и длительных сроков функционирования сложных систем с высокой ценой отказа, - уникальных многоуровневых иерархических систем таких, как космические аппараты и их системы, стартовые комплексы, АЭС, платежные системы и т.п.

Проведенный анализ современного состояния теории и практики обеспечения надежности сложных систем показал, что методологические аспекты разнотипности в существующих системных исследованиях учитывается недостаточно. Вместе с тем, они должны учитываться как один из основополагающих принципов при построении и совершенствовании систем с высокой ценой отказа, проведении междисциплинарных исследований с целью повышения их надежности и продления сроков функционирования за счет исключения возможности повторения отказов по общей причине.

Предложенные элементы методологии исследования сложных систем с высокой ценой отказа позволили определить их особенности, совокупность и специфику взаимосвязанных проблемных задач, которые возникают при их научно-техническом сопровождении на стадиях жизненного цикла. В силу уникальности таких систем при их исследовании не могут быть применены универсальные подходы, поэтому возникает необходимость разработки и использования новых принципов, математических моделей и оптимизационных алгоритмов.

При исследовании систем с высокой ценой отказа сформулирован принцип разнотипности, который при разработке совокупности оптимизационных математических моделей и алгоритмов для проблемных задач проектирования и эксплуатации систем конкретизируется в механизмах формирования разнотипных альтернативных вариантов, целенаправленное построение которых обеспечивает позитивный интеграционный эффект при решении задач.

Разработаны оптимизационные математические модели и алгоритмы решения задач однотипного и разнотипного резервирования для систем, элементы которых допускают два типа отказов, оптимизации монотонных систем на основе минимальных сечений, оптимизации эффективности систем с распределенной сетью функционально-связанных подсистем, которые используются на всех этапах реализации принципа равнопрочности при проектировании космических аппаратов.

Разработана многоэтапная дискретная оптимизационная модель для задачи планирования построения территориально-распределенной системы водоочистных сооружений речного бассейна с применением разнотипных технологий очистки и их комбинаций, которая является авторским подходом при управлении качеством водных ресурсов.

Разработаны однокритериальные и многокритериальные модели оптимизации комплекса разнотипных методов неразрушающего контроля для выявления дефектов в элементах сложных систем, а также оптимизационные алгоритмы, учитывающие специфику задач. Их использование позволяет оптимизировать состав приборной базы неразрушающего контроля, используемой для оценки параметров технического состояния наземного технологического оборудования стартовых комплексов, а также снизить затраты на создание постоянно действующей системы мониторинга технического состояния.

Разработана математическая модель и алгоритм решения задачи планирования технического обслуживания разнотипных элементов территориально-распределенной системы с учетом системных ограничений на ресурсы, требований по обслуживанию, что позволило увеличить надежность системы и качество планирования технического обслуживания.

При анализе источников риска в платежных системах разработаны: математическая модель и алгоритм оптимизации кредитного риска банка; динамические многофакторные модели оценивания и прогнозирования финансовых показателей и риска ценных бумаг; формализована задача классификации и выявления мошеннических транзакций в платежной системе, для ее решения разработан алгоритм, на основе самоорганизующихся карт Кохонена.

Разработанные модели и алгоритмы образуют научно-методические основы повышения надежности систем с высокой ценой отказа на стадиях жизненного цикла, используются при разработке программного обеспечения СППР и внедрены при проектировании и эксплуатации сложных систем.

Ключевые слова: сложные системы с высокой ценой отказа, принцип разнотипности, оптимальное резервирование, техническое обслуживание, неразрушающий контроль, риск-менеджмент, модели и методы принятия решений.

ABSTRACT

Volodymyr A. Zaslavskyy, Investigation of complex systems with high cost of failure. - Manuscript.

Dissertation for obtaining doctoral degree in technical sciences, speciality 01.05.04 - system analysis and optimal decisions theory. - Kyiv Taras Shevchenko National University, Kyiv, 2006.

Dissertation is dedicated to the development and improvement of optimizational mathematical models, algorithms and specialized DSS software to solve a complex scientific and applied problems consisting in provision of highly reliable long terms operation of complex systems with high cost of failure.

The methodological elements developed for complex systems high cost of failure allowed to define their main features and specify interconnected problems for their life cycle stages. Optimal redundancy allocation problem, formation of various types of complexes of nondestructive examination methods, system maintenance and risk management are considered and solved. Concept of mathematical models and optimization algorithm development that is based on system analysis principles and type-variety principle is presented. Type-variety principle consists in goal-oriented use of different components (systems, elements, algorithms) that execute the alike functions, and their joint use and interaction eliminates the possibility of common cause failure. This approach allows increasing system reliability level and operation time.

Developed models and algorithms provide scientific and methodological basis (framework) to increase reliability of complex systems with high cost of failure for life cycle stages. They are being in DSS for different problem areas and have been implemented in design and exploitation of complex systems (satellites, land base launch systems, nuclear power plants, banks and payment systems, etc.).

Key words: complex systems of high failure cost, type-variety principle, redundancy allocation, system maintenance, nondestructive control, risk management, decision-making models.

Размещено на Allbest.ru