CLAIM – научно-образовательный кластер

Филиппович Андрей

СИТУАЦИОННЫЕ ЦЕНТРЫ:
ОПРЕДЕЛЕНИЯ, СТРУКТУРА И КЛАССИФИКАЦИЯ

Содержание

Ситуация. Ситуационная система

Классификация ситуационных систем

Ситуационный центр и его структура

Классификация СЦ

Литература

Ситуация. Ситуационная система

В России на сегодняшний день наблюдается резкое увеличение интереса к ситуационному подходу в различных сферах человеческой деятельности: в крупных предприятиях создаются ситуационные комнаты и центры для анализа работы подразделений и филиалов; в аналитических центрах используются методы ситуационного моделирования для прогнозирования событий и реинжиниринга; в образовательных учреждениях активно внедряются методы ситуационного обучения. Активное развитие этого направления привело к расширению класса ситуационных систем и существенному изменению терминологии. Такие понятия как ситуационный центр (СЦ) и ситуационное моделирование стали столь многозначными, что приводят в замешательство даже специалистов. Об этом ясно свидетельствует прошедшая в феврале 2003 г. конференция "Ситуационный центр – как инструмент моделирования процессов для подготовки специалистов". Статья представляет собой попытку создания классификации ситуационных систем и выделения их отличительных черт.

Необходимо отметить причины, приведшие к свободному использованию терминологии ситуационного подхода. Во-первых, СЦ использовались, в основном, в государственных структурах и крупных корпорациях, т.к. на их создание требовались значительные ресурсы. Заместитель председателя комитета по безопасности относит СЦ к одному из трех видов ИПС, которые принято считать "сверхоружием XXI века" [Волковский, 2000]. В связи с этим описания ситуационных центров носили конфиденциальный характер, что привело к отсутствию устоявшихся научных терминов и широко известной литературы по СЦ. Во-вторых, организации стремятся повысить свой имидж за счет создания СЦ [Скворцов – СЦПиР, 2002]. Руководители, располагающие стратегическим ситуационным центром, получают преимущество перед конкурентами при планировании продвижения на новые сектора рынка, планированию долгосрочной ценовой и товарной политики и т.д. [Яковенко, 1998; Горшенин, 2000]. Это все привело к тому, что возникла тенденция именовать ситуационными центрами все системы, в которых, так или иначе, фигурирует понятие ситуации.

Чтобы дать определение ситуационной системы, необходимо предварительно разобраться с понятием ситуации. Само слово используется повседневно в самых различных аспектах и порой не отделимо от таких понятий как состояние, событие, процесс, положение и т.д. Основоположники ситуационного управления Клыков [Клыков, 1974а] и Поспелов в своих ранних работах явно отождествляют ситуацию с состоянием. Под ситуацией (дискретной совокупностью) понимается множество транзактов (оперативных элементов), расположенных в определенных точках статической системы [Поспелов, 1972]. Позднее авторы расширяют понятие, добавляя в него информацию о связях между объектами: "текущая ситуация — совокупность всех сведений о структуре объекта и его функционировании в данный момент времени" [Поспелов, 1986]. Все сведения подразумевают также причинно-следственные связи, которые могут выражаться множеством последовательных событий или процессов. В этом смысле ситуация кардинально отличается от состояния и события, которые могут соответствовать только одному моменту времени.

Рис. 1. Классификация ситуаций.

Некоторые авторы, пытаясь отделить ситуацию от состояния, рассматривают ее как синоним слова взаимосвязь [Цаленко, 1989]. Другие исследователи этого вопроса представляют ситуацию как некое обобщающее понятие. На рис.1. приведена классификация ситуаций, представленная в работе [Падучева, 1985].

Такой подход является довольно спорным и противоречивым, но, тем не менее, указывает основные элементы, которые могут быть использованы для определения ситуации. Исходя из этого, можно выделить два важных свойства ситуации: множественность и неоднородность исходных данных. Важно отметить, что ситуация всегда представляет собой некую оценку (анализ, обобщение) множества данных. Более того, эта оценка является субъективной, т.к. она зависит от средств и методов обобщения конкретного человека (человеко-машинной системы).

Суммируя все приведенные формулировки, ситуацию можно определить следующим образом: Ситуация системы есть оценка (анализ, обобщение) совокупности характеристик объектов и связей между ними, которые состоят из постоянных и причинно-следственных отношений, зависящих от произошедших событий и протекающих процессов.

Обобщенное описание (отображение) системы с помощью ситуаций называется ситуационной моделью (СМ). В связи с этим все ситуационные системы можно называть системами ситуационного моделирования (ССМ). Сокращенное название этого класса систем более благозвучно, чем "СС", и отличается от часто используемых аббревиатур таких терминов как семиотическая система, семантическая и ситуационная сети.

Довольно часто СМ ошибочно называют имитационной, приравнивая тем самым ситуационное моделирование к имитационному. Если система только отображает информацию, и понимание ситуации складывается исключительно у субъекта, то она (система) не отличается от следящих систем. Любую программу, где создается модель, или устройство, которое транслирует реальные объекты, можно назвать ССМ, СЦ или ситуационной комнатой.

Для сужения класса рассматриваемых систем введем следующее определение: под ССМ понимается комплекс программных и аппаратных средств, которые позволяют хранить, отображать, симулировать (имитировать) или анализировать информацию на основе СМ.

Классификация ситуационных систем

По назначению ССМ можно разделить на три основных класса: системы ситуационного отображения информации (ССОИ), системы динамического моделирования ситуаций (СДМС) и аналитические ситуационные системы (АСС). Необходимо отметить, что СДМС должна иметь возможность отображения СМ и, следовательно, может содержать ССОИ как одну из своих компонент. Однако для реализации СДМС не всегда требуются отображение СМ на экране коллективного пользования, эффективные алгоритмы декомпозиции модели, использование когнитивной графики и т.д.

ССОИ можно разделить на два подкласса: ситуационные центры наблюдения (отображения — СЦО) и ССОИ с удаленным доступом (распределенные —РССОИ). РССОИ являются относительно новым классом систем и в настоящее время активно развиваются. Примером может служить автоматизированная полиграфическая система Agfa Delano [Agfa, 2002]. Она позволяет наблюдать за всеми этапами выполнения заказов на печатную продукцию. При этом используется Internet/Intranet технологии, дающие доступ к информации не только верхнему руководителю и менеджеру заказа, но и заказчику, и любому потенциальному клиенту. Эффективность отображения на небольших экранах достигается за счет развитых механизмов декомпозиции и специально разработанных когнитивных элементов (изображений, анимаций). В перспективе класс РССОИ может пополниться развитыми ERP-системами и АСУ ТП.

Большинство существующих ССОИ представляют собой СЦО. Области применения таких ССОИ весьма разнородны, их примерами являются: система отображения информации в центре управления космическими полетами [Милицин, 1982]; система наблюдения за космической обстановкой [Филиппович Ю., 1991]; передовая радарная цифровая система анализа изображений ADRIES, предназначенная для автоматизации задач тактической разведки, оценки военной обстановки, опознавания целей и способная интерпретировать возможные военные ситуации по совокупности радиолокационных изображений, параметров обнаруженных состояний боевой техники, априорной топографической информации типа карт или баз данных о характеристиках местности и т.п.[Филиппович Ю., 1992]; система для опознавания военных кораблей по силуэту [Филиппович Ю., 1992]; системы специального назначения [Stuart, 1990; Vollmuth, 1991]; системы контроля за аппаратурой сотовой связи [Motorola, 2000] и др.

Типичными для ситуационных систем отображения информации являются задачи наблюдения на достаточно большом ареале земной поверхности; управления (навигации) динамическими объектами в указанных средах; наблюдение (управление) за сложными технологическими процессами (например, на атомных электростанциях); управление сложными транспортными узлами.

Основная задача СЦО — строить изображения ситуаций, возникающих в предметной области, на основе которых оперативный состав принимает управляющие решения в рамках определенных задач. СЦО характеризуются:

— необходимостью создавать информационные модели и изображения весьма сложных, комплексных, динамических ситуаций реального мира, представлять эти изображения оперативному составу;

— наличием оперативного состава (коллектива потребителей графической информации), решающего на основе представленной модели визуализации ситуации некоторую совокупность задач;

— расположением в ситуационных залах управления (наблюдения, навигации), построенных на основе мощной вычислительной среды и имеющих в большинстве случаев стационарный характер.

Специально разработанных СДМС в настоящее время практически не существует, поэтому вместо них адаптируют и используют другие классы систем. В связи с этим СДМС можно разделить на два класса: специализированные и адаптированные. Для динамического моделирования (имитации) ситуаций можно использовать два подхода: первый — задание исходных данных и последующий анализ возникающих ситуаций в ССОИ или АСС; второй — представление ситуаций, их взаимосвязей и очередности возникновения с помощью систем имитационного (динамического) моделирования. К адаптированным системам, реализующим первый подход, можно отнести экспертные системы мониторинга (ЭС реального времени). Примером может служить ЭС GenSym G2, которая в своем составе имеет модуль генерации исходных данных. Для воплощения второго подхода лучше всего использовать событийно-ориентированные или комбинированные системы имитационного моделирования (PowerSim).

К АСС можно отнести системы ситуационного управления (ССУ), некоторые автореферирующие системы, аналитические ситуационные центры (АСЦ) и ЭС мониторинга. ССУ реализуют принцип ситуационного управления, который кратко можно сформулировать так: количество состояний системы велико; число возможных решений и ситуаций ограничено; решение принимается в зависимости от ситуации; необходимо на основании исходных данных определить ситуацию и принять соответствующее решение. Более подробно о ССУ можно узнать из [Поспелов, 1986].

Не все автореферирующие программы можно считать аналитическими. Для этого они должны не только обобщать информацию, но и оценивать ее. Среди них можно выделить статические, динамические и многопоточные системы. Многопоточные приложения работают в реальном режиме времени и анализируют информацию из большого количества разнородных источников информации. По своим задачам и функциям они приближаются к ЭС реального времени.

АСЦ является системой оперативной аналитической обработки большого количества взаимосвязанной информации. На современном рынке представлен целый класс аналитических систем, но в отличие от ситуационных центров, эти системы позволяют анализировать небольшое количество связанных параметров [Зырянов,1999а,б].

Рис.2. Классификация ситуационных систем.

Ситуационный центр и его структура

Дать четкое определение термину ситуационный центр довольно сложно. В самом общем виде ситуационным центром (комнатой или залом) можно назвать помещение, где наблюдается текущая или анализируется возможная ситуация. Однако при таком подходе любую комнату, в которой находится наблюдатель и телевизор, передающей новости о ситуации в стране, можно считать ситуационным залом. Если, в комнате имеется еще радио, телефон, факс, компьютер и географическая карта, то помещение можно назвать персональным СЦ.

Некоторые примеры СЦ, построенных по этому принципу, были продемонстрированы на февральской конференции в РГГУ. Под СЦ понималась лекционная аудитория, в которой имелся проектор, большой экран и сенсорная панель для управления компьютером. Программной средой явилась специально разработанная система графического моделирования движения самолетов. Лектор конструировал самолет из различных деталей и испытывал его в различных экстренных ситуациях. Другой СЦ, в отличие от первого, имел множество источников информации. В комнате администратора вычислительной техники располагалось два-три десятка телевизоров, демонстрирующих ситуации в лабораториях компьютерной техники. Еще один пример СЦ можно обнаружить в архиве документов ИПС "Апорт". Ситуационный центр (комната) представляет собой помещение, в котором тестируются кандидаты на работу. Ведущий (сотрудник фирмы) описывает возможные рабочие ситуации и просит кандидата представить их, проанализировать и принять решение. Этот пример иллюстрирует СЦ, в котором отсутствует не только ССМ, но и специализированное техническое обеспечение.

Несмотря на некую упрощенность описанных СЦ, они могут быть представлены достаточно эффектно. Для этого им необходимо иметь современную презентационную технику и стильный дизайн помещения. С этой точки зрения можно сформулировать "техническое" определение СЦ: СЦ — помещение, оснащенное мощной и современной презентационной техникой.

Еще одной крайностью является "программное" определение: СЦ — программная и техническая среда, которая позволяет проводить анализ с помощью множества различных программ и информационных технологий. Такие системы больше подходят под название центра поддержки принятия решения (ЦППР) или аналитического центра.

Все три рассмотренных определения имеют отличительную черту — они не рассматривают вопрос о том, кто или что формирует ситуации и осуществляет их анализ. В этом аспекте СЦ можно разделить на внешние и внутренние. Внешние СЦ служат технической или информационной средой, необходимой оперативному персоналу для оценки ситуации. Внутренние СЦ оперируют понятием ситуации на уровне отображения, моделирования, анализа или управления. Фактически внутренние СЦ автоматизируют обработку самой ситуации, а внешние — исходных данных, необходимых для ее выявления и анализа. Для дальнейшего рассмотрения примем следующее определение СЦ (внутреннего):

СЦ — совокупность программно-технических средств, научно-математических методов и инженерных решений для автоматизации процессов отображения, моделирования, анализа ситуаций и управления.

СЦ — совокупность различных ССМ, научно-математических методов и инженерных решений для автоматизации процессов управления.

Структура СЦ как любой АСУ включает различные виды обеспечения (программное, техническое, лингвистическое и т.д.). СЦ имеет 4 основных уровня: научно-математический, инженерный, программный и технический. Научно-математический уровень представляет собой совокупность научных теорий, методов, алгоритмов, исследований и разработок, необходимых для реализации других уровней. Он позволяет обосновать целесообразность создания СЦ, определить эффективность его функционирования, интегрировать разнородные компоненты, осуществлять правильное и своевременное исправление ошибок.

Инженерный уровень представляет собой конкретные решения в выборе и разработке аппаратно-программных средств. Он включает в себя необходимые технологические и конструкторские расчеты, модели технических устройств и помещений, спецификации программ, алгоритмы работы и т.д.

Программный и технический уровни содержат соответствующее обеспечение, необходимое для реализации поставленных на верхних уровнях задач и функций. Уровни включают в себя следующие обязательные компоненты:

— измерительная (сенсорная среда);

— информационная (ситуационная или имитационная) модель среды;

— среда информационной поддержки;

— среда аппаратной поддержки;

— среда визуализации;

— оперативный состав.

Под измерительной (или сенсорной) средой СЦ понимается совокупность аппаратно-программных средств, служащих для получения информации о состоянии проблемной среды. Это могут быть антенные системы, каналы связи, видео- и аудио-передачи, датчики и т.д. Главная задача измерительной среды — обеспечить адекватность информационной модели СЦ некоторому выбранному фрагменту реального мира.

Информационная (ситуационная или имитационная) модель среды представляет собой совокупность как минимум следующих компонентов [Гасов, 1990]: тематической составляющей, определяющей совокупность моделируемых понятий проблемной среды; пространственной составляющей, задающей пространственные отношения между объектами модели; графической составляющей, задающей отображение объектов модели в множество графических условных знаков (графических примитивов).

Среда информационной поддержки — это совокупность программ и информационных потоков, обеспечивающих функционирование информационной модели и среды визуализации СЦ. В первую очередь сюда входят ССМ, экспертные системы и системы имитационного моделирования. Характерной чертой любого СЦ является привязка ситуационной модели к местности, поэтому в состав могут входить геоинформационные системы. Например, в докладе [Фридман, 1999] рассматривается система поддержки принятия решения с использованием ситуационного моделирования на базе ГИС. Для оценки развития ситуаций могут быть использованы системы прогнозирования на базе нейронных сетей и генетических алгоритмов. Эффективность представления графической и текстовой может достигаться за счет использования фрактальной и когнитивной графики.

Среда аппаратной поддержки — это совокупность технических вычислительных средств, обеспечивающих функционирование среды информационной поддержки СЦ: ЭВМ, оргтехника, сетевое оборудование и т.д.

Среда визуализации — это совокупность экранов коллективного и индивидуального пользования, обеспечивающих информационный и командный интерфейс между человеком оператором и аппаратно-программной средой СЦ.

Оперативный состав — это коллектив специалистов, имеющий собственную внутреннюю организационную структуру. Цель оперативного состава — обеспечить решение совокупности штатных задач СЦ на основе анализа информационной модели ситуации реального мира, формируемой аппаратно-программной средой системы.

Классификация СЦ

При классификации приводятся примеры центров, многие из которых подходят только под определение внешних СЦ, т.е. не имеющих в своем составе ССМ. Разделение систем на классы осуществляется на основании некоторых характеристик или критериев. Некоторые классификации взяты из цитируемых источников и частично дополнены. Ситуационные центры можно классифицировать:

1) По составу ССМ:

— СЦ наблюдения (отображения);

— аналитические СЦ;

— полнофункциональные СЦ. Совмещают функции отображения, моделирования и анализа ситуаций.

2) По масштабу (в оригинале — по степени сложности, масштабу и решаемым задачам) [Шишов, 1998; Погодин, 1998]:

— Стратегические СЦ;

— Оперативные СЦ;

— Персональные СЦ.

Стратегический ситуационный центр решает сложные, масштабные, ответственные задачи, направленные на структурную и функциональную перестройку. Стратегические ситуационные центры настроены на объекты класса: отрасль, регион, крупное предприятие (холдинг), ведомство, сложный распределенный в пространстве процесс. Одним из примеров таких СЦ является центр стратегического моделирования IBS_CSM [Шатров – СЦПиР, 2002].

Оперативный ситуационный центр решает задачи автоматической свертки оперативной информации в ситуационную модель, дающую первому лицу возможность оперировать “модулями” своего бизнеса в реальном масштабе времени. Оперативные ситуационные центры настроены на объекты класса: предприятие (компания), задача, процесс, кампания, проект, крупная акция, однородная функция значительных масштабов (например, обеспечение работоспособности ретрансляционного оборудования магистрали связи).

Персональный ситуационный центр решает задачу экспресс-оценки ситуации, оперативного доступа к управляемому объекту и поддерживающий возможность первого руководителя всегда “быть в курсе” независимо от времени, места (и даже в известном смысле состояния) управляющего субъекта. Персональные ситуационные центры в определенном смысле индифферентны по отношению к масштабам управляемого объекта, их задачи, функции и состав определяются скорее субъектом, решающим, какая информация ему понадобится.

3) По размещению [Ильин – СЦПиР, 2002]:

— стационарные СЦ. Привязаны к конкретным помещениям, где происходит анализ ситуаций. Подавляющее большинство СЦ являются стационарными;

— мобильные СЦ. Разворачиваются на месте событий, в конкретном регионе. При локальном обсуждении можно использовать различные виды связи с интеллектуальными центрами и местными региональными структурами. Примером является Мобильный пункт управления для МЧС России [Добров – СЦПиР, 2002];

— виртуальные СЦ. В будущем, при улучшении каналов связи, мобильность СЦ может быть достигнута на программном уровне. При этом возможно увеличение мобильности не только технических средств, но и оперативного состава. Одним из прототипов такого СЦ может выступать виртуальная ситуационная комната для принятия решений в неопределенных и нестандартных ситуациях [Рыжов – СЦПиР, 2002].

4) По степени детерминированности решаемых задач. [Райков – СЦПиР, 2002]:

— слабо детерминированные. Детерминированность определяется степенью хаотичности ситуации, законченностью постановки задачи, информационной открытостью проблемы, стереотипностью обучающих примеров и прочими факторами. К задачам этого класса можно отнести стратегический и мотивационный контроллинг;

 © НОК CLAIM, 2006-2012. Замечания, вопросы и сведения об ошибках просим сообщать в форуме или присылать администратору сайта.