ISSN 1991-3087

Свидетельство о регистрации СМИ: ПИ № ФС77-24978 от 05.07.2006 г.

ISSN 1991-3087

Подписной индекс №42457

Периодичность - 1 раз в месяц.

Вид обложки

Адрес редакции: 305008, г.Курск, Бурцевский проезд, д.7.

Тел.: 8-910-740-44-28

E-mail: jurnal@jurnal.org

Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100
Яндекс.Метрика

Многоуровневое компьютерное моделирование эколого-экономических систем

 

Затик Ольга Сергеевна,

аспирантка Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники.

 

1.                  Введение

 

На сегодняшний день существует ряд систем, где неизмеримо высока ответственность в управлении и принятии решений. К этому классу систем, несомненно, относятся эколого-экономические системы (ЭЭС) территорий с ресурсодобывающим типом производства [1]. Базовая модель ЭЭС включают в себя участников таких типов как управляющие органы, экономические агенты (предприятия) и окружающая среда [2]. Управляющие органы заинтересованы в устойчивом развитии подведомственной им территории, которое предполагает достижение экономического роста вместе с сохранением или восстановлением экологического равновесия [1]. C целью интеллектуальной поддержки процесса управления и принятия решений применяются компьютерные эколого-экономические модели. В свою очередь, использование результатов компьютерного моделирования на практике способствует принятию обоснованных решений при разработке эффективных программ управления эколого-экономическими системами.

 

2. Особенности компьютерного моделирования ЭЭС

 

Специфика ЭЭС с точки зрения задач управления и компьютерного моделирования заключается в следующем:

1. Результаты деятельности управляемых субъектов многоаспекты [2] (имеются, как минимум, два уровня – «экономический» и «экологический»). Дополнительно в модели ЭЭС можно выделить такие уровни управления как «социальный» или «технологический».

2. Существенными, а во многом и решающими, выступают институциональные ограничения (нормативно-правовая база) деятельности предприятий и их взаимодействий с управляющими органами [2].

3. Для эффективного управления и соответственно адекватного моделирования ЭЭС необходимо регулярное получение достоверной и полной информации.

4. Интересы управляющих государственных природоохранных органов могут не совпадать с интересами предприятий в рамках задачи устойчивого развития территорий с ресурсодобывающим типом производства. Данный вопрос решается в рамках задачи эколого-экономического регулирования.

Компьютерные эколого-экономические модели, как правило, представляют собой результат эволюционного развития. Так изначальная концепция модели экономического роста может перейти в эколого-экономическую, затем в социо-эколого-экономическую, а в последствии пополнится новым блоком, например, отражающим активные инновационные технологические процессы [1].

Распишем различные подходы к анализу ЭЭС, как сложной системе, с точки зрения теории управления:

-                   управление эколого-экономическими и организационными системами, где учитывается не только результаты производственно-хозяйственной деятельности, но и состояние окружающей среды, обусловленное этими результатами;

-                   управление социально-эколого-экономическими, где считается, что на состояние социальной среды влияют результаты деятельности предприятия и состояние окружающей среды, с учетом техногенных воздействий;

-                   управление организационно-техническими системами, где учитывается результаты производственно-хозяйственной деятельности и результаты анализа технологических процессов. Если на каком-то этапе компьютерного моделирования «отбросить окружающую среду и не учитывать ее состояния, то получим структуру системы управления, традиционную для теории управления организационными системами» [2].

Важно отметить, что компьютерная модель должна адекватно описывать процессы системы. Поэтому параметризация ее компонентов должна осуществляется на основе реальных и актуальных сведений, полученных, в частности, с баз данных информационно-аналитических систем предприятий, например, таких как геоинформационные системы (ГИС), экологические ГИС [3], системы управления производством, различные проблемно-ориентированные информационно-аналитические системы [4, 5], нормативно-правовая информационная база. При этом значения должны заполняться автоматически, и динамически обновляться как при запуске модели, так и по мере ее работы.

Перечисленные особенности ЭЭС требуют отдельного учета при выборе и адаптации методов и средств компьютерного моделирования. Обозначим две актуальные задачи: реализация возможности многоуровневого моделирования в инструментальной среде, и разработка алгоритмов и механизмов динамической параметризации компонентов компьютерной модели.

 

3. Адаптация среды моделирования с учетом специфики ЭЭС

 

В настоящей работе для компьютерного моделирования ЭЭС применяется метод компонентных цепей (МКЦ) [6]. Он позволяет реализовать принцип многоуровневого моделирования и решать задачу эколого-экономического регулирования [7]. В качестве инструментального средства используются среда моделирования МАРС [8], основанная на МКЦ. Данная среда адаптирована с учетом специфики задач управления и компьютерного моделирования ЭЭС. Предложены и реализованы следующие решения:

1) Многослойная структура редактора многоуровневых компьютерных моделей состоит из 4 слоев:

-                   визуального, предназначенного для управления и отображения результатов моделирования;

-                   компоненты логического слоя организуют алгоритмы функционирования ЭЭС и предназначены для имитационного моделирования;

-                   информационного, введенного с целью параметризации компонентов логического и схемного слоя в процессе имитационного и математического моделирования (специфика ЭЭС п.2). Компоненты информационного слоя представлены на логическом слое в виде соответствующего элемента типа «источник информации», который передает значения соответствующим компонентам логического и схемного слоя. Стоит отметить, что изменения состояния источника информации, в частности изменения в записях БД, инициализирует какое-либо событие, ресурсы в процессно-событийной модели на логическом слое.

-                   схемный слой определен для реализации моделей вычислительных компонентов. Модель компонента логического слоя формируется в виде компонентной цепи (КЦ) на схемном слое из компонентов, имеющих математическое описание в универсальном вычислительном ядре [9]. Важно подчеркнуть, что схемный слой разделили на уровни по количеству типов анализируемых факторов с целью реализации принципа многоуровневого моделирования. Базовыми уровнями схемного слоя являются «экономический» и «экологический». Так, например, для процесса очистки промстоков, возможно два подхода к анализу. Во-первых, функционально-стоимостной анализ и анализ эффективности организационно-технологический процессов с многофакторными векторными потоками в связях, во-вторых, анализ физико-химических процессов с многофракционными потоками в связях.

Наряду с изменениями в структуре редактора дополнения внесены и в компонентную базу среды моделирования МАРС. Для компьютерного моделирования эколого-экономических систем разработана соответствующая библиотека компонентов;

2) Алгоритм динамической параметризации компонентов компьютерной модели распишем по блокам:

Блок 1. Создать компонент и определить его информационную потребность, которая включает в себя перечень варьируемых параметров компонента (значение параметра обновляется с сервера данных) и соответствующий ему информационный ресурс (сервер данных, таблицы данных).

Блок 2. Настроить и создать соединение с серверами данных. Описать в системных файлах (TNS-файлах) идентификаторы ресурсов.

Блок 3. Сформировать информационную потребность компонента-клиента в виде SQL-запроса.

Блок 4. При необходимости определения информационного ресурса следует воспользоваться функциями окна данных.

Блок 5. Сформировать интерфейс запроса с параметрами для отображения на визуальном слое.

Блок 6. В режиме запуска приложения (run-time) выполнить запрос.

Блок 7. Получить значения на логический слой и передать соответствующему компоненту на схемном слое для вычислений. Для реализации предложенного алгоритма реализован соответствующий механизм.

3) Механизм динамической параметризации компонентов компьютерной модели обеспечивает автоматическую параметризацию во время запуска модели в соответствии с информационной подробностью компонентов. Передача сообщений между компонентом-клиентом (тип преобразователь - логический слой, приемник - визуальный слой) и компонентом-источником информации осуществляется с помощью механизма передачи сообщений. Для передачи сообщений в компоненте реализуют функции: формирования и отправления запроса; функция приема и обработки данных, либо обе эти функции. Принятые данные от компонента-источника обрабатываются и предоставляются пользователю для просмотра на визуальный слой, используются для инициализации событий, ресурсов на логическом слое и передаются для вычислений на схемный слой редактора моделей.

 

4. Заключение

 

Таким образом, предложены и реализованы в среде моделирования МАРС многослойная структура редактора, алгоритм и механизм динамической параметризации многоуровневых компьютерных моделей.

В свою очередь, среда моделирования МАРС рекомендована для выполнения многоуровневого компьютерного моделирования ЭЭС, так как обладает соответствующей для этого функциональной и компонентой базой. Для продвижения работы в производство оформлена методика многоуровневого компьютерного моделирования на примере эколого-экономической системы нефтегазового комплекса.

В заключении важно подчеркнуть, что использование результатов компьютерного моделирования на практике способствует принятию обоснованных решений при разработке эффективных программ устойчивого развития территорий с ресурсодобывающим типом производства.

 

Литература

 

1.                  Гурман В.И. Модели и методы теории управления // Тр. междунар. конф. «Программные системы: теория и приложения» Переславль-Залесский. - М.: Наука, Физматлит, 2004. - Т. 1. - С. 101-116.

2.                  Бурков В.Н., Новиков Д.А., Щепкин А.В. Модели и механизмы управления эколого-экономическими системами // Журнал «Проблемы управления». - М. - 2009. - № 1. – С. 2-7.

3.                  Затик О.С. Экологическая геоинформационная система для эффективного решения задач природоохранной деятельности ОАО «Сургутнефтегаз» // Вопросы геологии, бурения и нефтяных и газонефтяных месторождений Сургутского региона. Сб. науч. тр., Выпуск 6. М.: ЗАО «Издательство «Нефтяное хозяйство», 2006. – С. 266-270.

4.                  А.с. 2006612374 РФ. Программное обеспечение «Web-модуль ЭкоГИС «Химико-аналитический мониторинг ОАО «Сургутнефтегаз» / Затик О.С., Заика А.А., Шепелюк О.С. // Бюл. – 2006. – № 4(57). – С. 26.

5.                   А.с. 2006612375 РФ // Программное обеспечение «Web-модуль ЭкоГИС «Программа природоохранных мероприятий ОАО «Сургутнефтегаз» / / Затик О.С., Заика А.А. // Бюл. – 2006. – № 4(57). – С. 26.

6.                  Арайс Е.А., Дмитриев В.М. Моделирование неоднородных цепей и систем на ЭВМ. – М.: Радио и связь, 1982. – 160 с.

7.                  Балакина Э.В., Дмитриев В.М., Журавский Ю.А. Экономико-экологическое регулирование в процессе российских реформ. - Кемерово: КИПП, 1999. – 108 с.

8.                  Среда моделирования МАРС / В.М.Дмитриев и др. - Томск: В-Спектр, 2007. – 296 с.

9.                  Дмитриев В.М. Архитектура универсального вычислительного ядра для реализации виртуальных лабораторий / Дмитриев В.М. Шутенков А.В., Ганджа Т.В. // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. – 2004. - № 2. – С. 24 – 28.

 

Поступила в редакцию 17.04.2008 г.

2006-2018 © Журнал научных публикаций аспирантов и докторантов.
Все материалы, размещенные на данном сайте, охраняются авторским правом. При использовании материалов сайта активная ссылка на первоисточник обязательна.