Комплексный анализ и инфографическое моделирование энергетической безопасности функционирования системы человек — техника — среда

УДК 69:658.51

А.А. Волков, Э.К. Рахмонов

ФГБОУВПО «МГСУ»

КОМПЛЕКСНЫЙ АНАЛИЗ И ИНФОГРАФИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ СИСТЕМЫ ЧЕЛОВЕК — ТЕХНИКА — СРЕДА

Рассмотрена проблема безопасного функционирования системы человек — техника — среда (ЧТС) и ее компонентов в инфографической модели с энергетической точки зрения. Приведен комплексный анализ системы ЧТС при инфогра-фическом моделировании энергетически безопасного функционирования систем. Систематизированы элементарные инфографические модели при конфликтологическом подходе.

Ключевые слова: инфографические модели, энергетическая безопасность, функционирование системы, систематизация, конфликтологический подход.

С давних пор и до нашего времени люди не прекращают поиск и использование методов и моделей анализа и прогнозирования опасных и конфликтных ситуаций в разных видах деятельности. В процессе поиска и использования таких моделей целесообразно рассматривать три взаимосвязанных сущности (монады): человек, техника и среда, которые объединены в систему ЧТС. Их взаимосвязь и ее оптимизация с точки зрения решения задач энергетической эффективности и безопасности системы в целом существенно повышают надежность анализа и прогнозов возможных конфликтных ситуаций (энергоприоритетов), которые могут быть минимизированы или вовсе исключены. Каждую монаду сложной системы ЧТС анализируют в зависимости: от области функционирования этой монады; взаимосвязей и взаимодействия монад;

условий функционирования и способности каждой монады адаптироваться в сложной системе ЧТС;

своевременности получения информации о состоянии монады в системе ЧТС; заданной значимости монады в системе ЧТС; качества нагружения монады в системе;

своевременности принятия решения о направленности функционирования системы;

состояния и устойчивости монад при их взаимосвязи, взаимодействии, противодействии, воздействии, восприятии и передаче изменений в процессах жизненного цикла системы ЧТС;

перехода монад из одного жизненного цикла в другой; переустройства одной или нескольких монад в процессе функционирования и улучшения эффективности работы системы ЧТС;

инновационного использования технологии, методов и принципиального изменения структуры монад;

ВЕСТНИК 1/2013

1/2013

скорости адаптации монад и решения инновационных конфликтных вопросов;

сочетания и учета других разнородных аспектов функционирования монад [1].

Систематизация элементарных инфографических моделей такого конфликтологического подхода показана в табл. [2].

Базовым объектом исследования в инфографии является система человек — техника — среда (триада ЧТС), в которой в качестве локальных объектов исследования выступают отдельные компоненты этой триады (монады человек, техника и среда), а также их парные сочетания (диады человек — техника, человек — среда и техника — среда), рассматриваемые с точки зрения построения энергетически эффективной системы в целом.

Уровень моделирования Моделируемая сущность объекта Инфографическая модель объекта Варианты интенции или взаимодействия

1. Многофункциональный элементный Объект изучения, рассматриваемый как целое, без разделения на части (предмет, процесс, наука, практика, область деятельности и др.). Объект изучения инфографии и методологии Одноточка, или монада О 1.1. Воздействие О 1.2. Восприятие -ю 1.3. Передача 1.4. Изменение о*

2. Многофункциональный системный Взаимодействие двух монад любого вида. Простая система. Объекты изучения инфографии и системотехники Двухточка, или диада. О  а б Число вариантов диад равно сумме вариантов возможных соединений (размещений А п и сочетаний Стп) исходных монад: При т = 2 и п = 2 А п = 2 и С п = 2. тт Варианты диад: аа, бб, аб, ба Для каждого из четырех вариантов диады возможны три взаимодействия: 2.1. Направленное воздействие (управление или регулирование). оо 2.2. Взаимосвязь (цикл). охо 2.3. Противодействие оо

Продолжение табл.

Уровень моделирования

Моделируемая сущность объекта

Инфографическая модель объекта

Варианты интенции или взаимодействия

3. Многофункциональный комплексный

Взаимодействие простых систем и монад.

«Нагружение» системы управляющим воздействием монады (комплек-сирование). Реакция системы на управляющее воздействие («на-гружение») монады (афферента-ция).

Сложная система или «матрица». Объекты изучения инфографии и комплексотехники

Трехточка или «триада».

ОАП

а б в На исходном множестве монад «а», «б» и «в» (т = 3) определяют множество вариантов триад (п = 3) как сумму возможности соединений (размещений и сочетаний) исходных монад.

Исследованная выборка вариантов триад:

ааа, ббб, ввв, абв, авб, бав, бва, ваб, вба, абб, авв, баа, бвв, ваа, вбб.

Для каждого варианта триады возможны пять взаимодействий:

3.1. Последовательность направленных воздействий в трехточечном цикле

А

о-о

3.2. Разнонаправленная взаимосвязь монад

А

3.3. Нагружение системы воздействием управляющей монады

о

СмЧ}

3.4. Реакция системы и входящих в нее монад на управляющее воздействие

3.5. Потециально возможная, единовременно не реализуемая в полном объеме взаимосвязь компонентов триады

ВЕСТНИК

МГСУ-

1/2013

Окончание табл.

Уровень моделирования

Моделируемая сущность объекта

Инфографическая модель объекта

Варианты интенции или взаимодействия

4. Полифункциональный инфографиче-

Взаимодействие открытого множества компонентов мо но фу нкцио-нальных уровней моделирования при количестве монад п < 3. Объект изучения инфографии и топологии

Многоточечные логики размерности п < 3, включающие в себя сущности любого вида в количестве, отвечающем содержательной постановке задачи полифункционального моделирования

Примером полифункциональной базовой инфо-графической модели служит сложный комплекс «колесо реорганизации» (устройство, дезорганизация, переустройство, со-организация; УДПС); число монад п = 4.

Приведенное изображение «колеса реорганизации» не отражает взаимодействий нагружения и афферентации, реально существующих в этой ин-фографической модели

Инфографическое энергомоделирование на основе триады ЧТС позволяет выявить, нормировать и оптимизировать внутреннюю структуру явных и скрытых проявлений и их взаимосвязей в области конфликтологии систем [3, 4].

Человек в процессе своей деятельности (в зависимости от способности мыследеятельности) для комфортности и облегчения труда производит технику, сопоставимую со средой для их взаимосвязи в контакте с человеком, осуществляющим управление системой ЧТС.

В системе ЧТС человек ставит цель, планирует и контролирует процесс функционирования такой системы. Каждый вид взаимодействия в системе ЧТС с первоначальной точки зрения контролируем. Но в процессе работы системы ЧТС безопасность может выходить за рамки штатного режима [5—7].

Инфографическая модель ЧТС, в которой взаимосвязаны человек и техника в условиях воздействия среды всегда оставляет потенциальную возможность возникновения неопределенных заранее опасностей, анализ которых является предметом изучения наук конфликтологии, комплексной безопасности и жизнедеятельности человека с любой избранной точки зрения. Сложная система ЧТС при каждой своей взаимосвязи и взаимодействии монад системы встречается с инновационными конфликтами в рассматриваемой области. Правильное построение модели взаимосвязи монад человек, техника и среда зависит от следующих факторов (рис.):

мышление человека как управляющего и востребованного звена; инновационная потребность монады и адаптация системы к этой инновации; инновационная потребность системы и адаптация монады к этой инновации; выбор одной монады в качестве службы мониторинга для прогнозирования конфликтных ситуации и опасностей при функционировании системы;

неработоспособность монады (сбой) при ее функционировании в системе и др.

Инфографическая модель взаимосвязи диады человек — техника, которая нагружена воздействием монады «среда»

При взаимодействии человека и техники, нагруженном средой в системе ЧТС (см. рис.), недостаточный контроль правильности нормотворчества разрушает систему ЧТС. Такие разрушения впоследствии ведут к глобальному ущербу энергетической безопасности системы.

Каждая опасность имеет свои очаги и последствия. Для устранения этих опасностей и правильного функционирования монад в системе ЧТС нужно:

прогнозировать опасность (конфликтные состояния, несчастные случаи, аварийные состояния, повреждения и ущербы монад в системе ЧТС, катастрофы природной средой и др.);

выявлять источники опасностей и их последствия (низкий уровень мыс-ледеятельности и управляемости, психологические травмы; превышение предельных технических норм эксплуатации объекта; незащищенность объекта от катастрофических последствий и др.);

прогнозировать и обеспечивать ликвидацию последствий ущербов. Поэтому изучение правильности построения инфографических моделей, их взаимосвязи и взаимодействия позволяет избежать конфликтов и прогнозировать их опасные последствия с точки зрения энергетической безопасности системы в целом.

Библиографический список

1. Чулков В.О., Кузина О.Н. Функциональное моделирование строительного переустройства непроизводственных объектов // Вестник МГСУ 2012. № 9. С. 251—258.

2. Инфография. Том 1: Многоуровневое инфографическое моделирование. Серия «Инфографические основы функциональных систем» (ИОФС) / под ред. В.О. Чулкова. М. : СвР-АРГУС, 2007. 352 с.

ВЕСТНИК 1/2013

1/2013

3. Волков А.А. Активная безопасность строительных объектов в условиях чрезвычайной ситуации // Промышленное и гражданское строительство. 2000. N° 6. С. 34—35.

4. Волков А.А. Комплексная безопасность условно-абстрактных объектов (зданий и сооружений) в условиях чрезвычайных ситуаций // Вестник МГСУ 2007. № 3. С. 30—35.

5. Родин А.В., Рахмонов Э.К. Обеспечение организационно-технологической надежности и комплексной безопасности реконструируемых объектов // Методические подходы анализа технологических процессов строительного производства : науч.-техн. сб. М. : ЦНИИОМТП, 2002. № 2. С. 15—17.

6. Рахмонов Э.К. Этапы анализа конфликтов при реализации крупных международных строительных инвестиционных проектов (КМ СИП) // Интернет: новости и обозрение. Серия «Инфография в системотехнике». 2002. Вып. 3. С. 14—21.

7. Родин А.В., Рахмонов Э.К. Комплексная безопасность и организационно-технологическая надежность при реконструкции городских территорий и расположенных на них объектов // Моделирование и прогнозирование параметров технологических процессов строительного производства : науч.-техн. сб. М. : ЦНИИОМТП, 2003. С. 15—16.

Поступила в редакцию в январе 2013 г.

Об авторах: Волков Андрей Анатольевич — доктор технических наук, профессор, проректор по ИИТ, заведующий кафедрой информационных систем, технологий и автоматизации в строительстве, ФГБОУ ВПО «Московский государственный строительный университет» (ФГБОУ ВПО «МГСУ»), 129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26, it@mgsu.ru;

Рахмонов Эмомали Каримович — кандидат технических наук, докторант кафедры информационных систем, технологий и автоматизации в строительстве, ФГБОУ ВПО «Московский государственный строительный университет» (ФГБОУ ВПО «МГСУ»), 129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26, emomali75@mail.ru.

Для цитирования: Волков А.А., Рахмонов Э.К. Комплексный анализ и инфо-графическое моделирование энергетической безопасности функционирования систем «человек — техника — среда» // Вестник МГСУ 2013. № 1. С. 201—207.

A.A. Volkov, E.K. Rakhmonov

MULTI-COMPONENT ANALYSIS AND INFOGRAPHIC MODELING OF THE ENERGY SECURITY OF THE MAN-MACHINERY-ENVIRONMENT SYSTEM

In this article, the authors employ the infographic model of the man-machinery-environment system to analyze the secure operation of the system and its components from the viewpoint of the energy security. The research project contemplates the multi-component analysis of the man-machinery-environment system represented as an infographic model, as well as the analysis of operation of systems that is safe from the viewpoint of energy and its supply. The basic subject of research represents the man-machinery-environment system that is composed of individual components of the triad (or monads, including humans, machinery and the environment) and their paired combinations (or dyads, including humans and machinery, machinery and the environment, humans and the environment) as the local research facilities considered from the viewpoint of design of an energy efficient system.

The overall objective of the research is to study basic rules and regularities of design of infographic models, their relationships and interactions to avoid conflicts and to prognosticate hazardous consequences in terms of the energy security of the system as a whole. As a result, the authors have systematized elementary infographic models within the framework of the conflict management theory.

Key words: infographic models, energy security, system performance, systemati-

zation, infographic models, conflict management.

References

1. Chulkov V.O., Kuzina O.N. Funktsional'noe modelirovanie stroitel'nogo pereustroys-tva neproizvodstvennykh ob"ektov [Functional Modeling of Redevelopment of Non-industrial Buildings]. Vestnik MGSU [Proceedings of Moscow State University of Civil Engineering]. 2012, no. 9, pp. 251—258.

2. Chulkov V.O., editor. Infografiya. T. 1: Mnogourovnevoe infograficheskoe modelirovanie. Modul'nyy kurs lektsiy. Seriya «Infograficheskie osnovy funktsional'nykh sistem» [Infographics. Vol. 1. Multi-level Infographic Modeling. Modular Course of Lectures. Series "Infographic Fundamentals of Functional Systems]. Moscow, SvR-ARGUS Publ., 2007, 352 p.

3. Volkov A.A. Aktivnaya bezopasnost' stroitel'nykh ob"ektov v usloviyakh cherez-vychaynoy situatsii [Active Safety of Construction Facilities in Emergencies]. Promyshlennoe i grazhdanskoe stroitel'stvo [Industrial and Civil Engineering]. 2000, no. 6, pp. 34—35.

4. Volkov A.A. Kompleksnaya bezopasnost' uslovno-abstraktnykh ob"ektov (zdaniy i sooruzheniy) v usloviyakh chrezvychaynykh situatsiy [Comprehensive Safety of Conventionally Abstract Objects (Buildings and Structures) in Emergencies]. Vestnik MGSU [Proceedings of Moscow State University of Civil Engineering]. 2007, no. 3, pp. 30—35.

5. Rodin A.V., Rakhmonov E.K. Obespechenie organizatsionno-tekhnologicheskoy na-dezhnostiikompleksnoybezopasnostirekonstruiruemykh ob"ektov[Organizational and Technological Reliability and Comprehensive Safety of Restructured Facilities]. Metodicheskie podkhody analiza tekhnologicheskikh protsessov stroitel'nogo proizvodstva [Collected works "Methodological Approaches to Analysis of Construction Processes]. Moscow, TsNIIOMTP Publ., 2002, no. 2, pp. 15—17.

6. Rakhmonov E.K. Etapy analiza konfliktov pri realizatsii krupnykh mezhdunarodnykh stroitel'nykh investitsionnykh proektov [Stages of Analysis of Conflicts in the Course of Implementation of Major International Investment Projects in the Construction Industry]. Internet: novosti i obozrenie. Seriya «Infografiya v sistemotekhnike» [Internet: News and Overviews. Series: Infographics in System Engineering]. 2002, no. 3, pp. 14—21.

7. Rodin A.V., Rakhmonov E.K. Kompleksnaya bezopasnost' i organizatsionno-tekhno-logicheskaya nadezhnost' pri rekonstruktsii gorodskikh territoriy i raspolozhennykh na nikh ob"ektov [Comprehensive Safety, Organizational and Technological Reliability in the Course of Restructuring of Urban Lands and Facilities That They Accommodate]. Modelirovanie i prognozirovanie parametrov tekhnologicheskikh protsessov stroitel'nogo proizvodstva [Collected works "Modeling and Projection of Parameters of Technological Processes of Construction"]. Moscow, TsNIIOMTP Publ., 2003, pp. 15—16.

About the authors: Volkov Andrey Anatol'evich — Doctor of Technical Sciences, Professor, Vice Rector for Information and Information Technologies, Chair, Department of Information Systems, Technology and Automation in Civil Engineering, Moscow State University of Civil Engineering (MGSU), 26 Yaroslavskoe shosse, Moscow, 129337, Russian Federation; it@mgsu.ru;

Rakhmonov Emomali Karimovich — Candidate of Technical Sciences, doctoral student, Department of Information Systems, Technology and Automation in Civil Engineering, Moscow State University of Civil Engineering (MGSU), 26 Yaroslavskoe shosse, Moscow, 129337, Russian Federation; emomali75@mail.ru.

For citation: Volkov A.A., Rakhmonov E.K. Kompleksnyy analiz i infograficheskoe modelirovanie energeticheskoy bezopasnosti funktsionirovaniya sistem chelovek — tekhnika — sreda [Multi-component Analysis and Infographic Modeling of the Energy Security of the Man-Machinery-Environment System]. Vestnik MGSU [Proceedings of Moscow State University of Civil Engineering]. 2013, no. 1, pp. 201—207.