Построение нечеткой когнитивной модели возникновения аварийных ситуаций при изменении надежности профессиональной деятельности персонала

Размещено на http://allbest.ru

Академия ФСО

Построение нечеткой когнитивной модели возникновения аварийных ситуаций при изменении надежности профессиональной деятельности персонала

Смирнов Сергей Владиславович

Преподаватель кафедры систем документальной связи

г. Орел

Процесс управления человеческими ресурсами опасных производственных объектов (ОПО) предназначен для эффективного достижения текущих и перспективных целей на основе обеспечения высокой эффективности профессиональной деятельности, сохранения работоспособности и здоровья персонала [1]. Одним из основных его элементов является процесс управления надежностью профессиональной деятельности и работоспособностью (НПД) персонала [2]. При этом, под НПД персонала понимается способность работников к эффективной и безаварийной деятельности в течение длительного периода времени при сохранении здоровья и работоспособности самого работника и лиц, связанных с ним совместной деятельностью [3]. Проведенный анализ показал, что вопрос оперативного оценивания возникновения аварийных ситуаций (АС) при изменении НПД персонала в силу своей специфичности на большинстве ОПО в настоящее время в полной мере не решен [4,5].

Сложившаяся система оценивания готовности персонала к выполнению функциональных обязанностей ориентирована на определение соответствия физических параметров организма человека требованиям, предъявляемым к работникам, осуществляющим свою деятельность в тех или иных конкретных условиях по медико-физиологическим показателям.

Вместе с тем, при профессиональной деятельности работники подвергаются не только (а на ряде производств, таких, например, как диспетчерские службы реального времени, в большей степени) физическим воздействиям, но и воздействиям психогенного характера.

Традиционные освидетельствования в медицинских учреждениях при проведении медицинских осмотров (диспансеризации) не позволяют определить степень готовности персонала к выполнению функциональных обязанностей с точки зрения психофизических возможностей.

Введение помимо клинических так же и психологических освидетельствований в процедуру медосмотра не дает должного эффекта, т.к. психологическое тестирование направлено, как правило, на выявление психических заболеваний и расстройств и имеет ярко выраженный психиатрический акцент. Кроме того, процесс психологического тестирования инерционен (от нескольких часов до нескольких суток) и требует привлечения высококвалифицированных специалистов медико-психологического профиля.

Таким образом, одним из существенных недостатков существующей системы медицинских освидетельствований персонала ОПО является то, что в ходе их проведения имеют место две независимые процедуры диагностирования (клиническая и психиатрическая), что позволяет говорить о фактическом отсутствии комплексного психофизического диагностирования.

Исходя из специфики проведения процедуры "профессионального допуск-контроля" на ОПО, основным требованием является обеспечение возможности оперативного выявления донозологических форм и состояний человека - должностного лица, когда показатели практически здоровых людей и лиц с начальными отклонениями предельно близки, изменения нестабильны в проявлениях, а картина полиморфна.

Однако, исходя из условий функционирования ОПО, актуальной является задача оценивания эффективности функционирования ОПО при изменении НПД персонала, оперативное обнаружение и предотвращение инцидентов, ведущих к реализации АС, формирование объективных критериев управления НПД персонала ОПО.

Перспективным направлением решения данных задач является развитие методов формализации, анализа и моделирования возникновения АС при изменении НПД персонала на основе обобщения для случаев информации нестатистической природы, в том числе информации, имеющей качественный характер, характеризующейся различного рода неопределенностью, оценкой и агрегированием с помощью различных шкал [6,7,8].

В соответствии с этим предлагается способ построения нечеткой когнитивной модели возникновения АС при изменении НПД персонала ОПО. аварийный профессиональный персонал

Этап 1. Определение состава структуры (набора концептов) нечеткой когнитивной модели возникновения АС при изменении НПД персонала.

1. Задание множества концептов, характеризующих структуру процесса деятельности ОПО по направлениям:

, (1)

где - концепт, характеризующий -й процесс реализуемый в ОПО .

2. Задание множества концептов, характеризующих структуру персонала ОПО по направлениям деятельности:

, (2)

где - концепт, характеризующий -го сотрудника структуры персонала ОПО .

3. Формирование множества концептов, характеризующих уязвимости процесса деятельности ОПО по направлениям:

, (3)

где - концепт, характеризующий -ю уязвимость процесса деятельности ОПО .

4. Формирование множества концептов, характеризующих НПД персонала:

, (4)

где - концепт, характеризующий -ю оценку НПД сотрудника ОПО .

5. Формирование по результатам шагов 1-4 этапа состава структуры нечеткой когнитивной модели инцидентов ОПО при изменении НПД персонала:

.(5)

Этап 2. Определение согласованных отношений влияния (причинности) между каждой парой концептов множеств и , структур персонала и процесса деятельности ОПО по направлениям.

1. Задание отношений влияния между концептами множеств и . Отношения влияния между концептами множеств и представляются в виде весов и рассматриваются как элементы нечеткой матрицы смежности :

. (6)

Это отношения, отображаемые в виде дуг ориентированного графа, описывающего нечеткие причинно-следственные связи между концептами [3].

2. Формирование когнитивной матрицы взаимовлияний между концептами множеств и . Для определения взаимовлияния концептов от исходной нечеткой матрицы смежности положительно-отрицательными нечеткими связями нужно перейти к нечеткой матрице положительных связей размером , элементы которой определяются из матрицы размером путем следующей замены:

если , то , ;

если , то , .

Остальные элементы принимают нулевые значения.

3. Согласование отношений между концептами множеств и . Согласованные отношения взаимовлияния концептов определяются в результате транзитивного замыкания :

, (7)

где степени нечетких матриц вычисляются на основе операции - Т-композиции:

, (8)

после чего результат представляется в виде матрицы, состоящей из положительно-отрицательных пар весов , полученных по правилу:

, . (9)

В результате этапа 2 формируется нечеткая когнитивная карта, отображающая системные факторы анализируемой структуры персонала и процесса деятельности ОПО по направлениям.

Этап 3. Формирование нечетких моделей оценки влияния факторов структуры персонала и процесса деятельности ОПО, идентифицированных оценок НПД персонала и уязвимости процесса деятельности ОПО на возникновение инцидентов.

Данные модели формируются для каждой операции процесса деятельности ОПО.

1. Обоснование типа нечеткой модели оценки возникновения инцидентов.

Исходными предпосылками для обоснования данной нечеткой модели оценки являются следующие:

* качественность входных и выходного параметров модели оценки;

* возможность оценки их значений с помощью шкал отношений и интервалов;

* необходимость разделения пространства выходного параметра.

2. Задание структуры нечеткой модели возникновения инцидентов. Под заданием структуры данной нечеткой модели оценки понимается определение входных и выходных переменных модели, задание весов входных переменных, определение подхода, в соответствии с которым определяется показатель возникновения инцидентов .

Входными переменными нечеткой модели оценки могут быть:

* воздействия концептов, отображающих факторы из множеств и ;

* воздействия концептов, характеризующих идентифицированных оценок показателей ОПО и .

Выходной переменной нечеткой модели оценки является показатель АС.

Рассмотрим построение нечеткой модели оценки влияния на показатели АС, в соответствии с которым показатель возникновения инцидента определяется как возможность возникновения инцидентов при изменении НПД персонала.

На этом же шаге экспертным путем задаются веса входных переменных модели оценки .

3. Формирование терм-множеств и логико-лингвистических шкал входных и выходной переменных нечеткой модели оценки. В соответствии с выбранным подходом к построению нечеткой оценочной модели определим терм-множества входных и выходной переменных, представив их в виде функций принадлежности нечетких множеств.

Число значений входных и выходной переменных может быть различным [6].

Предложим для их формирования следующие эвристические правила:

* набор терм-множеств для входных переменных и , представляющих опасность возникновения инцидентов (от концептов и ), определяется значением параметров оценивания либо экспертным путем;

* набор терм-множеств для выходной переменной , представляющей возможность возникновения инцидентов (от концепта ), определяется экспертным путем.

Для формирования терм-множеств и логико-лингвистических шкал как входных, так и выходной переменных могут быть использованы типовые L-R-функции, вид которых задается значениями параметров, входящих в их аналитические описания, и уточняется по результатам экспериментов [6].

4. Задание классификационных определений качественных оценок выходной переменной нечеткой модели оценки. Задание классификационных определений качественных оценок выходной переменной на основе качественных оценок входных переменных необходимо для последующего построения решающих нечетких продукционных правил нейронечеткого классификатора [6].

5. Формирование базы продукционных правил нечеткой модели оценки возникновения инцидентов. При формировании нечетких правил необходимо учесть веса входных переменных , заданные на шаге 2.

Таким образом, в окончательном виде нечеткие правила модели оценки имеют следующий вид:

ЕСЛИ есть И есть , ТО принадлежит к Классу .

6. Построение нечеткой модели оценки возникновения инцидентов в виде нейронечеткого классификатора.

Реализация модели оценки в виде нейронечеткого классификатора обусловлена сформированными выше требованиями к оценке влияния факторов структуры персонала и процесса деятельности ОПО, идентифицированных оценок НПД персонала и уязвимости процесса деятельности ОПО на показатели АС.

7. Задание индикаторов инцидентов. В контексте построения нечетких моделей оценки возникновения инцидентов предлагаемого типа задание индикаторов инцидентов полностью определяется назначением и видом выходных переменных этих оценочных моделей.

Так, для каждой выходной переменной , (концепт ), представляющей возможность возникновения инцидента, задаются индикаторы, соответствующие набору критериев.

Этап 4. Построение модели агрегирования влияния совокупности частных инцидентов на возникновение АС.

Различные инциденты могут комплексно влиять на возникновение АС ОПО. Это воздействие может носить интегральный характер. При построении данной модели необходимо учитывать следующие факторы:

* интегральная совокупность инцидентов может быть представлена либо в виде явной иерархии частных инцидентов, либо эта иерархия может быть неявной;

* АС может оцениваться как при равнозначности, так и при неравнозначности совокупности инцидентов;

* воздействие различных инцидентов может быть противоречивым;

* при определении интегрального влияния необходимо учитывать степень согласованности влияния инцидентов.

Предложим модель агрегирования влияния совокупности инцидентов на возникновение АС, процедура построения которой заключается в следующем:

* определение совокупности возможных операций свертки агрегируемых влияний частных инцидентов;

* попарное сопоставление степеней согласованности частных инцидентов и в идентификации для каждой из этих пар соответствующей операции свертки;

* "взвешивание" значений агрегируемых влияний частных инцидентов.

1. Определение совокупности операций свертки агрегируемых воздействий частных инцидентов.

В зависимости от степени согласованности частных инцидентов может быть предложена совокупность операций свертки для уровней частных инцидентов:

- полная согласованность,

- большая согласованность,

- средняя согласованность, (10)

- малая согласованность,

- несогласованность,

где и - значения уровней частных инцидентов и , заданные в виде нечетких множеств.

Для согласования уровней частных инцидентов использован подход, предложенный в работах [8] для согласования нескольких целей системы.

2. Идентификация операций свертки для каждой пары значений уровней частных инцидентов. Идентификация операций свертки проводится для каждой пары значений уровней частных инцидентов и .

3. Определение агрегированного влияния совокупности инцидентов на возникновение АС. Формирование агрегированного влияния осуществляется на основе свертки (в соответствии с идентифицированной операцией), характеризующей минимальную степень согласованности всех операций попарного согласования частных инцидентов:

, (11)

где - агрегированное влияние совокупности инцидентов на возникновение АС;

- значения инцидентов, полученные в результате срабатывания моделей оценки инцидентов соответственно;

- весовые коэффициенты влияния соответствующих элементов процесса ОПО (концепты и ) на возникновение АС;

, - индексы согласовываемых концептов; - операция свертки, характеризующая минимальную степень согласованности из всех операций попарного согласования частных инцидентов.

Предложен способ построения нечеткой когнитивной модели возникновения АС при изменении НПД персонала, включающий в себя основные этапы и правила использования предложенных модельных и методических средств для реализации задач оперативного управления НПД персонала в АСУП ОПО.

Литература

1. Приказ ОАО "СО-ЦДУ ЕЭС" от 11.11.2002 № 66 "Об организации работы по созданию Системы обеспечения надежности профессиональной деятельности и сохранения здоровья персонала".

2. Приказ РАО "ЕЭС России" от 30.12.1999 № 535 "О создании Системы обеспечения надежности профессиональной деятельности и сохранения здоровья персонала".

3. Приказ РАО "ЕЭС России" от 29.03.2001 № 142 "О первоочередных мерах по повышению надежности работы РАО "ЕЭС России".

4. Приказ РАО "ЕЭС России" от 03.01.2002 № 1 "О мерах по повышению надежности работы ЕЭС России и технического уровня энергопроизводства".

5. Кипор, Г.В. Проблемы психофизиологии лиц, принимающих решения [Текст] / Г.В. Кипор.- Медицина катастроф № 3-4 (23-24), 1998.

6. Гаврилова, Т.А. Базы знаний интеллектуальных систем. [Текст]/ Т.А. Гаврилова, В.Ф. Хорошевский. -СПб Питер, 2000.

7. Дюбуа, Д. Теория возможностей. Приложения к представлению знаний в информатике [Текст]/ Д. Дюбуа, А. Прад. - М Радио и связь, 1990.

8. Борисов В.В. Нечеткие модели и сети. [Текст]/ В.В. Борисов, В.В. Круглов, А.С. Федулов. - М Горячая линия - Телеком, 2007.

Annotation

Construction of a fuzzy cognitive model of emergencies when the reliability of personnel professional activity changes. Smirnov S.V.

The problem condition an operative estimation occurrence emergency at dangerous industrial objects personnel professional reliability change is described an article. Necessity of development special estimation methods with application fuzzy cognitive models is shown. The method of operative estimation occurrence emergencies at dangerous industrial objects operator professional reliability change fuzzy cognitive model construction and its generalized structure is represented.

Размещено на Allbest.ru