Системи підтримки прийняття рішення у військовій сфері на основі ГІС-технологій

Ключові слова: системи підтримки, прийняття рішень, ГІС-технології, просторовий аналіз.

THE SYSTEM OF DECISION-MAKING SUPPORT IN THE MILITARY SPHERE BASED ON GIS-TECHNOLOGIES.

The modern Armed Forces are a complex system, that includes a large number of sub-systems, the functioning of which is determined by a high variety of processes, that allow to achieve its purpose of its functioning with the appropriate effectiveness. This creates the issue of conducting the research of functioning of the Armed Forces under different conditions that could appear in the course of combat activities (operations). The knowledge on functioning of the Armed Forces under the different conditions of the operative-tactical circumstances will allow the officers of the bodies of military command to take deliberate decisions to conduct combat activities (operations). The system of decision-making support play a crucial role whilst solving the issues of governing complex combat activities (operations), processes and systems at the different levels of processing information. The aerial systems of decision making support are developed with the use of GIS-technologies. The GIS- is a program device complex, designed to collect, govern, analyze and reflect the territorially-divided information, GIS carry out the support of data bases that has been developed to effectively organize the memory of aerial data. Also, the GIS-software provides the support between the users interface and the data base, therefore the user could send requests and analyze the aerial data. The development and the improvement of the GIS software have created the possibility to practically implement the software in order to build and develop an aerial decision-making support system. An example of such type of software is the GIS Arcinfo8 of the ESRI enterprise. Archinfo is designed to assist the users in conducting requests and see the aerial data. Another widely used product of mapping reflection is the Mapinfo. Thus, the decision-making support system as well as the system for supporting the decisions choice, provide the necessary information to the individual responsible for the decision making process, both personally and collective. In the meantime the data can be received from the personal database as well as other data bases. The effectiveness of using the system of decision-making support is first and foremost predetermined by the capability of the individual that is making the decision to scrutinize a high variety of alternatives, whilst using the model in the course of the analyses of information, developing different alternatives and their assessment in accordance with the chosen criteria, as well as the assessment of the consequences of the decisions made.

Keywords: support systems, decision making, GIS technologies, aerial analyses.

Постановка проблеми

Із розвитком засобів обчислювальної техніки та інформаційних систем розширились дослідження в галузі «суспільство - природне середовище». Набувають істотного поширення геоінформаційні системи. Більшість завдань, з якими стикається особа, яка приймає рішення, не мають однозначного рішення, унаслідок чого є необхідність із безлічі альтернативних рішень вибирати єдине з урахуванням наявної інформації, обмежень та особистих переваг ОПР, безпосередньо пов'язаних з раніше набутим досвідом. Сам процес управління цілеспрямований, відповідно результат діяльності ОПР може бути оцінений з точки зору її ефективності, використовуючи показники оперативності, ресурсоємності і ступеня досягнення мети. Автоматизована система управління при реалізації своїх функцій спирається на дані з різних інформаційних систем, у тому числі, геоінформаційних.

Сформовано такі вимоги до СППР з використанням ГІС:

• наявність програмного забезпечення, що реалізує функції математичного аналізу альтернатив;

• інформаційний супровід і підтримка баз даних в актуальному стані;

• можливість експертної оцінки і проведення консультацій в реальному режимі часу;

• можливість оперативно коригувати раніше прийняте рішення на підставі отриманої інформації про зміну поточної обстановки;

• можливість формулювати рішення у вигляді типових документів управління та розпоряджень;

• можливість накопичення та аналізу типових рішень з метою подальшого вдосконалення системи;

• інтуїтивно зрозумілий інтерфейс із системою контекстної довідкової допомоги;

• масштабованість системи залежно від рівня управління;

• апаратна і програмна сумісність з використовуваними в підрозділах засобами автоматизації.

На підставі вищезазначеного можна вважати, що системи підтримки прийняття рішення на основі ГІС- технологій є актуальною темою для подальшого дослідження.

Аналіз останніх досліджень. Питання використання сучасних інформаційно-комунікаційних технологій для створення нових механізмів управління досліджували О. Балуєва, А. Владзимирський, Р. Ларіна, В. Лобас. Шляхи інформатизації розглянуто в працях В. Поно- маренка, О. Коваленка, О. Майорова. Аналізу інформаційних технологій та їхньої ролі в державному управлінні присвячено праці В. Дорофієнка, А. Дєгтяра, І. Клименка, К. Линьова, В. Троня. Аналіз останніх досліджень і публікацій дозволяє зробити висновки, що одним із найбільш перспективних напрямів розробки СППР для об'єктів з просторовою прив'язкою є використання геоінформаційних систем та технологій.

Мета статті. Теорія прийняття рішень [1] визначає методи їх вибору в різних ситуаціях. Із розвитком суспільства та ускладнення управлінських завдань ускладнюються й умови, у яких виявляє себе особа, яка приймає рішення (ЛПР). У сучасному суспільстві зростає роль інформаційних технологій [2] як інструменту управління. У статті розглянуто особливості та уточнено основні поняття системного аналізу, концепція до постановки задачі прийняття рішень з використанням ГІС для вибору альтернатив при прийняття рішень. Метою статті є дослідження можливостей ГІС-технологій у побудові системи підтримки прийняття рішень.

Виклад основного матеріалу

Концепція ГІС дозволяє виконувати покомпонентний аналіз інтегрування знань природного, соціального та економічного характеру. При цьому необхідно виділяти середовище функціонування, сукупності базових компонентів, що утворюють ядро системи, прикладні програмні компоненти тощо. ГІС як людино-машинна система та інформаційна теорія управління [3] покликана дати відповіді на два запитання: 1) які інформаційні моделі важливі для певного вибору рішень; 2) як зіставити інформаційні моделі, факти, інформаційні ситуації та процеси, щоб отримати логічно обґрунтоване і достовірне рішення. Раціональне рішення має бути ефективним за обраними критеріям ефективності [4]. При стратегії виграшу ефективним буде рішення з максимальним виграшем, при витратній стратегії ефективним буде рішення з мінімальними втратами, при порівняльній стратегії ефективним буде рішення з максимально переважною [5] перед іншими. Коли прийняття рішень стикається з людино-машинної системою [6], помилкові дії можуть призвести до невиконання людино-машинної системи своїх функцій. В умовах прискорення прийняття рішень вибір правильного і науково-обґрунтованого рішення набуває першочергового значення. На сьогодні розроблено систему заходів з управління із використанням людино-машинної системи [7]. Стосовно просторової інформації розроблено комплекс методів щодо її використання для управління, основним з яких є застосування ГІС. Цей метод, реалізований у геоінформаційних технологіях, знайшов широке застосування, включаючи просторову економіку і теорію управління [8].

Особливості сучасних геоінформаційних систем. На сьогодні геоінформаційні системи представляють собою складні системи, тому слід розглядати ГІС як складні організаційно-технічні системи (СОТС) [10] або складні технічні системи (СТС) [11]. Їхня відмінність визначаєтиметься лише типом управління. При розгляді ГІС як СОТС до управління долучається когнітивний фактор [12]. При розгляді ГІС як СТС маємо суто технологічну схему прийняття рішень. Це більш простий варіант використання ГІС, який входить також і в СОТС. Важливою особливістю ГІС є високий рівень системності. ГІС як технічну систему можна вважати складною системою (технічною чи субстанціональною), а технології застосування ГІС також можна розглядати як складну систему (процесуальну систему). І, нарешті, дані ГІС - як годинні, вони є системним інформаційним ресурсом [9] (складна система даних). Це в сукупності дає підставу застосовувати системний аналіз для визначення управлінських можливостей ГІС. Із технологічних позицій можна казати про використання ГІС в управлінні як про СТС. ГІС як система управління - це внутрішньо-організована цілісна система, усі елементи якої пов'язані один з одним і створюють на основі цього зв'язку ефект емерджентності.

Вкажемо на основні властивості ГІС, яким вона має задовольняти як СТС [13]. Це цілісність, структурність, наявність стійких зв'язків між елементами системи. При цьому розрізняють системно утворені і допоміжні зв'язки. Розгляд ГІС як складної системи дає підставу застосовувати системний аналіз для дослідження її управлінських можливостей. Системний управлінський аналіз доцільно починати з виявлення і чіткого формулювання кінцевих цілей системи управління. Далі необхідно розглядати проблему також як складну систему та аналізувати наслідки і взаємозв'язки кожного особистого рішення, узгоджувати цілі підсистем із загальною метою системи, виявляти і аналізувати можливі шляхи досягнення мети та обирати із них найбільш ефективні. збройні сили бойовий

Концепція прийняття рішень та вибір альтернатив. Стратегія вибору може бути заснована на комплексних методах застосування просторових моделей та алгоритмів. При створенні управлінських проєктів особа приймає рішення (ОПР), стикається із завданнями прийняття рішень на етапах стратегічного прогнозування, планування, розподілу ресурсів і формування (синтезу) альтернативних рішень тощо. Рішення таких завдань зводиться до вибору одного або декількох кращих альтернативних варіантів із заданого набору множин. Для того, щоб зробити такий вибір, необхідно чітко визначити мету, завдання та критерії (сукупність показників якості), за якими буде проводитися та чи інша оцінка для деякого набору альтернативних варіантів. Існує безліч різних підходів для вибору обґрунтованих рішень при виборі управлінських проєктів [14].

Нехай d - деяке рішення, можливі варіанти якого визначені на допустимій множині нескінченності D. Якість прийнятого рішення ЛПР оцінюється л-скалярними критеріями Rj, де j = 1, 2, ..., п, оцінки, за якими утворюють вектор ефективності r(r1, r2, ... rn). Цей вектор і пов'язаний з альтернативою d функціональним відображенням F: d ^ r(d). Оцінка ефективності може бути порівняльною та абсолютною. При абсолютній оцінці критеріальна оцінка r(d) для варіанта d залежить тільки від цього варіанта і не залежить від того, які інші варіанти входять до нескінченності X. Після отримання абсолютної оцінки для кожного варіанта відбувається порівняння альтернатив за абсолютними оцінками. При порівняльній оцінці [5] критеріальна оцінка ri(d) для варіанта di залежить від оцінок rj(d), де j Ј і, інших варіантів, що входять до нескінченності X. Отримуємо порівняльну оцінку одразу для всіх варіантів. Технологія постановки задачі управління в ухваленні рішення при розробці проєкту рішення за допомогою ГІС містить: просторовий аналіз, розробку сценарію, побудову просторових і математичних моделей, реалізацію рішення з контролем на візуальному рівні. Останнє є суттєвою перевагою ГІС над іншими системами управління, оскільки візуальний аналіз дозволяє підключати когнітивну графіку і когнітивні методи управління [12]. Вибір того чи іншого методу прийняття рішень залежить від кількості та якості наявної інформації. Зазвичай таку інформацію беруть із геоданих [9]. Дані, необхідні для здійснення обґрунтованого вибору, можна розподілити на чотири категорії: інформація про альтернативні варіанти, інформація про критерії вибору, інформація про переваги, інформація про оцінку ефективності рішення. Показник ефективності рішення оцінює якісний і кількісний ступінь досягнення мети [15], а критерій ефективності є деяким правилом, за допомогою якого за показником ефективності вибирається найкращий варіант рішення. Існує певна процедура прийняття рішень при використанні ГІС. При виборі альтернатив важливим етапом є процес прийняття рішень, який складається із ряду етапів. Розглянемо процеси прийняття рішень при формуванні управлінського рішення, яке розглядається як ієрархічна складна система. Схему наведено на рис. 1.

Рис. 1. Схема прийняття рішень із використанням ГІС