Модели и методы поддержки принятия решений для компьютерных тренажеров авиационно-транспортных систем тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.01, кандидат технических наук Филимонюк, Леонид Юрьевич

• Филимонюк, Леонид Юрьевич
• кандидат технических наук
• 2012

Оглавление диссертации кандидат технических наук Филимонюк, Леонид Юрьевич

ОГЛАВЛЕНИЕ

Стр.

Перечень основных сокращений

ВВЕДЕНИЕ

СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА ПОВЫШЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ АВИАЦИОННО-ТРАНСПОРТНЫХ СИСТЕМ И ИСПОЛЬЗОВНИЯ ТРЕНАЖЕРОВ ДЛЯ ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ

1.1. Обзор работ по управлению, анализу и повышению

безопасности авиационно-транспортных систем

1.2 Общая постановка задачи повышения безопасности авиационно-транспортных систем

Выводы

2- СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ ПРОЦЕССОВ В АВИАЦИОННО-ТРАНСПОРТНЫХ СИСТЕМАХ И ПОДХОДЫ К СОЗДАНИЮ МОДЕЛЕЙ ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ ДЛЯ ТРЕНАЖЕРОВ

2-1- Причинно-следственный подход к построению моделей поддержки принятия решений и анализу авиационно-транспортных систем

Схема построения комплексов причинно-следственных связей событий в авиационно-транспортных системах

2.3 Метод особых состояний для описания взаимодействий 35 процессов в авиационно-транспортных системах

Выводы

3- МОДЕЛИ ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ ДЛЯ ТРЕНАЖЕРОВ АВИАЦИОННО-ТРАНСПОРТНЫХ СИСТЕМ

3-1- Модель построения оптимальной очереди захода воздушных судов на посадку и парирования критических ситуаций

3-2. Модель контроля ресурса авиационно-транспортных систем

3.3. Модель поиска причин аварийных ситуаций в авиационно-

транспортных системах

Выводы

4- РЕЗУЛЬТАТЫ ПРАКТИЧЕСКОГО ПРИМЕНЕНИЯ МОДЕЛЕЙ, МЕТОДОВ И АЛГОРИТМОВ ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ В ТРЕНАЖЕРАХ АВИАЦИОННО-ТРАНСПОРТНЫХ

СИСТЕМ

4.1 Программно-обучающие комплексы моделей и методов

повышения безопасности авиационно-транспортных систем у2 для компьютерных тренажеров

4.2 Прогнозирование аварийных ситуаций при входе воздушных судов в з тренажере

судов в зону ответственности аэропорта на компьютерном

4.3 Поиск причин аварийных ситуаций при посадке воздушного

судна на компьютерном тренажере

Выводы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

о

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

о /

ПРИЛОЖЕНИЯ

УУ

Автор выражает глубокую благодарность академику РАН Г.В.Новожилову и члену-корреспонденту РАН А.Ф. Резникову за ценные замечания и предложения

Перечень основных сокращений

АТС - авиационно-транспортная система

ВАБ - вероятностный анализ безопасности

ВПП - взлетно-посадочная полоса

ВС - воздушное судно

30 - зона ответственности

ПСЗ - причинно-следственное звено

ПСК - причинно-следственный комплекс

РУД - рычаг управления двигателем

СМО - система массового обслуживания

СЧМС - сложная человеко-машинная система

ФО - функциональный отказ

ICAO - International civil aviation organization

IFCS - Intelligent flight control system

PFAD - Predicate Failures & Advanced Diagnostics

SAFA - Safety assessment of foreign aircraft

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Модели и методы поддержки принятия решений для компьютерных тренажеров авиационно-транспортных систем»

ВВЕДЕНИЕ

Проблема неуклонного повышения безопасности авиационно-транспортных систем (АТС) в Российской Федерации и в мире в целом имеет огромное значение. Для ее решения необходимо проведение большого объема работ, например, создание систем поддержки принятия решений, перспективных бортовых комплексов, а также постоянное совершенствование персоналом АТС своих навыков на тренажерах. Пилотам, диспетчерам, а также лицам, проводящим расследование авиационных происшествий, и службам наземной подготовки приходится анализировать большой объем информации и принимать решения в относительно короткие промежутки времени. Поэтому качественный анализ информации, принятие обоснованных решений и формулирование правильных выводов требует высокой квалификации персонала АТС.

Из -за особенностей субъективного восприятия человеку свойственно ошибаться и упускать детали при анализе сложных процессов и принятии решений. Также к неверным выводам может привести влияние третьих лиц извне. Поэтому целесообразно создавать и совершенствовать системы поддержки принятия решений и математические модели для использования при подготовке персонала АТС, в том числе на тренажерах.

Широкое распространение компьютерной техники, информационных технологий и новых подходов к моделированию создает условия для реализации автоматизированной обработки информации. Однако для повышения безопасности АТС этого недостаточно. Требуется реализация метода определения, прогнозирования, предотвращения критических ситуаций и поиска их причин, которые существующие системы зачастую не содержат. В основе поиска причин происшествий должен лежать подход, который позволил бы проанализировать информацию о функционировании

АТС, по причинно-следственной цепи событий найти причину происшествия.

Существующие реальные системы и тренажеры, например, «Синтез-ТЦ», «Эксперт», системы CNS, АЗН-В, Intelligent flight control system (IFCS), Predicate Failures & Advanced Diagnostics (PFAD) и тренажеры, разработанные фирмами «НИТА», «Иркут», Е-СОМ, SGI, CAE Link, а также другие требуют дальнейшего совершенствования, особенно при прогнозировании аварийных ситуаций, а также для поиска их причин.

Авиационно-транспортная система представляет собой множество компонентов: воздушное судно, экипаж, служба подготовки и обеспечения полета, служба управления воздушным движением, а также влияющих на нее факторов, таких как погодные, правовые, психологические и др. К основным ее особенностям следует отнести сложность структуры, разнородность состава, нелинейность связей между компонентами и ключевую роль человека на всех этапах функционирования. Это позволяет отнести АТС к разряду сложных человеко-машинных систем.

Разработке подходов к совершенствованию функционирования таких систем посвящены работы В.Н.Буркова, Н.П. Бусленко, С.Н.Васильева, Ю.И. Клыкова, В.В. Клюева, А.Г. Мамиконова, Г.И. Марчука, Г.В. Новожилова, В.В. Кульбы, Г.С. Поспелова, Д.А. Поспелова, И.В. Прангишвили, А.Ф. Резчикова, В.А. Твердохлебова, А.Д. Цвиркуна и других ученых [И, 12, 14, 15, 28-30, 32, 33, 45, 53-56, 58-66, 71, 73-76, 78, 80, 87, 98]. Однако многоаспектность выполненных исследований требует их систематизации и решения на этой основе новых задач, обеспечивающих непрерывное повышение безопасности АТС.

Среди отечественных и зарубежных ученых, занимающихся исследованиями АТС, следует отметить В.Л. Балакина, В.А. Барвинка, A.B. Ефремова, Г.В. Новожилова, H.H. Макарова, А.И. Матвиенко, М.С. Неймарка, С.В.Петрова, Г.Г. Себрякова, В.А. Сойфера,

B.М. Солдаткина, Е.А.Федосова, Е.В.Шахматова, R. John Hasman,

C.В. Sheehy, P.S. Williams-Hayes [9, 23, 45, 49-51, 92-94].

При анализе функционирования АТС остро стоит проблема совмещения в рамках общей модели процессов различной природы: командно-информационных; действий экипажа, диспетчеров, служб наземной подготовки и лиц, проводящих расследование аварийных ситуаций; функционирования техники; энергообеспечения; воздействия метеоусловий и других. Такой анализ требует применения общих подходов, позволяющих выделять сложную структуру взаимосвязей между разнородными компонентами системы и объединять их в рамках единого целого, чтобы не упустить важные детали, в том числе на этапе постановки задач. Одним из таких подходов является причинно-следственный подход, основанный на использовании причинно-следственных комплексов, предложенный А.Ф. Резчиковым и В.А. Твердохлебовым. Применение данного подхода целесообразно, потому что правила расследования авиационных происшествий требуют описания событий, имевших место в процессе возникновения и развития особой ситуации, с раскрытием причинно-следственных связей между ними. Выбор данного подхода и актуальность проблемы определили выбор темы, целей и задач диссертационной работы.

Целью работы является разработка моделей, методов и алгоритмов повышения безопасности авиационно-транспортных систем на основе поиска причин аварийных ситуаций, контроля ресурса АТС и построения оптимальной по критерию безопасности очереди захода воздушных судов на посадку, которые могли бы использоваться в тренажерах.

Объект исследования - процессы входа в зону ответственности (30) аэропорта и посадки воздушных судов (ВС) в авиационно-транспортных системах.

Предмет исследования - модели, методы и алгоритмы повышения безопасности авиационно-транспортных систем на этапах посадки и входа ВС в зону ответственности для компьютерных тренажеров.

Задачи исследований:

- системный анализ авиационно-транспортных систем с целью построения причинно-следственных комплексов, положенных в основу разработки моделей, методов и алгоритмов повышения их безопасности для тренажеров;

- постановка и метод решения задачи поддержки принятия решений при поиске причин авиационных происшествий при посадке воздушных судов;

- построение модели для поддержки принятия решений по выбору оптимальной по критерию безопасности очередности захода на посадку воздушных судов;

- разработка модели поддержки принятия решений при контроле ресурса АТС на этапах входа в 30 аэропорта и посадки, позволяющей прогнозировать возникновение аварийных ситуаций;

-разработка программного обеспечения для тренажеров, обеспечивающего реализацию предложенных моделей и методов.

Методы и средства исследования. В основу исследований положены методы системного анализа, теории множеств, теории графов, объектно-ориентированного программирования, математического моделирования и теории принятия решений.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. В результате системного анализа предложен вариант декомпозиции процесса функционирования авиационно-транспортных систем на основе причинно-следственного подхода, обеспечивающий повышение эффективности решения комплекса задач повышения безопасности авиационно-транспортных систем. Это позволило разработать алгоритмы оперативного контроля ресурса авиационно-транспортных систем,

определения критических ситуаций при входе воздушных судов в зону ответственности аэропорта и поиска причин аварийных ситуаций при посадке.

2. Предложена модель поддержки принятия решений по выбору оптимальной очередности захода на посадку воздушных судов для тренажеров, обеспечивающая парирование критических ситуаций при входе воздушных судов в зону ответственности аэропорта.

3. Разработаны метод и алгоритм поддержки принятия решений при поиске причин аварийных ситуаций на этапе посадки воздушного судна для тренажеров, позволяющие идентифицировать причины возникновения авиационных происшествий.

4. Разработана методика определения ресурса авиационно-транспортных систем на основе решения системы дифференциальных уравнений Колмогорова-Чепмена, позволяющая прогнозировать возникновение аварийных ситуаций.

Достоверность и обоснованность результатов. Достоверность полученных результатов и рекомендаций обеспечивается корректным применением системного анализа, теории принятия решений, методов математического моделирования, а также апробацией результатов исследований на тестовых данных.

Выносимые на защиту результаты. В соответствии с целью работы получены следующие результаты, которые выносятся на защиту:

- результаты системного анализа авиационно-транспортных систем, представленные в виде причинно-следственных комплексов, позволяющих разработать алгоритмы оперативного контроля ресурса АТС, определения критических ситуаций при входе воздушных судов в зону ответственности аэропорта и поиска причин авиационных происшествий при посадке воздушных судов;

- постановка и метод решения задачи поддержки принятия решений лиц, проводящих расследование, для поиска причин аварийных ситуаций при посадке воздушных судов для тренажера;

- модель поддержки принятия решений по выбору оптимальной очередности захода на посадку воздушных судов для тренажера;

- метод определения ресурса авиационно-транспортных систем на основе решения системы дифференциальных уравнений Колмогорова-Чепмена, позволяющий прогнозировать возникновение аварийных ситуаций;

- программно-информационные комплексы для тренажеров, в основу построения которых положены алгоритмы определения ресурса авиационно-транспортных систем и поиска причин авиационных происшествий при посадке воздушных судов.

Практическая значимость работы. Практическая значимость диссертации состоит в разработке модели, алгоритмов и программ, положенных в основу создания программного обеспечения информационно-обучающей системы. Она может быть использована в качестве математического и программного обеспечения тренажеров для поддержки принятия решений при управлении авиационно-транспортными системами; при определении их остаточного ресурса; при поиске причин авиационных происшествий в них; при входе воздушных судов в зону ответственности аэропорта и построении очереди их захода на посадку. Предложенная информационно-обучающая система способствует подготовке персонала АТС по принятию управленческих решений, снижению риска возникновения авиационных происшествий.

Реализация и внедрение результатов исследований. Результаты диссертационной работы в виде моделей, методов, алгоритмов, программного обеспечения, а также компонентов информационно-обучающей системы могут найти применение для тренажеров, обеспечивающих подготовку и принятие решений по повышению безопасности авиационно-транспортными систем, и использованы ОАО «Ил» (Москва).

Материалы работы нашли применение в лекционных курсах, лабораторных работах, курсовых и дипломных проектах специальности 220200 «Автоматизированные системы обработки информации и управление» в Саратовском государственном техническом университете имени Гагарина Ю.А. Они являются составной частью фундаментальных научных исследований, выполняемых Институтом проблем точной механики и управления РАН по теме «Разработка основных положений, моделей и методов для анализа и распознавания процессов функционирования сложных человеко-машинных систем с целью определения причин происшествий, аварий и катастроф» (№ гос. регистрации 01201156340).

Связь работы с крупными научными программами и темами. Диссертационная работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки РФ (грант Министерства образования и науки РФ, гос. регистрация № 02.740.11.0482).

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на Бюро Отделения энергетики, машиностроения, механики и процессов управления РАН (Москва, 2010), семинаре в конструкторском бюро имени C.B. Ильюшина и ОАО «Ил» (Москва, 2010), семинаре в «ОАО Саравиа» (Саратов, 2010), 7-й Всероссийской научно-технической конференции «Мехатроника, автоматизация, управление (МАУ-2010)» (Санкт-Петербург, 2010), V Международной научно-практической конференции «Информационные технологии в управлении и профессиональной подготовке операторов сложных систем» (Кировоград, 2010), Первом международном семинаре "Critical Infrastructure Safety and Security (CrISS-DESSERT'l 1)" (Кировоград, 2011), 4 -й Всероссийской мультиконференции по проблемам управления «Искусственный интеллект и управление (ИИУ-2011)» (Дивноморское, 2011), 5-й Международной конференции «Управление развитием крупномасштабных систем» (Москва, 2011), а также на научных семинарах лаборатории системных проблем управления и автоматизации в

машиностроении Института проблем точной механики и управления РАН (Саратов, 2009-2012).

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 11 печатных работ, из которых 4 в ведущих изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы и приложений. Общий объем работы составляет 140 страниц, включая 28 рисунков, 4 таблицы, 41 страницу приложения. Список литературы включает 112 наименований.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА ПОВЫШЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ АВИАЦИОННО-ТРАНСПОРТНЫХ СИСТЕМ И ИСПОЛЬЗОВНИЯ

ТРЕНАЖЕРОВ ДЛЯ ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ

1.1 Обзор работ по управлению, анализу и повышению безопасности авиационно-транспортных систем

Особую актуальность в настоящее время приобретает проблема неуклонного повышения безопасности авиационно-транспортных систем. Безопасность - это такое состояние системы, при котором действие внешних и внутренних факторов не приводит к ухудшению состояния системы или к невозможности её функционирования и развития. На безопасность АТС оказывают влияние действия человека (членов экипажа, диспетчеров, служб наземной подготовки и т.д.), ошибки в командно-информационном обеспечении, дефекты техники, нарушения энергообеспечения и воздействия внешней среды, обусловленные неблагоприятными метеоусловиями и другие.

Концепция авиационной безопасности может иметь различные интерпретации [97]: а) нулевой уровень авиационных происшествий (или серьезных инцидентов); Ь) отсутствие опасности или риска, т. е. факторов, которые причиняют или могут причинить ущерб; с) отношение экипажа к небезопасным действиям и условиям; с!) степень, до которой присущий авиации риск является "приемлемым"; е) процесс выявления источников опасности и контроля факторов риска; $ недопущение потерь в результате авиапроисшествий (человеческих жертвы, а также нанесение ущерба имуществу и окружающей среде).

Несмотря на то, что предотвращение авиационных происшествий или серьезных инцидентов является важнейшей целью процесса неуклонного повышения безопасности АТС, абсолютный ее уровень является недостижимым. Несмотря на все усилия по предотвращению сбоев функционирования техники, энергоснабжения и ошибок персонала, они

имеют место даже в самых надежных АТС. Ни один вид человеческой

деятельности и ни одна искусственная система не могут гарантированно

считаться абсолютно безопасными и свободными от риска. Безопасность

является относительным понятием, предполагающим, что в безопасной

системе наличие естественных факторов риска считается приемлемой ситуацией.

В соответствии с «Федеральным Законом о Техническом регулировании» [107] понятие безопасности объектов определено как «состояние, при котором отсутствует недопустимый риск, связанный с причинением вредя жизни или здоровью граждан, имуществу физических или юридических лиц, государственному или муниципальному имуществу, окружающей среде, жизни или здоровью животных и растений». В свою очередь понятие риска в этом законе определяется как «вероятность причинения вреда жизни или здоровью граждан, имуществу физических или юридических лиц, государственному или муниципальному имуществу, окружающей среде, жизни или здоровью животных и растений с учетом тяжести этого вреда».

Однако универсальной методики расчета этого важнейшего показателя не существует.

В Российской Федерации и за рубежом существуют различные системы управления и контроля воздушного движения "Синтез-ТЦ", "Эксперт", системы CNS (наблюдение - навигация - связь), средства автоматического зависимого наблюдения на базе технологии вторичной радиолокации АЗН-В, системы IFCS и PFAD. Кроме того, активная работа над подобными системами ведется в Государственном НИИ авиационных систем, корпорациях «Иркут», «Русские системы» и других. Однако они зачастую не обеспечивают прогнозирование аварийных ситуаций, а также поиск их причин.

В работе [45] дается определение авиационно-транспортной системы, цели ее функционирования и функционального отказа (ФО), а также

подчеркивается, что целью АТС является доставка пассажиров и грузов по заданному маршруту с соблюдением графика движения, нормативных актов 1САО и федеральных авиационных правил РФ, требований комфорта экипажа и пассажиров и обеспечением безопасности полета. Также в работе [45] рассматриваются методы составления списка функциональных отказов: метод «проб и ошибок», экспертный метод и метод приведения. Однако доказательство полноты списка ФО и создание конструктивных моделей АТС требуют дальнейшего углубления и развития.

В [7, 57, 97, 98, 101-103, 110, 111] регламентированы вопросы, связанные с эксплуатацией, обслуживанием АТС, проведением расследований и т.п. Эти документы являются нормативной базой, определяющей также развитие научных разработок.

Анализ работ по управлению воздушным движением [31, 42-44, 91] показывает, что авторы уделяют особое внимание изучению следующих актуальных вопросов:

- построения моделей для использования в тренажерах;

- психологических особенностей диспетчера;

- созданию эргономичной авионики [31] и пульта диспетчера [91].

Существует множество моделей и методов создания средств поддержки действий пилота и диспетчера, а также тренажеров. Исследования по данной тематике отражены в работах [40, 42-44, 91]. К настоящему времени разработаны и исследуются алгоритмы управления самолетом на взлете и посадке [24, 92], приспособленные для работы в условиях резких порывов ветра (сдвиг ветра). В работе исследуется задача управления самолетом на посадке в горизонтальной плоскости при воздействии ветра.

Из рассмотренных работ программно-информационные комплексы, реализующие модели, представлены в [42-44]. Однако они не учитывают взаимодействие процессов различной природы, в том числе и важнейший

процесс действий исполнителей, связанный с понятием «человеческий фактор» [1].

Таким образом, комплексный подход к оптимизации процессов полета воздушных судов в зоне ответственности аэропорта, особенно к определению критических ситуаций при этом и поиску причин авиационных происшествий, требует дальнейшего развития.

В работах [34, 55] вводится понятие системы, представлено определение состояния системы, излагается проблема декомпозиции [35], и рассматриваются принципы и методы системного подхода к объектам различной природы [55] и их моделированию.

Следует отметить, что фундаментальным средством для построения и использования научных знаний является содержательная интерпретация формальных объектов, структур и отношений, что невозможно без моделей. В [38] подчеркивается, что для того чтобы использовать математические методы для анализа тех или других процессов, необходимо некоторое математическое описание этого процесса, т.е. его описание на языке математики. Это описание и называется математической моделью.

С развитием вычислительной техники моделирование сложных систем играет все большую роль в исследовании и анализе самых разнообразных процессов. Становится возможным получать значительные массивы информации о поведении исследуемой системы, проводить разнообразные вычисления за достаточно короткие промежутки времени. Это осуществляется за счет математической модели системы, которая позволяет с заданной точностью моделировать поведение реальной системы и получать необходимые данные.

Несмотря на многочисленные исследования и широкое использование математических моделей во всех отраслях человеческой деятельности, строгого определения понятия моделирования на данный момент не выделено. Однако выдвинуто достаточно много удачных попыток выделить

наиболее существенные черты моделей [39, 69, 72]. Большинство исследователей под моделированием понимают опосредованное практическое или теоретическое исследование объекта, при котором непосредственно изучается не сам объект, а некоторая вспомогательная искусственная или естественная система (модель):

а) находящаяся в некотором объективном соответствии с познаваемым объектом;

б) способная замещать его в определенных отношениях;

в) дающая при её исследовании, в конечном счете, информацию о самом моделируемом объекте.

В тоже время вопросы построения и классификации математических моделей изучаются достаточно долго, и к настоящему времени опубликовано большое количество работ по данной тематике [10, 11, 53, 70, 98]. Большой вклад в развитие автоматных и непрерывно-дискретных моделей внес В.М. Глушков [19].

Возможность применения общесистемных закономерностей при моделировании рассматривается на примере таких сложных систем как аэропорт [11], атомная станция [36] и других. Для описания информационных систем, связанных обслуживанием воздушных судов аэропортом, применяются специфические модели. Предполагается, что система имеет ряд обслуживающих каналов, которые выполняют определенный набор задач. В систему на имеющиеся свободные каналы поступают заявки на обслуживание [11]. Однако конструктивных моделей описания и анализа сложных систем, пригодных для использования на практике не предлагается.

В [49, 50] рассмотрено отношение к структуре как к передаточному звену и источнику информации, работа [51] направлена на оценку поведения системы при изменении структуры и некоторые уточнения ее математической модели. В [51] показано, что только параллельная структура позволяет в начале жизненного цикла получить нулевую опасность отказов, но течением

времени при эксплуатации опасность отказа параллельной структуры приближается к одиночной, не резервированной структуре. В течение жизненного цикла параллельной структуры ее структурные изменения определяются формой функции распределения. Авторы [9] предлагают подход, который позволяет осуществлять прогнозирование поведение больших систем и оценить характеристики надежности в виде потоков интенсивности отказов.

В [36] дается определение остаточного ресурса, а также рассматриваются вопросы управления частными видами ресурса на примере атомных электростанций. В [46] предлагается системное изложение современной методологии, принципов и критериев вероятностного анализа безопасности сложных систем на примере атомных станций. Вероятностный анализ безопасности функционирования системы позволяет провести комплексный анализ безопасности, в процессе которого разрабатывается вероятностная модель. Данная модель используется для определения значений вероятностных показателей безопасности системы. Метод расчета этих показателей основан на использовании деревьев событий, при помощи которых определяются наборы небезопасных состояний в виде минимальных сечений, а также системы дифференциальных уравнений Колмогорова-Чепмена. Результатом вероятностного анализа безопасности является использование качественных и количественных оценок текущего уровня безопасности для принятия решений о дальнейшей эксплуатации системы.

При рассмотрении сложных систем, состоящих из большого числа разнородных компонентов, становится затруднительно выбрать наиболее подходящий подход. Это обуславливается тем, что каждый из них охватывает лишь одну из составляющих системы, в то время как совершенно не подходит для других. К таким системам относятся и сложные человеко-машинные системы, в которых присутствует один из наиболее сложных для моделирования факторов - человеческий [1, 101].

В работе [32] обращается внимание на причинность взаимосвязей и взаимодействий в сложных системах: «...существенные связи и отношения, обладающие всеобщностью и необходимостью, выступают в качестве причинных, закономерных, структурных функциональных связей».

Одним из наиболее известных подходов описания процессов функционирования сложных систем является агрегативный подход, предложенный Н.П. Бусленко. Система представляется множеством связанных агрегатов, изменяющих свое состояние во времени под внешними воздействиями. Благодаря общности подхода, он может быть применим для достаточно широкого круга задач. Однако ряд сложностей с организацией взаимодействия элементов системы существенно затрудняют применение подхода в реальных моделях [11].

В последнее время широкое развитие получил причинно-следственный подход к построению моделей. Благодаря общности понятий причины и следствия становится возможным объединять в рамках одной модели самые разнообразные объекты и процессы. Одним из формальных аппаратов является аппарат теории причинно-следственных комплексов, формализующий причинно-следственные зависимости в виде строгой структуры причинно-следственных звеньев. Основные положения теории были заложены А.Ф. Резниковым и В.А. Твердохлебовым и основывались на многолетнем опыте работ таких ученых как Я.Ф. Аскин, В.М.Глушков, Ф.-К. Ман, Г.-Д. Эббинхауз, К. Якобе [4, 19, 63, 89]. Позднее был опубликован ряд работ по развитию данного направления как с теоретической, так и с прикладной стороны [44- 48, 99, 77-85].

В данных работах содержатся основные положения, модели и методы синтеза и анализа причинно-следственных взаимосвязей и взаимодействий различных объектов, процессов и явлений, определяющих поведение сложных систем. Для этого разработаны новые структуры элементарных причинно-следственных звеньев (ПСЗ), алгебра операций над звеньями и

комплексами причинно-следственных связей и общая схема построения комплексов. В работе [4] подчеркивается, что причина - фактор активно действующий, а условия - нечто более пассивное, хотя сама причина только в совокупности с условиями оказывает определенное воздействие.

В [59, 62, 63] вводится понятие универсума П, представляющего процессы АТС, элементами которого являются: командно-информационная составляющая, исполнитель, оборудование, энергообеспечение и др. Для выполнения операций над звеньями и комплексами причинно-следственных связей предложен специальный формализованный язык. Формулы этого языка используются совместно с банками элементов (баз данных) универсума, банком результатов преобразования, совмещения и расщепления элементов универсума. В [74] рассматривается метод построения конструктивных моделей в форме причинно-следственных комплексов.

Формальный аппарат причинно-следственных комплексов удобен для использования при описании процессов функционирования сложных человеко-машинных систем, в т.ч. АТС, потому что категории причинно-следственных связей не ограничены требованием однородности применяемого математического аппарата: или только непрерывные числовые структуры, или только логические структуры, или только символьные структуры и т.д. Такая общность содержательной интерпретации причинно-следственных комплексов позволяет систематизировать взаимосвязи и взаимодействия элементов и процессов даже в условиях большой неопределенности связей и взаимодействий. Решение проблемы строгого математического описания процессов функционирования сложных систем с использованием причинно-следственных связей на уровне схем и диаграмм не решается окончательно. Сложной задачей является проблема построения ядер (точных математических описаний), связывающих группу причины и группу следствия в элементарных звеньях, компонентах и комплексах причинно-следственных связей в целом.

В работах [22, 29, 60] рассматривается проблема определения причин аварийных ситуаций, а также причинно-следственный подход к ее решению. В [73] предлагается применение расширенных средств диагностирования для поиска причин происшествий. Важнейшим достоинством данного подхода является возможность применения его для сложных человеко-машинных систем, так как техническое диагностирование [27] СЧМС неэффективно. Однако конструктивная модель сложной системы, для которой были бы применены данные средства диагностирования, не приводится. В [22] приводятся конкретные модели, реализованные программно-информационные комплексы. В данной работе не рассматриваются важнейшие вопросы доказательства полноты списка дефектов, существования и единственности причины возникновения аварийных ситуаций. В лучшем случае авторы [22, 29] предоставляют возможность выбора между несколькими причинами, приводящими к одной и той же аварийной ситуации.

В данной работе понятие безопасности представляется в виде интегрального показателя, отражающего состояние, при котором в установленных пределах сохраняются значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях. Риск причинения вреда людям или нанесения ущерба имуществу и окружающей среде в данном состоянии снижен до приемлемого уровня и поддерживается на этом либо более низком уровне посредством непрерывного процесса прогнозирования и выявления причин возникновения аварийных ситуаций, а также контроля факторов риска через управление ресурсами АТС.

На рис. 1.1 предлагается структура понятия безопасности авиационно-транспортной системы по аналогии с подходом H.A. Махутова.

Критерии безопасности функционирования

Нулевой уровень Отсутствие Недопущение авиационных опасности или потерь в

^роисщ_ест_вий_САЩ.___р_иска.____результатеАП

Отсутствие Выявление источников ^недопустимого опасности и контроля/Д риска._факторов риска

К1? К2,

Ар А2,

Парирование Определение и критических контроль ситуаций. ресурса АТС.

Ремонт. Определение

Разработка причин Оценка вероятности

перспективных аварийных возникновения

бортовых комплексов, ситуаций. аварийных ситуаций

Методы повышения безопасности функционирования АТС

Рисунок 1.1 - Структура понятия безопасности авиационно-транспортной системы

В статье [77] предлагается применение разработанного средствами математической кибернетики причинно-следственного подхода к моделированию сложных человеко-машинных систем, включая АТС. Для построения причинно-следственных комплексов, описывающих действия персонала и функционирование технических систем, а также связывающих разнородные процессы, предложено применение метода особых состояний. Приведены примеры подхода к моделированию авиационных транспортных

систем.

В статье [80] предложен причинно-следственный подход к описанию процессов функционирования и развития авиационно-транспортной системы, который позволяет решать задачи анализа и синтеза таких систем, а также поиска причин возникновения критических ситуаций. Предложена общая

схема моделей входа воздушных судов в зону ответственности аэропорта, а также процесса посадки воздушного судна.

Авторы работы [78] вводят понятие ресурса сложной человеко-машинной системы, состоящего из системной части и нескольких частных компонент, и предлагают метод определения и контроля ресурса СЧМС. В [86] рассматривается проблема оценки и контроля остаточного ресурса сложных человеко-машинных систем. Остаточный ресурс системы рассматривается как комплексный показатель, зависящий от ряда составляющих. Предлагаемый подход позволяет более полно учесть различные виды остаточного ресурса системы. Приводятся способы определения остаточного ресурса для авиационно-транспортных систем.

Авторами статьи [79] предложен подход, облегчающий расследование аварийных ситуаций в сложных системах и позволяющий с достаточной степенью достоверности определить причину их возникновения. В данной работе также приводится пример поиска причины авиационного происшествия на этапе посадки воздушного судна.

В [81, 83] на основе причинно-следственного подхода к анализу процесса функционирования АТС предлагаются расширенные методы диагностирования. Рассматривается применение визуального осмотра, анализа статистических данных, а также измерения и регистрации физических параметров в качестве расширенных средств диагностирования. Разработана структура схемы «пользователь-компьютер-среда», построенной на основе причинно-следственных комплексов и последовательного применения расширенных средств диагностирования как фильтров, предназначенных для постепенного уточнения причин аварии.

Применение в [77, 79, 82] объектно-ориентированного программирования позволяет на уровне языка программирования описывать объекты системы, их структуру и взаимосвязи. Это делает возможным производить эффективную разработку программно-информационных комплексов

реализующих соответствующие модели, методы и алгоритмы в достаточно короткие сроки.

Проведенный выше обзор обусловил тему данной диссертационной работы, связанную с неуклонным повышением безопасности авиационно-транспортных систем на основе разработки причинно-следственных методов, моделей и алгоритмов определения и контроля ресурса АТС, определения и парирования критических ситуаций при управлении воздушным движением и поиска причин происшествий в авиационно-транспортных системах.

1.2 Общая постановка задачи повышения безопасности авиационно-

транспортных систем

Общая постановка задачи исследования формулируется следующим образом. Требуется на временном отрезке [tH, у для с еС, р еР, te Т, I eL,

s eSопределить варианты управления и АТС по критерию безопасности

tk

К = ¡F (и(с), и (р), t, l, s) dt -> max;

tu (1-1)

при ограничениях:

- общесистемных Ffcj (и(с), и(р), t, l, s) <0;

- частных Fk2 (u(c), u(p), t, l, s) < 0;

- структурных^ (u(c), u(p), t, l, s) < 0; и граничных условиях:

(u(c), u(p), t, l, s) = 0, k=l, nj,j=l, 2, 3;

F\ (Ф)> u(p), t, l, s) = 0, k= nj+1, r¡2 ,j=J, 2, 3.

Здесь С - множество актов-процессов управления и диагностирования от сбора информации до принятия решений и реализации управления. Р -множество процессов АТС (полеты, управление воздушным движением, обслуживание, ремонт и т.д.). Т - множество временных интервалов

(непрерывное или квазинепрерывное слежение, часы, годы и т.д.). Ь-множество этапов жизненного цикла (проектирование, производство, эксплуатация, утилизация). 5 - множество ситуаций (штатные, усложнения условий полета, сложные, аварийные, катастрофические).

Решение данной задачи в столь общем виде затруднено ввиду сложности структуры АТС, наличия сложных существенно нелинейных зависимостей, взаимодействий компонент и человеческого звена. В связи с этим выполнена декомпозиция данной задачи на ряд частных задач, решение которых возможно с использованием имеющихся математических и технических средств.

Рисунок 1.2 - Структура задач описания, анализа и управления авиационно-транспортными системами

В данной работе в рассмотрен ряд задач, решение которых позволяет повысить безопасность авиационно-транспортных систем, рассматриваются

26 И

(рис. 1.2): разработка причинно-следственных методов, моделей

алгоритмов оперативного контроля ресурса АТС, определения критических

ситуаций при входе ВС в ЗО аэропорта и поиск причин аварийных ситуаций на этапе посадки ВС.

Выводы:

1. Повышение безопасности авиационно-транспортных систем является актуальной и важнейшей задачей. Несмотря на все усилия по предотвращению сбоев функционирования техники и ошибок персонала, они имеют место даже в самых надежных АТС, поэтому абсолютный уровень безопасности является недостижимым. Вместе с тем существует необходимость дальнейших исследований с целью создания единого подхода к понятию безопасности. В данной главе предлагается структура понятия безопасности авиационно-транспортной системы.

2. Существующие модели и методы повышения безопасности АТС для тренажеров зачастую не позволяют в полной мере решить задачи неуклонного повышения безопасности АТС и требуют совершенствования.

3. Для анализа процесса функционирования авиационно-транспортных систем, состоящих из большого числа разнородных компонентов, целесообразно выбрать наиболее общий подход, основанный на применении комплексов причинно-следственных связей.

4. Решение задачи повышения безопасности авиационно-транспортных систем в общей постановке, приведенной в данной главе, затрудняется сложностью структуры АТС, наличием существенно нелинейных компонент, наличием человеческого звена. В связи с этим требуется декомпозировать данную задачу на ряд частных задач, решение которых возможно с использованием имеющихся математических и технических средств.

5. Для решения важной проблемы повышения безопасности в данной работе предлагается разработать модели, методы и алгоритмы определения

ресурса АТС, выявления и парирования критических ситуаций при входе воздушных судов в зону ответственности аэропорта и поиска причин авиационных происшествий в авиационно-транспортных системах на этапе посадки воздушного судна для использования в компьютерных тренажерах.

2. СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ ПРОЦЕССОВ В АВИАЦИОННО-

ТРАНСПОРТНЫХ СИСТЕМАХ И ПОДХОДЫ К СОЗДАНИЮ МОДЕЛЕЙ ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ ДЛЯ

ТРЕНАЖЕРОВ

2.1. Причинно-следственный подход к построению моделей поддержки

принятия решений и анализу авиационно-транспортных систем

Авиационно-транспортная система [45] - это совокупность следующих компонентов (рис. 2.1):

- воздушное судно;

- экипаж;

- служба подготовки и обеспечения полета;

- служба управления воздушным движением.

Основную функцию или назначение АТС можно сформулировать как доставку пассажиров и грузов по заданному маршруту с соблюдением графика движения, нормативных актов 1САО, законов РФ, требований удобства работы экипажа и комфорта пассажиров при обеспечении максимальной безопасности полета.

Эффективность функционирования и развития АТС определяется степенью достижения ее цели, следующей из основной функции системы. Чтобы эффективно провести анализ АТС, необходимо иметь удобный аппарат, позволяющий выполнять ее моделирование. С помощью разработанных моделей осуществляется анализ зависимостей показателей эффективности АТС и параметров ее компонентов. Предлагаемый подход позволяет создавать и совершенствовать модели и методы повышения эффективности конкретной АТС с использованием оптимизации по критерию безопасности. Для решения такой задачи необходима декомпозиция по процессам, объектам и временным интервалам, что является сложной проблемой.

базовые процессы:

1 команды, информация

2 действия персонала

3 функционирование техники

4 энергообеспечение

5 воздействие метеоусловий

6 пассажиры, груз

Внешняя среда

Службы топливо- и энергообеспечения (1.4)

информационные потоки материальные потоки энергетические потоки

Рисунок 2.1

- Информационные, материальные и энергетические потоки в АТС с указанием базовых процессов

Построение модели авиационно-транспортной системы и частных моделей для конкретных процессов функционирования системы (рис. 2.2) является базовой задачей для решения последующих задач анализа, управления, поиска причин авиационных происшествий, их предотвращения, задач оптимизации и других.

Множество полетов ВС

У//////Ж

0-1 Загрузка и посадка пассажиров, 1-2 Разбег до скорости отрыва, 2-3 Отрыв, 3-4 Набор высоты, 4-5 Полет по маршруту, 5-6 Снижение до высоты круга, 6-7 Полет по кругу, 7-8 Полет по глиссаде, 8-9 Выравнивание и касание ВПП, 9-10 Пробег. Торможение, 10-11 Руление ,11-12 Разгрузка

Рисунок 2.2 - Декомпозиция процесса функционирования авиационно-транспортной

системы

К специфическим свойствам сложных человеко-машинных систем вообще и АТС в частности относятся: отсутствие для таких систем компактных, точных и полных моделей; существенное изменение их состояния в течение малых интервалов времени; наличие в управлении функционированием системы человеческого звена, наличие тесных взаимосвязей и взаимодействий процессов различной природы и т.п. Эти особенности АТС совмещаются с трудностями практического наблюдения средствами контроля и диагностирования воздействий на систему, состояний системы и воздействий системы на внешнюю среду.

Построение модели АТС и частных моделей для конкретных процессов функционирования системы требует, особенно на начальных этапах разработки моделей, использования формального аппарата, в котором

переменные, константы, функции и отношения не являются объектами и

структурами некоторого однородного аппарата - непрерывной числовой

математики, дискретной символьной математики, формальной логики,

аппарата нечетких множеств и отношений. В качестве требующегося

формального аппарата предлагается использовать теорию причинно-

следственных комплексов [59, 62, 63], в которой основными категориями

являются группа причины (причина и условие 1 реализации причинно-

следственной связи), группа следствия (следствие и условие 2 после

реализации причинно-следственной связи) и ядро как математическое

описание причинно-следственной связи группы причины с группой

следствия. На этом пути от содержательного и фактического понимания АТС

к математической модели системы последовательно уточняются и

формализуются связи конкретных значений показателей, представляющих

процессы и их взаимодействия, образующие функционирование системы.

Одновременно осуществляется последовательная декомпозиция в структуре

и функциях системы, дающая в результате иерархически построенную модель.

Основной моделью является причинно-следственный комплекс,

построенный как композиция элементарных ПСЗ, имеющих новую,

отличную от традиционной структуру причинно-следственной связи (рис. 2.3).

группа причины группа следствия

причина

Заключение диссертации по теме «Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям)», Филимонюк, Леонид Юрьевич

Основные результаты выполненных исследований можно сформулировать следующим образом:

1. Проведен системный анализ процесса функционирования авиационно-транспортной системы. В результате выполнена постановка задач повышения безопасности АТС, разработаны методы ее решения на основе причинно-следственных комплексов.

2. Построена модель системы поддержки принятия решений диспетчеров, обеспечивающая принятие оптимальных по критерию безопасности решений об очередности захода на посадку воздушных судов для использования в компьютерных тренажерах.

3. Разработаны методы определения ресурса АТС, позволяющего прогнозировать возникновение аварий, поиска причин аварийных ситуаций при посадке воздушных судов и модель для поддержки принятия решений по очередности захода на посадку воздушных судов.

4. Разработаны программно-информационные комплексы, реализующие указанные модели и методы, которые могут использоваться в тренажерах при подготовке пилотов, диспетчеров, а также лиц, проводящих расследование авиационных происшествий.

5. На основе разработанных моделей, методов и алгоритмов предложены состав и структура информационно-обучающей системы, обеспечивающей сбор и обработку информации, необходимой для идентификации причин аварийных ситуаций и их предотвращения.

6. Разработанные модели, методы и алгоритмы использованы в ОАО «Ил», в учебном процессе и отражены отчетах о НИР Института проблем точной механики и управления РАН № гос. регистрации 01201156340).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Диссертационная работа посвящена решению актуальной проблемы для России и мира в целом - повышения безопасности авиационно-транспортных систем. Решение данной научно-технической задачи имеет важнейшее значение и позволяет реализовать единый комплекс моделей, методов и алгоритмов, применение которых в тренажерах для обучения пилотов, диспетчеров и лиц, проводящих расследование авиационных происшествий, позволяет повысить безопасность функционирования АТС.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Филимонюк, Леонид Юрьевич, 2012 год

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Абрамова H.A., Гинсберг К.С., Новиков Д.А.Человеческий фактор в управлении / Под ред. Абрамовой H.A., Гинсберга К.С., Новикова Д.А.- М.: КомКнига, 2006. - 496 с.

2. Александровская JI.H. Статистические методы анализа безопасности сложных технических систем. «Логос» М,- 2001. 228 с.

3. Алтухов В.А. Практическая аэродинамика маневренных самолетов. М. «Воениздат». 1977. 439 с.

4. Аскин Я.Ф. Философский детерминизм и научное познание. Мысль. М., 1977.

5. Базлев Д.А., Евдокименков В.Н., Ким Н.В., Красильщиков М.Н. Концепция построения бортовой информационно-экспертной системы поддержки действий летчика в особых ситуациях полета. //Вестник компьютерных и информационных технологий, №1. 2007. с. 10-25.

6. Блехман И.И. Мышкис А.Д., Пановко Я.Г. Механика и прикладная математика. Наука, М., 1990. 360 с.

7. Богословский Л.Е., Шифрин М.Н. Практическая аэродинамика самолета Як-40. Учебное пособие. М. Машиностроение. 1977. 96 с.

8. Болотин В.В. Прогнозирование ресурса машин и конструкций. - М.: Машиностроение, 1984.

9. Большаков А. А., Петров С. В. Модель прогнозирования функционирования больших систем // Вестник Саратовского государственного технического университета, 2009, №43.- С. 178-181.

10. Бусленко В.Н. Автоматизация имитационного программирования сложных систем: учебное пособие. М.: Наука, 1977.

11. Бусленко Н. П. Моделирование сложных систем. - М.: Наука, 1968. 356 с.

12. Бусленко, Н.П., Калашников В.В., Коваленко И.Н. Лекции по теории сложных систем. Сов радио. М, 1973. 384 с.

13. Бюшгенс Г.С., Студнев Р.В. Динамика самолета. Пространственное движение. -М.: Машиностроение, 1983. - 320 с.

14. Васильев С.Н. От классических задач регулирования к интеллектуальному управлению. II //Известия Академии наук. Теория и системы управления. 2001. № 2. С. 5-21.

15. Васильев С.Н., Жерлов А.К., Федосов Е.А., Федунов Б.Е. Интеллект-ное управление динамическими системами. М., Физматлит. 2002.

16. Венцель Е.С. Элементы теории игр. - М.: Физматгиз, 1961. 67 с.

17. Вишнякова Л.В., Дегтярев О.В., Зубкова И.Ф., Михайлов М.С., Плотникова Т.И. Алгоритмическое и программное обеспечение ключевых элементов автоматизированной системы планирования воздушного движения // А8ТЕС07. Российско-европейский семинар.—М., 2007. —С. 10. —11.

18. Высоцкий В.З. Коэффициент загрузки диспетчера УВД как показатель безопасности полетов //Научный вестник МГТУ ГА №99. - М.: 2006. -С.149-151.

19. Глушков В.М. Синтез цифровых автоматов. - М.: Физматгиз, 1962. 476 с.

20. Гринь Е.А. Определение остаточного ресурса при техническом диагностировании оборудования ТЭС после выработки нормативного срока службы

21. Домнич В.С. Синтез причинно-следственных комплексов для анализа дорожно-транспортных происшествий // Кибернетика и высокие технологии XXI века: сб. тр. X междунар. науч.-технич. конф. Воронеж: Изд.-полиграфич. центр Воронеж, гос. ун-та, 2009. С. 697-703.

22. Домнич B.C., Иващенко В.А., Петров Д.Ю. Автоматизация поиска причин аварийных ситуаций при формовании листового стекла // Проблемы управления. 2011. №5. С 52-58.

23. Ефремов A.B., Оглоблин A.B., Предтеченский А.Н., Родченко В.В. Летчик как динамическая система. - М.: Машиностроение, 1992. 331 с.

24. Иванов А.Г. Моделирование движения самолета на этапе посадки. //Проблемы управления с гарантированным результатом. Екатеринбург. 1992 г. с. 15-26.

25. Исаев В.К., Давидсон Б.Х., Золотухин В.В. Некоторые актуальные системные, математические и информационные задачи управления воздушным движением //Труды 50-й научной конференции МФТИ «Современные проблемы фундаментальных и прикладных наук»: Часть III. Аэрофизика и космические исследования. Том 2. — М.: МФТИ, 2007. С. 141 -144.

26. Исаев В.К., Давидсон Б.Х., Хоботов E.H., Золотухин В.В. Подход к построению интеллектуальной многоуровневой системы управления воздушным движением //Труды 52-й научной конференции МФТИ «Современные проблемы фундаментальных и прикладных наук»: Часть III. Аэрофизика и космические исследования. Том 2. — М.: МФТИ, 2009. С. 158-160.

27. Карибский В.В., Пархоменко П.П. и др. Основы технической диагностики. В 2-х кн. // В.В. Карибский, П.П. Пархоменко, Е.С. Согомонян, В.Ф. Халчев / под ред. Пархоменко П.П. М.: Энергия, 1976. кн. 1. -464 с.

28. Клыков Ю.И. Ситуационное управление большими системами. М.: Энергия, 1974. 136с.

29. Клюев В.В, Резчиков А.Ф., Иванов A.C., Домнич B.C. Анализ аварий и возможностей их предотвращения в сложных техногенных системах с

использованием моделей причинно-следственных связей // Контроль. Диагностика. 2009. № 12. С. 29-36.

30. Кульба В.В., Микрин Е.А., Павлов Б.В., Платонов В.Н. Теоретические основы проектирования информационно-управляющих систем космических аппаратов. М.: Наука, 2006. 579с.

31. Макаров H.H. Системы обеспечения безопасности функционирования бортового эргатического комплекса. М.: Машиностроение - Полет. 2009. 760 с.

32. Марчук Г.И. Сопряжённые уравнения и анализ сложных систем. М., 1992.

33. Махутов H.A. Деформационные критерии разрушения и расчёт элементов конструкций на прочность. - М.: 1981.

34. Месарович М., Танахара Я. Общая теория систем: математические основы. - М.: Мир, 1978. - 312 с.

35. Месарович М., Мако Д., Такахара И. Теория иерархических многоуровневых систем. -М.: Мир, 1973. - 344 с.

36. Митенков Ф.М., Коротких Ю.Г. К вопросу о создании эксплуатационного мониторинга ресурса оборудования и систем ядерных энергетических установок. "Проблемы машиностроения и надежности машин", №4, 2003.

37. Моисеев H.H. Математические задачи системного анализа. - М.: Наука, 1981.

38. Моисеев H.H. Математика ставит эксперимент. Наука, М., 1979.

39. Мышкис А. Д., Элементы теории математических моделей. — 3-е изд., испр. — М.: КомКнига, 2007. — 192 с.

40. Неделько В.Н., Землянский A.B. Практическая реализация задачи выявления потенциально-конфликтных ситуаций и нарушения интервалов эшелонирования в тренажерном моделирующем комплексе управления воздушным движением. //Материалы V Международной

научно-практической конференции «Современные информационные технологии в управлении и профессиональной подготовке операторов сложных систем». Кировоград. - Изд-во ГЛАУ, 2010. С. 61-63.

41. Новиков П.П. Прогнозирование и обнаружение конфликтных ситуаций // Принятие решений в системах управления воздушным движением. М., 1977, с.93-99.

42. Новиков П.П. Диспозиционное моделирование принятия решений при управлении // Тренажеры и компьютеризация профессиональной подготовки, М., 1992, с.92-94.

43. Новиков П.П., Сулейманов Р.Н. Разработка структурно-деятельностных имитаторов для тренажерной подготовки диспетчеров управления воздушным движением // Тренажеры и компьютеризация профессиональной подготовки М.,1992. с.225-227.

44. Новиков П.П. Диспозиционные модели принятия решений и их использование в экспертных системах и интеллектуальных тренажерных модулях //Авиационная эргономика, тренажеры и подготовка летного состава. Жуковский, ЛИИ, 1995. с.46-50.

45. Новожилов Г.В., Неймарк М.С., Цесарский Л.Г. Безопасность полета самолета: Концепция и технология. - М.: Изд-во МАИ, 2007. - 196 с.

46. Острейковский В.А., Швыряев Ю.В. Безопасность атомных станций. Вероятностный анализ. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2008. 352 с.

47. Оуэн Г. Теория игр. М.: Мир, 1971. 232 с.

48. Пархоменко П.П. Основные задачи технической диагностики // Техническая диагностика. 1972. С. 7-12.

49. Петров С. В. Прогноз функционирования систем : информационная модель динамики вероятности состояния/С. В. Петров // Математические методы в технике и технологиях - ММТТ-17 : сб. тр. XVII между-нар. науч. конф. / КГТУ. - Кострома, 2004. т.Т. 5.-С.185.

50. Петров С. В. Прогноз функционирования систем : информационная модель структуры системы/С. В. Петров // Интеллектуальные системы INTELS-2004 : тр. Шестого междунар. симп. / РУСАКИ. -М, 2004. С.34.

51. Петров С. В. Прогноз функционирования систем: вероятностная оценка изменений структуры/С. В. Петров // Математические методы в технике и технологиях - ММТТ-21: сб. тр. XXI междунар. науч. конф., 27-30 мая 2008 г. : в 10 т. / СГТУ. - Саратов, 2008. т.Т. 10.-С.74-77.

52. Петросян JI.A., Зенкевич H.A., Семина Е.А. Теория игр: Учеб. пособие для ун-тов: - М.: Высш. шк., Книжный дом «Университет», 1998. -304 с.

53. Поспелов Д.А. Логико-лингвистические модели в системах управления. М.: Энергоиздат, 1981.232 с.

54. Поспелов Д.А. Ситуационное управление: теория и практика. - М.: Наука. - Гл. ред. физ.-мат. лит., 1986. - 288 с.

55. Прангишвили И.В. Системный подход и общесистемные закономерности. - М.: Синтег, 2000. - 528 с.

56. Прангишвили И.В. Проблемы управления сложными крупномасштабными процессами // Приборы и системы управления. 1996. № 6. С. 1-6.

57. Пуминова Г.С. Практическая аэродинамика самолета Ту 154 Б (Ту-154 М) (для переучивания экипажей) Методическая разработка. 4.1. Академия ГА. С.-Пб.: 1994. - 67 с.

58. Резчиков А.Ф. Структуры автоматизированных систем управления энергетикой промышленных предприятий. Часть I. Саратов. Из-во Саратовского университета. 1983. 117 с.

59. Резчиков А.Ф., Домнич B.C., Иванов A.C., Твердохлебов В.А. Причинно-следственные комплексы в анализе аварийных ситуаций. // Мехатроника, автоматизация, управление (МАУ-2009). Материалы

Международной научно-технической конференции.- Таганрог: Изд-во ТТИЮФУ, 2009. С.166-168.

60. Резчиков А.Ф., Иванов A.C., Домнич B.C. Анализ аварий в человеко-машинных системах с использованием моделей причинно-следственных связей. // Мехатроника, автоматизация, управление. -2009.-№7.-С. 30-35.

61. Резчиков А.Ф., Иващенко В.А., Захаров В.И. Систематизация задач и подсистем АСУ энергохозяйством предприятия // Приборы и системы управления. 1979. №4. С. 10-11.

62. Резчиков А.Ф., Твердохлебов В.А. Причинно-следственные комплексы взаимодействий производственных процессов. // Проблемы управления. - 2010.-№ 3. - С. 51-59.

63. Резчиков А.Ф., Твердохлебов В.А. Причинно-следственные модели производственных систем. Саратов: ООО Издательский Центр «Наука», 2008. 138 с.

64. Резчиков А.Ф., Твердохлебов В.А. Цели и причинно-следственные модели крупномасштабных производственных систем. Материалы третьей международной конференции "Управление развитием крупномасштабных систем MLSD'2009". 2009. - С.62-64.

65. Резчиков А.Ф., Твердохлебов В.А. Причинно-следственные комплексы как модели сложных человеко-машинных систем. Материалы седьмой Международной научно-практической конференции "Теоретические и прикладные аспекты построения программных систем". Киев, 2010. С. 423-431.

66. Резчиков А.Ф., Твердохлебов В.А. Безопасность и ресурсосбережение в крупномасштабных системах: причинно-следственный подход. Материалы четвертой международной конференции "Управление развитием крупномасштабных систем MLSD'2010". 2010. Т.1.С.115-124.

67«, Резчиков А.Ф., Твердохлебов В.А. и др. Безопасность критических инфраструктур: математические и инженерные методы анализа и обеспечения. Под. ред. В.С.Харченко Харьков. Изд-во Национальный аэрокосмический университет им. Н.Е.Жуковского. ("ХАИ").2011г. 641с.

68*. Романов В.Н. Системный анализ для инженеров. СПб.: СЗГЗТУ, 2006. 186 с.

69. Самарский А. А., Михайлов А. П. Математическое моделирование. Идеи. Методы. Примеры. — 2-е изд., испр. — М.: Физматлит, 2001.

70. Самарский A.A., Михайлов А.П. Математическое моделирование: Идеи. Методы. Примеры. - 2-е изд., испр. - М.: Физматлит, 2005. -320с.

71. Самойлов Е.В. Новый подход к определению остаточного рабочего ресурса трубопроводом тепловых сетей. "Новости теплоснабжения", №8, 2007.

72. Советов Б. Я., Яковлев С. А., Моделирование систем: Учеб. для вузов — 3-е изд., перераб. и доп. — М.: Высш. шк., 2001. — 343 с.

73. Твердохлебов В.А. Диагностирование больших неоднородных систем расширенными средствами диагностирования. // «РАДЮЕЛЕКТРОНШ I КОМП'ЮТЕРНЗ СИСТЕМИ», Харюв, №5, 2010.С.214-218.

74. Твердохлебов В.А. Метод построения причинно-следственных связей процессов в человеко-машинных системах.// Тезисы докладов Международной конференции "Теоретические и прикладные аспекты построения программных систем" TAAPSD'2011. 19-23 сентября 2011г. Ялта. С. 192-200.

75. Твердохлебов В. А. Модели мехатронных систем в процессах анализа аварий и катастроф. Материалы 7-й научно-технической Конференции "Мехатроника, автоматизация, управление " (МАУ-2010). Санкт-Петербург-2010. С. 377-380.

76. Твердохлебов В.А. Особенности диагностирования человеко-машинных систем. Труды конференции "Технические и программные средства систем управления, контроля и измерения " (УКИ-10) Москва,

2010. С. 146-156.

77. Филимонюк Л.Ю. Кибернетический подход к моделированию разнородных процессов в мехатронных системах / Л.Ю. Филимонюк, A.C. Иванов, Р.Ю. Лапковский, Д.А. Уков // Мехатроника, автоматизация, управление. 2011. №1(118). С. 16-20.

78. Филимонюк Л.Ю. Системный подход к задаче оценки остаточного ресурса человеко-машинных систем / Л.Ю. Филимонюк, В.В. Клюев, А.Ф.Резчиков, A.C. Богомолов, Д.А.Уков // Контроль. Диагностика.

2011. №8 (158). С. 9-13.

79. Филимонюк Л.Ю. Причинно-следственный подход к расследованию аварийных ситуаций в человеко-машинных системах / Л.Ю. Филимонюк, A.C. Иванов, Р.Ю. Лапковский, Д.А. Уков // Мехатроника, автоматизация, управление. 2012. № 2. С. 38-43.

80. Филимонюк Л.Ю. Причинно-следственный подход к анализу авиационно-транспортных систем/ Л.Ю. Филимонюк, Г.В. Новожилов, А.Ф. Резчиков, М.С. Неймарк, В.А Твердохлебов, Л.Г Цесарский.// Общероссийский научно-технический журнал "Полет". 2011. №7. С. 3-8.

81. Филимонюк Л.Ю. Применение причинно-следственного подхода и расширенных средств диагностирования для анализа критических ситуаций в авиационно-транспортных системах / Л.Ю. Филимонюк // Доклады Академии военных наук. Саратов. 2010. №5(44). С. 137-140.

82. Филимонюк Л.Ю. Теоретико-игровая причинно-следственная модель посадки самолета для анализа критических ситуаций / Л.Ю. Филимонюк, A.C. Иванов // Мехатроника. Автоматизация. Управление:

Материалы 7-й Всероссийской науч.-технич. конф. Санкт-Петербург, 2010. С. 412-415.

83. Филимонюк Л.Ю. Расширенные средства диагностирования как фильтры для постепенного уточнения причин аварий // Информационные технологии в управлении и профессиональной подготовки операторов сложных систем: Материалы V Междунар. науч.-практич. конф. Кировоград: Изд-во ГЛАУ, 2010. С. 95-98.

84. Филимонюк Л.Ю. Причинно-следственный подход к анализу и прогнозированию аварий в сложных системах / Л.Ю. Филимонюк // Материалы 4-й Всероссийской мультиконференции. Т.1. - Таганрог: Изд-во ТТИ ЮФУ, 2011. С. 69 -71.

85. Филимонюк Л.Ю. Причинно-следственный подход к управлению взаимодействием в звене воздушное судно - аэропорт / Л.Ю. Филимонюк, Л.Г. Цесарский // Управление развитием крупномасштабных систем: Материалы 5-й Международной конф. Москва, 2011. С. 93 -95.

86. Филимонюк Л.Ю. Причинно-следственный подход к определению остаточного ресурса сложных человеко-машинных систем // Доклады Академии военных наук. Саратов, 2011. №5 (49). С. 116-119.

87. Цвиркун А.Д. Структура сложных систем. М.: Сов. радио, 1975. 345 с.

88. Цвиркун А.Д. Основы синтеза структуры сложных систем. М.: Наука, 1982. 200 с.

89. Эббинхауз Г.-Д., Якобе К., Ман Ф.-К., Хермес Г. Машины Тьюринга и рекурсивные функции. - М.: Изд-во «Мир», 1972. - 264с.

90. Filimonyuk L.Yu. Cause-effect model of aviation transport system's functioning // Critical Infrastructure Safety and Security: Proceedings of the First International Workshop. Kirovograd, 2011. Vol. 1. pp. 164-167.

91. Hansman, R. John; Histon, Jonathan M. Mitigating complexity in air traffic control: the role of structure based abstractions Report No. ICAT-2008-05 August 2008 MIT International Center for Air Transportation (ICAT)

Department of. Aeronautics & Astronautics Massachusetts Institute of Technology Cambridge, MA 02139 USA.

92. Miele A., Wang Т., Wang H., Melvin W. W. Optimal Penetration Landing Trajectories in the Presence of Windshear// Ibid. 1988. V. 57, N 1. P. 1-40.

93. Sheehy C.B. System Integration Offers Answer to Fault Analysis // Signal Magazine, May 2001.

94. Williams-Hayes P.S. Flight Test Implementation of a Second Generation Intelligent Flight Control System // NASA / TM-2005-213669, November, 2005.

95. Патент РФ 2086471, МКИ B64C 13/20. Система посадки самолетов / Алексеев Е.Г., Банкгальтер Р.И., Николаев JI.E. и др. 1997.

96. Воздушный кодекс Российской Федерации. Федеральный закон от 19 марта 1997 г. N 60-ФЗ.

97. Конвенция о международной гражданской авиации. Приложение 13 "Расследование авиационных происшествий и инцидентов"

98. Конвенция о международной гражданской авиации Основные принципы учета человеческого фактора в системах организации воздушного движения (Doc 9758).

99. Наставление по производству полётов в гражданской авиации СССР (НПП ГА-85).

100. Наставление по технической эксплуатации и ремонту авиационной техники в гражданской авиации России.

101. Основные принципы учета человеческого фактора при проведении проверок организации контроля за обеспечением безопасности полетов (Doc 9806).

102. Основные принципы учета человеческого фактора при техническом обслуживании воздушных судов (Doc 9824).

103. ПРАПИ-98. Правила расследования авиационных происшествий и инцидентов с гражданскими воздушными судами в Российской Федерации. Постановление Правительства РФ от 18 июня 1998 г. N609.

104. Прогнозирование остаточного ресурса оборудования по изменению параметров его технического состояния при эксплуатации (РД26.260.005-91).

105. Руководство по обеспечению безопасности полетов. Международная организация гражданской авиации. 2006. - 361 с.

106. Руководство по управлению безопасностью полётов. Doc 9859-AN/460 ICAO.

107. Федеральный Закон «О техническом регулировании». - №184-ФЗ, 27 декабря 2002.

108. Федеральные авиационные правила. "Осуществление радиосвязи в воздушном пространстве Российской Федерации".

109. Федеральные авиационные правила. "Подготовка и выполнение полетов в гражданской авиации Российской федерации". Приказ Минтранса России от 31 июля 2009 г. N 128.

110. Федеральные авиационные правила. Подготовка и выполнение полетов в гражданской авиации Российской Федерации.

111. Федеральные авиационные правила полетов в воздушном пространстве РФ.

112. http://www.mak.ru/russian/mvestigations/2010/files/tul 54m_l01/finalrep ortj-us.pdf