3D-моделювання управлінських рішень в системі ангстремменеджменту авіапідприємств

За допомогою такого інструменту ефективного прийняття управлінських рішень на авіапідприємствах, як ангстремменеджмент, автором проведено математичне моделювання повітряного простору, яке можна розглядати, як немасштабну версію моделювання у прискореному масштабі часу (FTS).

Головним завданням цього математичного моделювання було створення відповідних маршрутів й елементів структури (секторів), та аналізування їх взаємодії з різними моделями повітряного руху. Засобами математичного моделювання генеровано 4D-траєкторії (місце розташування + час) відповідно до планів польотів, які описують моделі повітряного руху у відповідній організації повітряного простору. Ці траєкторії та елементи структури повітряного простору використовуються для розрахунків статистичних даних, таких як: навантаження на сектори, навантаження на сегменти маршрутів, конфліктні ситуації тощо. Математичне моделювання повітряного простору за технологією ангстремменеджменту авіапідприємств дозволило отримати точні дані, що стосуються навантаження на сектор та його пропускну спроможність.

Зазвичай, засоби математичного моделювання повітряного простору складаються з модулів програмного забезпечення, які використовуються відповідно до потреб дизайнерів повітряного простору [76, 79, 101, 111]:

• – графічні засоби – використовуються для визначення організації повітряного простору та її візуалізації у 2D та 3D;
• – засоби маніпулювання траєкторіями – використовуються для визначення моделі повітряного руху (розподіл повітряного руху, час на передачу керування, 4D-генерація траєкторій);
• – засоби аналізування та оброблення даних (розподіл повітряного руху, навантаження на сектори, перевірка на конфлікти).

Перший крок математичного моделювання повітряного простору є перетворення опрацьованого робочою групою з дизайну повітряного простору проекту дизайну в спрощений для представлення варіанту, який базується на комп'ютерних технологіях. У більшості випадків, маршрути описуються, як 2D-мережа сегментів. Ці сегменти мають деякі особливості, що пов'язані з повітряним рухом: напрямком та типом руху [101].

Після завершення моделювання в системі ангстремменеджменту авіапідприємств, перевірено конфігурацію секторів на коректність зображення та на відсутність дір між секторами у горизонтальному та вертикальному планах.

Наприклад, якщо система визначила, що повітряне судно перетнуло межу сектора, це підвищило кількість літаків у цьому специфічному секторі та запустило у дію завдання, які запропоновані для виконання диспетчером (прийом керування, зв'язок, розпізнавання).

У результаті проведення моделювання у прискореному масштабі часу зібрано велику кількість даних:

• – операції/затримки;
• – операції/навантаження в секторі;
• – дані польотів – 4D-дані розташування літаків;
• – журнал подій (конфлікти, зміна секторів, зміна рівня польоту тощо);
• – файли повідомлень (доповіді).

Ці дані у подальшому можуть бути використані для початкових розрахунків або можуть бути використані як різні інструменти для підготовки необхідного результату у форматі статистичних даних, карт та діаграм. Збір статистичних даних при моделюванні у прискореному масштабі часу не визначає остаточного результату. Для того, щоб отримати реалістичну картину за виконанням оцінювання тестових варіантів, усі отримані дані моделювання у прискореному масштабі часу повинні проходити кваліфіковану оцінку експертів з метою ефективного прийняття управлінських рішень. Схвалення або відхилення кожного конкретного проекту дизайну не може базуватися тільки на результатах кількісних даних моделювання у прискореному масштабі часу без урахування перспектив розвитку ангстремменеджменту авіапідприємств [78].

За методологією ангстремменеджменту авіапідприємств інформаційна система відноситься до типу найголовніших систем забезпечення ефективного прийняття управлінських рішень. Її користувачами є, наприклад, льотний склад військово-повітряних сил та цивільної авіації. Мета розроблення – використовуючи початкові умови, побудувати траєкторію польоту літального апарату (групи апаратів) з подальшою візуалізацією у тривимірному просторі комп'ютера. Траєкторія польоту описує одну або комплекс взаємопов'язаних фігур пілотажу (рис. 3.4) [авторське дослідження].

Підсистему "Сховище даних" складено з двох елементів: "База даних" та "Система файлів".

Підсистему "Редагування траєкторій польоту" складено з блоків: "Територія" – додавання та зміна файлу 3D-моделі підстильної поверхні; "Літальний апарат" – додавання, видалення файлу 3D-моделі літального апарату; "Бойовий порядок" – створення нового або редагування існуючого бойового ладу групи літальних апаратів; "Траєкторія польоту" – створення нової або редагування існуючої траєкторії польоту літального апарату (групи апаратів) [85].

Рис. 3.4. Концептуальна модель інформаційної системи за технологією ангстремменеджменту авіапідприємств

Примітка: розроблено автором [78]

Підсистема візуалізації польоту літального апарату (групи апаратів) відповідає не тільки за формування тривимірних образів на дисплеї, а й за візуалізацію польоту. Поділ на підсистеми ("Редагування траєкторій польоту" та "Візуалізація польоту літального апарату (групи апаратів)") обумовлено тим, що час на запуск програми та візуалізацію польоту повинний бути мінімальним (декілька секунд). Користувач один раз будує траєкторію польоту, потім у будь-який час візуалізує політ літального апарату (групи апаратів) за цією траєкторією.

Підсистема пошуку в інформаційно-пошуковій системі надає користувачеві повний доступ до ресурсів інформаційної системи: текстова, графічна, аудіо-та відеоінформація, віртуальний огляд тривимірних моделей авіації. Користувач формує свій запит у вигляді рядка дескрипторів, та інформаційно-пошукова система виводить на екран всю інформацію, наявну в базах даних та відповідає на запит користувача.

Таким чином, інформаційна система за технологією ангстремменеджменту авіапідприємств дозволяє моделювати траєкторії польоту з виконанням всіх фігур пілотажу. Інформаційна система є універсальною, оскільки в ній передбачено можливість додавання різних ресурсів. Наприклад, у пілотажі може брати участь група винищувачів або група спортивних літальних апаратів. Головне – додати до системи відповідні тривимірні моделі та вказати їх характеристики [77, 102, 112].

Перевагою описаної авторської системи ангстремменеджменту авіапідприємства є те, що вона дозволяє створювати 3D-траєкторії польоту та потім здійснювати ефективне управління ними без витрат на паливо та інші ресурси. Ця система також наочно демонструє, як може група літальних апаратів виконувати фігури пілотажу за різних умов без участі пілотів у пілотуванні літальних апаратів. Використовуючи інформаційну базу системи ангстремменеджменту авіапідприємства, можна гарантовано уникнути помилок у пілотуванні групи літальних апаратів та зберегти життя пілотам. Аналогів такої системи автором не виявлено.

Технологія побудови тривимірних картографічних зображень С3 Technologies практично виключає ручну працю. Для збору інформації використовуються літаки, обладнані системами високорівневих цифрових дзеркальних камер. Чотири камери, розташовані за напрямом боків світу, знімають зображення земної поверхні під деяким кутом. Інші камери, кількість яких не називається, розташовані під точно виміряними кутами; вони роблять знімки поверхні у такій кількості, якої достатньо для створення тривимірних моделей. Остання операція здійснюється за допомогою створеного фахівцями С3 програмного рішення, яке порівнює знімки, визначаючи глибину об'єктів подібно механізму стереоскопічного зору мозку людини, й автоматично створює багатодеталізовані тривимірні об'єкти [80, 101, 106].

З метою 3D-моделювання (у т.ч. прогнозування) рівня ефективності прийняття управлінських рішень в системі ангстремменеджменту авіапідприємства автором створено формулу 3D-функціональної залежності:

де ЕПУР – ефективність прийняття управлінських рішень,

I – інформація,

В – вибір оптимальної інформації, t – час на прийняття управлінського рішення.

Під інформацією в даному контексті мається на увазі база знань (свідоме) та духовна база (підсвідоме), тобто ідеї, інтуїція, "підказки згори", дар, харизма тощо (рис. 3.5).

Рис. 3.5. Тривимірність ефективного прийняття управлінських рішень

Примітка: розроблено автором

В межах дослідження автором розроблена також двофакторна (чинник 1 – інформація, чинник 2 – вибір) прогнозна модель впливу інформаційної складової (як бази знань, так і інтуїції) на ефективність прийняття управлінських рішень в системі ангстремменеджменту авіапідприємства [79]:

Тут а – коефіцієнт ризику застарівання інформації.

При цьому важливо враховувати, що I та В – це не числа (раціональні та/або ірраціональні), а інтегровані програмні (індивідуально специфічні) системи (матриці), усередині яких сигнали та символи внутрішнього й зовнішнього середовища перетворюються в знання, думки, ідеї, інтуїцію тощо.

Звісно, що неправильний, тобто негативний, вибір зменшує (послаблює) ЕТГУР, а правильний (позитивний), збільшує (посилює) її.

Запропонована модель дає можливість аналізувати та прогнозувати залежність ефективності прийняття управлінських рішень від якості інформації (з урахуванням ризику її застарівання) та правильності вибору [82, 84, 85].

У століття інформаційних технологій та техногенних революцій [76, 79, 102, 112] прийняття ефективних рішень, а звідси неминучий (логічний) успіх авіапідприємства за усіма напрямками, є функція від "масиву інформації та вибору з нього оптимальної інформації" на зразок марксівської виробничої функції від "праці та капіталу". До того ж, "праця" та "вибір" відносяться до дії, а "капітал" та "інформація" – до готівкових (матеріальних та нематеріальних) засобів. Крім того, небажання робити вибір – це теж вибір, тобто категорія завжди присутня (у просторі, у часі та в інтелектуально-інтуїтивній діяльності), тобто абсолютно незалежна.

Розробку трифакторної (фактор 1 – інформація, фактор 2 – вибір, фактор З – час) прогнозної моделі впливу ангстремменеджменту на ефективність прийняття управлінських рішень на підприємстві автор залишає для своїх майбутніх наукових досліджень та планує створення наукової школи ангстремменеджменту [79, 81].

Інформаційні 3D-моделі використовуються для полегшення доступу до проектної та розпорядчої документації авіапідприємства, а також до експлуатаційних даних за об'єктом. Вони створюються шляхом інтеграції 3D-моделі з об'єктно-орієнтованими системами управління проектно-конструкторським документообігом та інженерними даними. Фактично, інформаційна 3D-модель служить тривимірним інтерфейсом для доступу до даних – користувач отримує можливість переглянути потрібну йому інформацію за допомогою вибору та натиснення на відповідний елемент моделі.

Інформаційні моделі є зручним інструментом керівника авіапідприємства та потужним аналітичним інструментом. Завдяки їх застосуванню можна не тільки зберігати та інтегрувати дані, але й відображати процес експлуатації об'єктів на 3D-моделях.

Нейромережі дозволяють аналізувати траєкторії та прогнозувати подальший рух за наявності великої кількості перешкод в авіасфері. В системі ангстремменеджменту авіапідприємства автором запропоновано створення систем відстеження траєкторій багатьох цілей на основі нейронних мереж [80, 98].

Широке застосування мають нейромережеві алгоритми генерації випадкових послідовностей та хаосу.

Незамінні нейрокомп'ютери у справі виявлення аномалій у пристроях комутації та лініях передачі даних. Маршрутизація та розподіл каналів у рухомих системах радіозв'язку – область застосування на рівні із завданням управління трафіком. У військових комунікаційних системах дані завдання мають підвищене значення у зв'язку з необхідністю упорядкованого повідомлення з високим пріоритетом за умови радикальної зміни навколишніх умов та двоспрямованості каналів.

Основними засобами 3D-моделювання в даному дослідженні є методи штучного інтелекту: експертні системи; нейронні мережі; методи нечіткої логіки; генетичні алгоритми.

З метою проведення 3D-моделювання ефективності прийняття управлінських рішень в системі ангстремменеджменту авіапідприємства використано комбіновану модель методу експертних систем та методу нечіткої логіки, які реалізовані у системі MatLab 6.5. Ці методи дозволили виконати системне аналізування розробленої в даному дослідженні електронної бази знань та інтуїтивних даних за вузловими технологіями [82, 84, 85].

У просторовій формі сукупність наявних в електронній базі даних вузлових технологій представлено у вигляді поверхні (рис. 3.6), де по осях відкладено оцінювання за даними патентної статистики (інтуїція (думка, знання), час, вибір рішення), а по вертикальній осі ординат – точка варіанту технології.

Рис. 3.6. Поверхня розвитку вузлових технологій ангстремменеджменту авіапідприємств за результатами експертного оцінювання даних патентної статистики

Примітка: розроблено автором

Як видно з рис. 3.7 в нижній області знаходяться малоперспективні технології створення ефективних рішень. У верхній області – розташовуються "високі технології", що реалізують найбільш прогресивні та оригінальні інноваційні рішення. У проміжку між цими областями мають місце проміжні технології.

Рис. 3.7. Теоретична поверхня розвитку вузлових технологій ангстремменеджменту при прийнятті ефективних управлінських рішень

Примітка: розроблено автором

Багатоваріантний граф розвитку вузлових технологій є ядром можливих як конструкторських, так і проектно-технологічних рішень (у вигляді проектних, перспективних та директивних технологічних процесів) для структурної оптимізації вузлових технологій. Багатокритеріальну структурну оптимізацію технологій на мережевих графах здійснено за допомогою теорії стохастичних рішень та теорії ігор, динамічного програмування, використання штучних нейронних мереж та інших методів системного аналізування технологій.

За результатами проведеного аналізування на підставі даних патентної статистики виділено перелік найбільш перспективних технологій для забезпечення нових конструкторських рішень створення ефективних управлінських рішень нового покоління, розробки попереднього комплекту

технологічної документації та проектування директивних технологічних процесів ангстремменеджменту авіапідприємств.

У розглянутій вище 3D-функціональній моделі електронної бази знань та інтуїтивних даних автором визначено норми часу на виконання етапів (завдань) календарного плану за допомогою державного стандарту нормування часу робіт, програм та проектів технічного переозброєння авіавиробництва.

Таким чином, ангстремменеджмент авіапідприємств на основі вирішення різних техніко-технологічних завдань інноваційної діяльності у частині технологічного забезпечення процесів створення та постановки проблем й їх рішень для нових поколінь дозволяє істотно підвищити технічний рівень управління авіапідприємством та ефективність прийняття управлінських рішень.