Моделирование опасных процессов в техносфере с помощью диаграмм влияния

Целью моделирования является исследование динамики системы в различных ситуациях в условиях внешних неустойчивых воздействий. Применительно к техносфере неустойчивость в поведении системы Человек-Машина система может рассматриваться как появление предпосылок к возникновению происшествий, вызванных внешними и внутренними воздействиями. При этом возникновение происшествий в силу указанных причин является следствием либо превышения параметров воздействия над возможностями адаптации системы, либо запаздывания реакции системы на эти воздействия.

Виды диаграмм влияния

Для формального моделирования системы Человек-Машина применяются графические модели – диаграммы влияния. Такие модели должны учитывать

1. наиболее существенные факторы аварийности и травматизма
2. сочетание возможных влияний группы факторов и оценку количественных характеристик
3. возможность построения компьютерной модели.

Основными достоинствами диаграмм влияния являются высокая информативность представления и описания исследуемых процессов, хорошая наглядность и декомпозируемость, удобство интерпретации результатов моделирования, описание причинно-следственных связей.

На практике используются три вида диаграмм: деревья, графы и сети.

Основными элементами диаграмм влияния являются:

Символ	Название	Описание
	Состояния, события, свойства	Применяется для обозначения существующих элементов системы или процессов
	Исходные или конечные события	Элементы, не подлежащие дальнейшей декомпозиции и анализу
	Логический элемент «или»	На выходе значение истинно при наличии любого из входных условий
	Логическое «и»	На выходе значение истинно при условии истинности одновременно всех входов
	Стохастический вход, стохастический выход	Вероятностное срабатывание элемента с заданным условием
	Стохастический узел разветвления	Вероятностный переключатель
	Маркер (фишка)	Характеризует состояние сети Петри
	Связь, отношение, влияние	Постоянное одностороннее или двустороннее воздействие, если пунктиром эпизодическое случайное воздействие

Для описания диаграмм влияния математически применяют теорию множеств

áD.Bñ = {U_x N_x FïП_x D_x F_x A_x B_x PïT}

U = {U₁, U₂, … ,U_k} – множество узлов, т.е.вершин диаграмм

N – множество переменных

F – (f_j Î F) – множество, состоящее из функций плотности

П – функция принадлежности лингвистической переменной

D –множество дуг или ребер, d_i,jÎD –дуга соединяющая i и j вершины

A – вектор дуг предпроцессоров

B – вектор дуг выходящих из j-го узла

P – вектор мер возможности или вероятностей перехода между узлами

T – вектор затрат ресурсов (времени, шагов)

Граф смены состояний (граф аварийности и травматизма)

P₁₂/P₂₁ P₂₃/P₃₂ P₃₅

P₁₃

P₄₁ P₃₆

P₃₄

1 – безопасное состояние

2, 4 – опасное состояние

3 – предаварийное состояние

5, 6 – два возможных исхода: 5 – состояние после аварии; 6 – после катастрофы

Дерево происшествий и дерево исходов

Модель дерева предложена в 1961 г. Уотсоном для тестирования и безопасности эксплуатации ракетных систем.

Q(x)

A B Предпосылки

Причины

С – малый ущерб

D – умеренный ущерб

E – большой ущерб

Для моделирования опасных процессов в техносфере применяются два вида семантических сетей: сети Петри, сети GERT.

В этих сетях применяются стохастические элементы, позволяющие построить имитационную модель и учесть случайный характер факторов.

d₃₂ d₃₄

d_{12 GERT}

U₅ Сеть Петри

U₁ U₃ U₆ U₄

U₂