СТАТЬИ АРБИР
 

  2016

  Декабрь   
  Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
28 29 30 1 2 3 4
5 6 7 8 9 10 11
12 13 14 15 16 17 18
19 20 21 22 23 24 25
26 27 28 29 30 31 1
   

  
Логин:
Пароль:
Регистрация
Забыли свой пароль?


Информационные технологии и стратегическое моделирование эффективных и безопасных критических инфраструктур


Аннотация:

В работе предлагается модель “Объемная Морфологическая Матрица” (“3DMM”) для целей стратегического анализа и моделирования критических инфраструктурных систем и построения системы динамических показателей. Cформулирован ряд принципов моделирования и проектирования эффективных и безопасных систем водоснабжения и водоотведения на основе применения информационных технологий и методов стратегического моделирования SWOT, DBCS, FMECA.

УДК 004.94

Шилков Владимир Ильич,

кандидат экономических наук, доцент,

Высшая школа экономики и менеджмента,

ФГАОУ ВПО «УрФУ имени первого Президента России Б.Н.Ельцина» e-mail: shilkov-urfu AT yandex.ru г.Екатеринбург, Россия

Аникин Юрий Викторович,

кандидат химических наук, доцент,

Строительный институт,

ФГАОУ ВПО «УрФУ имени первого Президента России Б.Н.Ельцина» e-mail: anikin.upi AT gmail.com г.Екатеринбург, Россия

Ключевые слова: “Объемная Морфологическая Матрица”, критическая инфраструктура, эффективность и безопасность систем водоснабжения и водоотведения, информационные технологии, методы стратегического моделирования и управления.

Эффективность функционирования социально-экономических систем во многом зависит от эффективности функционирования инфраструктурных звеньев, обеспечивающих различные взаимодействия необходимыми ресурсами, например, теплоэнергией, газом, электроэнергией и водой.

К инфраструктурным звеньям можно отнести объекты и системы, обслуживающие предприятия, города, области или страны в целом и предоставляющие услуги и средства, необходимые для функционирования социально-экономической сферы, поддержания, и улучшения социальных условий жизни. Такими объектами являются, например, физические компоненты взаимосвязанных технических сооружений и систем, таких как электрические сети, дороги, мосты, тоннели, системы водоснабжения и водоотведения, информационные системы и телекоммуникации.

Инфраструктуру следует рассматривать как совокупность взаимосвязанных компонентов, которые представляют собой систему реализующие конкретные, предметно-специфические функции. Значимость одного компонента внутри такой системы определяется вкладом этого компонента, в процесс достижения общего конечного результата.

Информационные системы, сети связи, электростанции, нефтеперерабатывающие предприятия, транспортные системы, электросети, плотины, системы водоснабжения следует относить к критическим инфраструктурам. Разрушение либо ненормальное функционирование критических инфраструктур может оказывать разрушительное воздействие на здоровье населения, экономическую и национальную безопасность государства.

Критические инфраструктуры являются сложной системой являющейся “системой систем” и перебои в одной инфраструктурном звене могут распространяться и на другие звенья. Функция системы может зависеть от вклада одного компонента и его взаимодействия с другими компонентами. В результате, как правило, не представляется возможным установить степень влияния каждого компонента. К критическим инфраструктурам относятся жизненно важные системы, сбои или неправильное функционирование которых, может привести к смерти или ранениям людей, ущербу для оборудования или собственности и вреду окружающей среде. Например, водные ресурсы являются жизненно-необходимым ресурсом, значимость которого трудно переоценить как для промышленной сферы, так и для населения

Однако в сфере водоснабжения существует целый ряд технических, экономических и организационных проблем. Вода становится все более дорогим ресурсом, для производства которого требуются все большие затраты.

В апреле 2015 года 7-й Всемирный водный форум, проходивший под девизом “Вода для нашего будущего” отметил необходимость разработки и распространения конкретных бизнес-моделей с целью развития сотрудничества между заинтересованными сторонами в водном секторе и важность использования информационно-коммуникационных технологий для высокотехнологичного управления и планирования использования водных ресурсов.

Разработку и внедрение информационных технологий в управление системами водоподготовки следует осуществлять с учетом ряда важных принципов, например:

  • внедряемые информационные технологии должны быть ориентированы решение тактических и стратегических задач управления водоподготовкой;
  • средства информатизации должны сделать возможным проведение комплексного анализа взаимосвязанностей и взаимозависимостей критических факторов и смежных инфраструктур;
  • повысить эффективность разработки гибких инфраструктурных решений, соответствующих динамично изменяющимся требованиям и условиям производства. позволит описание бизнес процессов на основе применения современных информационных технологий, в частности ICAM - IDEF- описаний (Integrated Computer Aided Manufacturing) и мультиагентного моделирования;
  • одним из направлений информатизации инфраструктуры водо- подготовки может быть внедрение систем SCADA ( Supervisory Control And Data Acquisition System), позволяющих осуществлять систематизированный сбор, хранение и обработку технологических данных неотъемлемой частью системы водоснабжения и водоотведения должны стать современные информационные системы сбора технологической информации для целей отчетности, анализа и принятия управленческих решений;
  • внедрение информационных технологий в критические инфраструктуры приводит к возникновению рисков нового типа, к которым могут быть отнесены киберугрозы, включающие компьютерные вирусы и хакерские атаки.

Решение проблем водоснабжения и водоотведения требует комплексного и динамического подхода к анализу стратегических ориентиров и целей, стоящих перед инфраструктурным комплексом. Стратегическая оценка перспектив развития систем водоснабжения и водоотведения предполагает исследование взаимозависимости различных детерминированных и случайных факторов.

Комплексный анализ проблем и состояния отечественных систем городского и промышленного водоснабжения и водоотведения, должен выявить основные критические факторы, влияющие на эффективность функционирования и определяющие социально-экономическую значимость этих систем. Сложный динамический характер инфраструктурных комплексов требует применения информационных технологий, стратегических моделей и системных методов экономико-математического моделирования для решения проблем водоснабжения и водоотведения.

Несмотря на то что многие исследователи достаточно глубоко рассматривают отдельные конкретные вопросы функционирования систем водоснабжения и систем очистки сточных вод, следует отметить что комплексному подходу к решению проблемы повышения безопасности и эффективности инфраструктурных систем не уделяется достаточного внимания.

Для анализа и разработки эффективных и безопасных критически важных инфраструктур, предлагается использовать, например, методы: SWOT, WHAT-IF сценарии, модель “7 S”. [1].

Метод FMEСA ( Failure Mode, Effects, And Criticality Analysis), представляет собой индуктивный аналитический метод “снизу-вверх”, учитывающий действие - отказов, последствий и критических факторов. FMECA предполагает ранжирование факторов тяжести угроз и вероятности их наступления и построение соответствующих диаграмм, что делает возможным осуществление корректирующих воздействий. Пример применения метода FMEСA приведен, например в работе [2].

Ранжирование и оценка угроз может осуществляться на основе традиционных процедур и методов ранговых и точечных экспертных оценок, предполагающих установление критериев и шкал, соответствующих тяжести возможных угроз.

  • В качестве возможных категорий риска могут быть определены, например: катастрофические, критические, опасные и незначительные угрозы. К катастрофическим угрозам можно отнести риски смерти людей либо опасное воздействие на среду обитания. Так, например, к наиболее опасным компонентам, которые могут нанести серьезный ущерб, как населению, так и среде обитания следует отнести CN-, Cr+6, F-, которые могут попадать в окружающую среду вследствие неэффективной работы систем промышленного водоотведения. К критическим - угрозы заболеваемости либо ранений людей.

В сфере систем водоснабжения и водоотведения [3] к катастрофическим и критическим угрозам могут быть отнесены, например:

  1. угрозы для продовольственной, энергетической и экономической безопасности, вызванные отсутствием необходимого количества водных ресурсов для осуществления нормальной хозяйственной деятельности и экономического роста и развития;
  2. к прямым угрозам для систем водоснабжения следует отнести теракты, природные (землетрясения, штормы, наводнения) и техногенные угрозы;
  3. угрозы антропогенного характера, вызванные, в том числе загрязнением точечных и неточечных источников воды и обусловленные утратой биоразнообразия экосистем, вследствие увеличения потребления водных ресурсов;
  4. климатические угрозы, обусловленные изменением климата и изменчивостью характеристик гидрологических ресурсов, например амплитуды и частоты засух и наводнений.

Для моделирования эффективных и безопасных критических инфраструктур необходимо также ранжировать вероятности возникновения угроз. Логично предположить, что по частоте возникновения угрозы могут возникать: регулярно, периодически, иногда, практически никогда.

Этапами FMECA являются, например: построение структурных схем, определение основных правил и допущений, выявление и анализ отказов и причин, ранжирование критичности отказов, формирование и реализация корректирующих действий, ориентированных на повышения эффективности и безопасности функционирования систем. Следует отметить, что целесообразным будет и использование современных средств динамического моделирования, к которым можно отнести: ARIS ToolSet, G2, RETHINK, AnyLOGIC , GPSS, SIMAN, ARENA, BPSIM, AWESIM [4].

Систему показателей функционирования и развития инфраструктурных комплексов водоснабжения можно сконструировать, например, на основе динамической системы сбалансированных показателей (DBSC)[5].

Для стратегического моделирования систем водоснабжения и водоотведения и система показателей жизненного цикла стратегического планирования может быть использована модель “Объемная Морфологическая Матрица”, предложенная в работе [6].

Предлагается способ построения объемной системы показателей, основанной на алгоритме цикла стратегического планирования (рис. 1).

C помощью “Объемной Морфологической Матрицы”, построенной на основе базового цикла стратегического планирования и алгоритма целе- полагания, можно отразить стратегическую иерархию показателей.

На рисунке 2 показано как цикл стратегического планирования может быть рассмотрен по 6 основным сечениям, названным в модели - блоками и уровнями. Основные этапы цикла стратегического планирования показаны стрелками - от начального этапа к конечному.

В структуре модели отражены 3 уровня ориентиров: целевой, аналитический и уровень результатов. Блоки предполагают формирование концептуальной, методической и инструментальной системы показателей. Предлагаемый способ построения системы показателей отражает динамику стратегических изменений и позволяет разрабатывать, анализировать и контролировать процесс стратегического планирования и управления в соответствии с этапами жизненного цикла стратегии.

1. Видение и миссии
2. Цели
3. Матрица задач
8. Оценки стратегии
ЦИКЛ
СТРАТЕГИЧЕСКОГО
ПЛАНИРОВАНИЯ
4. Качественный и количественный анализ внешней среды
7. Выбор стратегии и управление реализацией
6. А на ни стратегических альтернатив
5. Качественный и количественный анализ внутренней среды

Рис.1. Основные этапы цикла стратегического планирования

БЛОК
УРОВЕНЬ
Концсп туальнмй БЛОК
Методический
БЛОК
Инструментальный
БЛОК
ЦЕЛЕВОЙ
1.1. ВИДЕНИЕ II
13. МАТРИЦА
УРОВЕНЬ
МИССИЯ
#
1.2. ЦЕЛИ
ЗАДАЧ
АНАЛИТИЧЕСКИЙ
2.1. Качественный анализ внешней и
2.2. Количественный
2.3. Матрица
УРОВЕНЬ
внутренней среды
анализ внешней и
проблем
внутренней среды
1
L --
УРОВЕНЬ
3.1. Разработка
3.2. Формирование
3.3. Матрица
РЕЗУЛЬТАТОВ
стратегической
стратегических
стратегических
концепции
1
мероприятий
результатов

Рис.2. Формирование системы показателей по этапам цикла стратегического

планирования

Например, может быть проведено стратегическое сравнение инфраструктурных элементов организационных и социально-экономических систем (рис.3). Если предположить, что для эффективного функционирования и развития системы необходимо стратегическое развитие инфраструктурных элементов (системы S1, S2 и S3 - например: энергетика, здравоохранение, транспорт), то инфраструктурные звенья должны достигать целей на соответствующих этапах стратегических циклов.

Рис. 3. Сравнительная модель циклов стратегического планирования

В свою очередь, как показано на рис.4а, может быть проведен анализ степени согласованности целевых ориентиров, достигнутых результатов и т.д.

На рис. 46 представлена модель, предполагающая сравнение по различным стратегическим проектам в разрезе концептуальных, методических и инструментальных показателей.

146050000

На основе рассмотренной модели в свою очередь могут быть построены системы показателей, позволяющие проводить сравнительный

анализ различных стратегических проектов. Предлагаемые модели позволяют упорядочить решение ряда вопросов формирования и анализа стратегических решений, но не дают гарантии успешной разработки и реализации стратегических проектов.

Таким образом, при моделировании критически важных инфраструктур, например, систем городского и промышленного водоснабжения и водоотведения необходимо учитывать, что:

  • данные объекты являются сложными системами с большим количеством внутренних и внешних основных и вспомогательных элементов и взаимосвязей;
  • данные объекты должны быть отнесены к критическим, так как отказы в работе этих систем могут приводить не только к сбоям в основном производстве, но и к катастрофическим последствиям, в частности загрязнениям окружающей среды вредными и опасными для населения веществами;
  • критические факторы должны быть ранжированы по уровням вероятности наступления нежелательных событий и тяжести последствий;
  • необходимо проведение технологической и экономической оценки последствий действия критичных факторов на конечные результаты производственной деятельности предприятия;
  • моделирование должно быть ориентировано на создание эффективных систем водоподготовки;
  • эффективность может быть охарактеризована соотношением экономического результата и затрат факторов производственного процесса, поэтому повышение уровня эффективности может быть достигнуто не только за счет максимизации результата, но и за счет снижения издержек;
  • эффективность водоподготовки и водопользования является сложным системным понятием и включает в себя, в том числе, вопросы, связанные с оценкой степени рациональности использования водных ресурсов;
  • задача повышения эффективности функционирования этих систем должна основываться на постоянном развитии и внедрении инновационных технологий и оборудования, взаимодействии с технологическими службами;
  • важнейшим направлением инновационной политики должно быть внедрение информационных технологий;
  • В связи с тем, что общей тенденцией в развитии многих автоматизированных систем является сетевой принцип их организации, современный этап развития информационных технологий неожиданно принес новый тип угроз, связанных с применением этих технологий - это “киберугрозы”;
  • киберугрозы существуют и для автономных автоматизированных систем, использующих специально разработанные программные средства, если не были предприняты специальные защитные меры по повышению информационной безопасности;
  • эксперты считают, что SCADA могут быть уязвимы для кибератак, и что их применение для управления критическими инфраструктурами может сделать их привлекательной мишенью для злоумышленников. Уязвимость часто обусловлена и тем, что многие информационные комплексы реализуются на основе коммерческих типовых программных средств. Поэтому на современном этапе требуется тщательное осмысление вопроса: “информационные технологии несут новые возможности или новые угрозы?”;
  • для анализа и разработки эффективных и безопасных критичных инфраструктур могут быть использованы научные методы, например, метод FMECA;
  • стратегическая оценка перспектив развития систем водоснабжения и водоотведения предприятия должна учитывать действие множества детерминированных и случайных факторов;
  • для стратегического анализа и моделирования внешней и внутренней среды систем водоснабжения и водоотведения могут быть использованы методы (модель 7S, SWOT, ‘‘WHAT-IF’’ сценарии);
  • показатели, характеризующие работу критической инфраструктуры должны соответствовать динамической системе сбалансированных показателей (DBSC) всего инфраструктурного комплекса.

Список использованных источников

  1. Шилков В.И. Стратегический менеджмент: учебное пособие/ В.И. Шилков. - М.: ФОРУМ, 2009.-304 c.
  2. Gionata Carmignani, An integrated structural framework to cost-based FMECA: The priority-cost FMECA, Original Research Article, Reliability Engineering System Safety. 94 Issue 4 (2009) 861-871.
  3. Robert M. Clark, Securing water and wastewater systems: global perspectives Water and Environment Journal 28 (2014) 449-458
  4. Аксенов К.А., Гончарова Н.В. Динамическое моделирование муль- тиагентных процессов преобразования ресурсов: монография / К.А. Аксенов, Н.В. Гончарова. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2006
  5. Carmine Bianchi and Giovani Battista Montemaggiore, Enhancing strategy design and planning in public utilities through “dynamic” balanced scorecards: insights from a project in a city water company, System Dynamics Review. 24, Issue 2 (2008) 175-213.
  6. Шилков В.И. К вопросу об уникальных социально-экономических проектах и объемной матрице стратегического проектного портфеля / В.И. Шилков //Менеджмент в России и за рубежом. 2008. № 5.

Vladimir Shilkov,

Associate professor, Doctor of Philosophy (Ph.D.)

Graduate School of Economics and Management,

Ural Federal University named after the first President of Russia Boris Yeltsin e-mail: shilkov-urfu AT yandex.ru Ekaterinburg, Russia

Yury Anikin,

Associate professor, Doctor of Philosophy (Ph.D.)

Institute of civil engineering,

Ural Federal University named after the first President of Russia Boris Yeltsin e-mail: anikin.upi AT gmail.com Ekaterinburg, Russia

INFORMATION TECHNOLOGY AND STRATEGIC MODELING OF EFFECTIVE AND SECURE CRITICAL INFRASTRUCTURE

Abstract:

“Three-dimensional Morphological Matrix” (“3DMM”) for the purposes of strategic analysis and simulation of critical infrastructure systems of water supply and waste water treatment and the construction of system dynamic performance is proposed. Some principles of modeling and design of efficient and secure systems of water supply and waste water treatment on the basis of application of information technologies and methods of strategic modeling SWOT, DBCS, FMECA are proposed.

Key words:

“Three-dimensional Morphological Matrix”, critical infrastructure, efficiency and security of water supply and waste water treatment, information technology, methods of strategic modeling and management.








МОЙ АРБИТР. ПОДАЧА ДОКУМЕНТОВ В АРБИТРАЖНЫЕ СУДЫ
КАРТОТЕКА АРБИТРАЖНЫХ ДЕЛ
БАНК РЕШЕНИЙ АРБИТРАЖНЫХ СУДОВ
КАЛЕНДАРЬ СУДЕБНЫХ ЗАСЕДАНИЙ

ПОИСК ПО САЙТУ