6.4. Методы принятия организационно-управленческих решений при выбросах ахов с использованием сетей Петри

6.4.1. Сети Петри как топологические модели функционирования техногенно-природных систем

Для устранения причин возникновения с учетом особенностей развития химической аварии необходимо использовать СППР по управлению аварий­ной ситуацией на химически опасных объектах как систему организационно- экономического управления, которая должна обеспечивать комплексное взаимодействие элементов, распределенных на значительной контролируемой территории. В условиях аварии с выбросом АХОВ и ликвидации ее по­следствий приходится иметь дело с множеством взаимосвязанных процессов случайного характера, развивающихся параллельно во времени и асинхронно взаимодействующих друг с другом, что позволяет отнести эти системы к классу стохастических дискретно-динамических систем. Использование тра­диционных математических методов для анализа развития аварийной ситуа­ции и тенденций ее развития, а также для оценки эффективности принятия решений по ликвидации аварии зачастую не позволяет адекватно описать все аспекты, связанные с аварийной ситуацией.

В последнее время для исследования техногенного воздействия на ОПС широко используются различные классы топологических моделей, или гра­фов, в том числе различные графы смены состояний, деревья событий, дере­вья отказов, а также диаграммы влияния, относящиеся к классу семантических функциональных сетей. Семантические функциональные сети являются спе­циальными взвешенными графами, учитывающими специальную дополни­тельную информацию. Из таких специальных взвешенных сетей наиболее пригодны для анализа причин возникновения и способов предупреждения сложных химических аварий так называемые сети стохастической структуры - сети Петри.

Сеть Петри - это ориентированный граф, отображающий асинхронные параллельные и недетерминированные процессы, а также совокупность про­дукционных правил принятия решения вида «Если (условие), то (действие)».

Сеть Петри представляет собой логико-информационную модель в виде двудольного графа с двумя типами вершин - вершины-»позиции» и вер- шины-»переходы». В сети Петри существуют ветви, соединяющие только противоположные множества вершин («позиции» - «переходы»). Исходное статическое состояние сети Петри задается начальной маркировкой некото­рых ее позиций. Маркеры отображаются точками внутри вершин-позиций. Динамика сети Петри описывается соглашением о правиле срабатывания воз­бужденного перехода (содержащего по крайней мере один маркер в каждом из его входных позиций), который может сработать через заранее неизвестное время, после чего из всех (во все) его входных позиций (выходные позиции) изымается (добавляется) по одному маркеру. Процесс динамического функ­ционирования сети Петри состоит в переходе от одной маркировки к другой за счет срабатываний возбужденных переходов.

Раскраска вершин-позиций, т.е. использование разноцветных маркеров, позволяет учесть разнородность состояншцили потоков информации, отобра­жаемой сетями Петри. В целом же эти и другие дополнительные возможности стохастических сетей Петри позволяют не только увеличить множество учи­тываемых признаков моделируемого объекта, ситуации, явления или процес­са, но и упростить их структуру. *"

В отличие от детерминиров^гных сетей, где необходима реализация всех дуг для достижения конкретного их узла, стохастические сети могут ог­раничиваться выполнением лишь части этих условий. Отдельные элементы стохастических сетей могут не иметь физического смысла, а использоваться лишь для указания логической последовательности реализации моделируемо­го процесса.

Сочетание мощного математического аппарата, или формализованного языка, сетей Петри с наглядностью представления, возможность моделирова­ния причинно-следственных связей между событиями параллельных и кон­фликтных ситуаций, оценки временных и случайных характеристик проте­кающих процессов обусловили широкое использование сетей Петри при мо­делировании стохастических дискретных динамических экосистем и аварий­ных ситуаций.

Отметим основные достоинства сетей Петри:

а) возможность объединения логических, количественных и наглядно- графических способов представления исследуемых событий;

б) учет стохастической информации для соответствующих вершин и

дуг;

в) возможность отображения параллельно протекающих, циклических и многократно наблюдаемых процессов;

г) наибольшие (по сравнению с другими типами функциональных сетей и диаграмм) логические возможности - в смысле строгости, компактности и простоты корректировки условий наблюдения отображаемых событий и явле­ний.