Моделі дослідження операцій у вирішенні задач раціонального природокористування

Котовенко Олена Андріївна

кандидат технічних наук, доцент

Мірошниченко Олена Юріївна старший викладач

Дудко Ростислав Ігоревич

магістр, спеціальність 101 «Екологія»

Київський національний університет будівництва і архітектури

Моделі дослідження операцій у вирішенні задач раціонального природокористування

Екологічно безпечне природокористування є основою сталого розвитку. Проблема природокористування в Україні має велике значення для втілення основного принципу вирішення задачі стабільного та збалансованого розвитку держави. Обґрунтування механізмів процесів екобезпечного природокористування на глобальному рівні повинно розглядатися під кутом системного структурно-функціонального підходу з подальшим відповідним об’єднанням окремих структур і їх функцій у глобальну систему.

Системний структурно –функціональний аналіз є основою для вирішення низки теоретичних і практичних питань, розробки критеріїв ступеня відповідності природних або антропогенних екосистем визначеним функціям, для визначення пріоритетів у використанні екосистем, формулювання узагальнених критеріїв оцінки змін в екосистемах під впливом природокористування. Функцію (тобто господарське значення і використання екосистеми) можна розглядати як одну з найважливіших ознак антропогенної екосистеми. Важливо визначити не тільки ступінь зміни екосистеми під впливом природокористування, але і її здатність виконувати певні функції.

Необхідність аналізу складних цілеспрямованих процесів під кутом їх структури і організації, а також рекомендацій стосовно ефективного (розумного) керування цими процесами, визначає необхідність застосування спеціальних методів, що відомі під назвою «дослідження операцій» (ДО). [1]

Під терміном «дослідження операцій» розуміють ту частину системного аналізу, яка включає математичні, кількісні методи для обґрунтування рішень у всіх областях людської діяльності. Метою ДО є виявлення найкращого (оптимального) способу дій при вирішенні тієї чи іншої задачі «організаційного управління» (керування) в умовах, коли мають місце обмеження будь-якого (певного) характеру ( наприклад екологічні, економічні, технічні). «Операція» - це будь-яка система заходів, що об’єднані єдиним задумом та направлені на досягнення певної мети, наприклад, це можуть бути заходи стосовно підвищення безпеки, надійності, стійкості та збалансованості системи, в тому числі і екосистеми. Операція завжди є керованим заходом, тобто існує можливість тим чи іншим чином обрати параметри, які характеризують спосіб її організації. Тут «організація» розуміється у широкому сенсі, включаючи і вибір засобів, які можуть застосовуватися в операції. Наприклад, при організації природокористування можна вибирати тип і властивості засобів і способів операцій, (включаючи технічні засоби), або при заданих способах вирішувати тільки задачу раціональної (ефективної) організації самої процедури зниження впливу природокористування на екосистему (природне середовище).

Розглядаючи окрему операцію та аналізуючи її під кутом організації операції, будемо прагнути до її найбільшої ефективності. Під ефективністю операції розуміють ступінь її пристосованості до виконання задачі, що стоїть перед нею. Чим краще організація операцій, тим вона ефективніша.

Щоб судити про ефективність операції та порівнювати між собою ефективності по-різному організованих операцій необхідно мати деякий кількісний критерій оцінювання чи показник ефективності (цільову функцію).

Процес операційного дослідження в ДО складається з таких етапів (серед яких етап побудови моделі дослідження операцій займає особливе місце):

• Ідентифікація проблеми;


• Побудова моделі ДО;


• Рішення поставленої задачі за допомогою моделі;


• Перевірка ізоморфності моделі;


• Реалізація результатів дослідження.

Ця послідовність загально прийнята, за виключенням етапу одержання рішення на основі розробленої моделі, коли зазвичай використовуються апробовані формалізовані методи. Інші етапи дослідження виконуються без строгої орієнтації на ті чи інші регламентні правила. Це обумовлено тим фактором, що вибір тих чи інших процедур на кожному з етапів залежить від характеру проблеми, яка досліджуються, та умов функціонування системи.

Для досягнення мети оперуюча сторона повинна мати у своєму розпорядженні деякий запас (ресурс) активних засобів (способів) за допомогою яких вона досягає своєї мети. Способи дій, тобто способи використання активних засобів, називається стратегією оперуючої сторони. Оцінка прийнятності та порівняння стратегій і складає сутність дослідження. Результати операції по досягненню цілі залежать, безумовно, при даній (визначеній) кількості засобів від набору стратегій, тобто від факторів які знаходяться у розпорядженні оперуючої сторони (фактори, що контролюються), але, разом з тим, результати можуть залежати і від факторів, які не контролюються. Ці фактори і складають саме те, що зазвичай називають обстановкою (умовами) проведення операції. Найбільш якісний опис компонентів будь-якої операції закінчується посиланням на інформативність оперуючої сторони про умови операції, тобто на точність знання   значень   неконтрольованих   факторів   у   даній   контрольованій операції. [2]

Модель ДО (задача ДО) у загальному вигляді безвідносно до вигляду самої операції може бути подана (вербально) таким чином.

Якщо існує деяка операція, тобто керований захід, на кінцевий результат якого ми можемо певним чином впливати, обираючи тим чи іншим способом параметри, які можна варіювати, то ефективність операції характеризується деяким показником (критерієм) W, який потрібно обернути на оптимум (максимум чи мінімум). Якщо тим чи іншим способом математична модель побудована, то вона дозволяє визначити показник ефективності W при будь-якому прийнятному рішенні.

В найбільш простому випадку всі фактори, від яких залежить успіх операції, можна розділити на дві групи:

1. Задані наперед відомі фактори (умови проведення операції) α₁, α₂,…, на які ми впливати не можемо.


2. Фактори, які ми у визначених межах можемо обирати (елементи рішення) х₁, х₂,….

Випадок, в якому фактори, що впливають на результат операції, відомі заздалегідь, називаються детермінованим.

Під заданими умовами операції α₁, α₂,…, можна розуміти не тільки звичайні числа, але й функції, в окремому випадку – обмеження, що накладаються на елементи рішення. Так само, елементи рішення можуть бути не тільки числами, але й функціями.

Показник ефективності W залежить від обох груп факторів: як від заданих умов, так і від елементів рішення. Це можна записати у вигляді:

W = W(α₁, α₂,…, х₁, х₂,…)                           (1)

Якщо (1) відома, і для будь-яких α₁, α₂,…,; х₁, х₂,… можна знайти W, тоді задачу дослідження операцій можна математично сформулювати таким чином:

при заданих умовах α₁, α₂,…, знайти такі елементи рішення х₁, х₂,… які обертають показник W у екстремум (max або min).

Основні принципи застосування моделі ДО для вирішення проблеми раціонального природокористування:

• Вихідне положення полягає у тому, що природне середовище розглядається як сукупність ієрархічно підпорядкованих природних підсистем різних порядків та часових вимірів, які і є основними об’єктами ДО.


• Дія природокористування на ту чи іншу підсистему або функціональну ланку екосистеми викликає порушення міжкомпонентних (вертикальних) зв’язків, і тим самим функціонування екосистеми, як цілого, порушується.


• Кожній екосистемі притаманний певний поріг стійкості до зовнішніх впливів. Окрім того, необхідно говорити і про структуру (запізнення процесів взаємодії у літосфері і гідросфері відносно атмосфери), що розташовані у певному порядку не тільки у просторі, але й у часі.

У системному дослідженні висновок має бути науковою основою реалізації природовідтворювальних проектів і має пропонувати інструменти управління і оптимізації взаємодії природних і антропогенних систем для досягнення головної мети – збереження механізму регулювання стану навколишнього середовища. [3]

Список використаної літератури:

1. Вентцель Е.О. Исследование операций. М: Наука, – 205 с.


2. Усимов А.И. Системный подход и общая теория систем. М: Мысль, – 328 с.


3. Котовенко О.А., Мірошниченко О.Ю. Організаційне управління процесами землекористування  на рівні  регіонів: https://ela.kpi.ua/bitstream/123456789/27891/1/msct-2019-330-334.pdf