ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ МОДЕЛЕЙ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ РАЗВИТИЯ ТРАНСПОРТНЫХ СИСТЕМ

© В.В.Балашов, А.В.Смирнов
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "Проблемы ракетной и космической техники"
2008 г.

Важной тенденцией развития космической деятельности является её коммерциализация, охватывающая всё новые сферы. В начале 70-х гг. были запущены первые коммерческие спутники связи и дистанционного зондирования Земли. В 1981 г. рядом европейских фирм была создана компания «Arianspace» — первая организация, предоставляющая пусковые услуги на коммерческой основе. В настоящее время разрабатываются различные коммерческие системы запуска, в том числе предназначенные для «космических туристов».

Рынок пусковых услуг сформировался. Объём этого рынка в значительной степени зависит от потребностей в космических информационных услугах в области связи, навигации и дистанционного зондирования Земли. Коммерческие операторы, наряду с гражданскими и военными, являются основными заказчиками производства и запуска ИСЗ. Государственные организации наделяются полномочиями по регулированию рынка пусковых услуг, развитию инфраструктуры и др.

Авиационная деятельность, в частности предоставление транспортных услуг, уже достаточно давно строится на коммерческой основе. Есть много общего в авиационной транспортной системе (АТС) и космической транспортной системе (КТС). Это даёт основания и делает возможным применение некоторых подходов к формированию модели прогнозирования развития КТС, которые были разработаны и использованы применительно к АТС. Для данных транспортных систем (ТС) ключевым элементом системы является летательный аппарат (ЛА).

В данном случае понятие «транспортная система» имеет ограниченный характер — это система транспортных связей (пункт отправления — пункт прибытия) и набор транспортных средств. Для АТС, предназначенной для перевозки пассажиров, система транспортных связей — это сеть аэропортов и соединяющих их авиалиний. Набор транспортных средств — это парк пассажирских самолётов. Для КТС в качестве «пунктов отправления» можно рассматривать стационарные и мобильные пусковые комплексы, а в качестве «пунктов прибытия» — геоцентрические орбиты (орбита МКС, гелиосинхронная, геостационарная орбиты и др.). Транспортные средства — это ракетно-космические комплексы и авиационно-космические комплексы.

В современных рыночных условиях одной из основных задач является прогнозирование спроса на транспортные услуги, который, в свою очередь, порождает спрос на транспортные средства — ЛА различного назначения. Прогнозируемый объём спроса определит требуемое количества ЛА, а структура спроса — состав транспортных средств. Другая важная задача — определение приемлемой цены транспортной услуги. Обе задачи решаются в процессе маркетинговых исследований соответствующих сегментов рынка ЛА и рынка транспортных услуг.

Транспортные системы различного назначения являются элементами экономической системы страны. В практике прогнозирования развития экономических процессов широкое распространение получили аналитические модели. В основном применяются такие модели прогнозирования как экстраполяция трендов, регрессионный анализ и метод эмпирических моделей. В этих моделях используется конкретный вид зависимости экономического показателя от тех или иных измеряемых параметров. Основной недостаток подобных моделей состоит в необходимости жёсткого ограничения числа параметров, влияние которых на прогнозируемый экономический показатель может быть учтено.

Это обусловливает целесообразность перехода к информационным моделям прогнозирования, базирующимся на использовании большого числа измеряемых параметров, в том числе — статистических данных. Предпосылками для успешной разработки и применения информационных моделей прогнозирования являются наличие и доступность многих необходимых исходных данных и высокий уровень современных информационных технологий, в частности, методов обработки и анализа данных.

Обоснованность прогноза определяют три основных составляющих: принципы, заложенные в основу методологии прогнозирования, используемые модели и исходные данные. Формируемая информационная модель прогнозирования предполагает использование «синэргетического эффекта». Суммарный «синэргетический эффект» достигается за счёт применения принципа «совместного действия» в трёх направлениях: привлечение информации из различных областей знания, совместное применение различных математических методов и совместный анализ различных элементов массива исходных данных.

По первому направлению: при исследовании спроса на пассажирские авиаперевозки использовались методы, применяемые в экономике и социологии. При разработке «бизнес-концепции» перспективного самолёта использовались некоторые представления, заимствованные из «архитектурной бизнес-концепции».

По второму направлению: при формировании информационной модели прогнозирования развития АТС использовались такие математические методы как нейросетевое программирование, факторный анализ и нечёткая логика. В каждой конкретной задаче необходимо найти их рациональное сочетание. Так, при решении задачи прогнозирования цены перспективного сверхзвукового административного самолёта исходный состав из десяти технических параметров методами факторного анализа был приведен к системе трёх факторов, что обеспечило возможность успешного «обучения» нейронной сети.

По третьему направлению «синэргетический эффект» проявляется в повышении информативности исходных данных, что способствует более полному описанию изучаемого процесса. В данном случае речь идёт о выявлении скрытых, но объективно существующих, закономерностей в массиве исходных данных. В частности, в ядерной физике разработан метод, получивший название «метод взаимной информации». Вводя в употребление термин «синэргетика», сторонники данного подхода постулировали возможность возникновения новых свойств у целого, состоящего из взаимосвязанных объектов.

При прогнозировании развития транспортной системы может оказаться целесообразным разделение задачи на два этапа. На первом этапе решается вопрос о существовании той или иной транспортной связи в будущем. На втором этапе решается задача прогнозирования уровней транспортных потоков на будущей системе транспортных связей.

Ключевым элементом первого этапа является формирование «условий существования» транспортной связи. По-видимому, изначально невозможно с уверенностью определить, какие из измеряемых параметров являются наиболее значимыми в «условиях существования» транспортной связи. Это возможно будет установить (с определённой степенью вероятности) по результатам численных экспериментов. Определяющим является не столько количество измеряемых параметров, сколько их конкретное сочетание. Необходимо стремиться к достижению однозначного соответствия состава измеряемых параметров изучаемому процессу.

Можно следующим образом представить те составляющие, на базе которых целесообразно формировать модели прогнозирования развития транспортных систем: «информационная модель»; факторный анализ, нейросетевое программирование, нечёткая логика; «синэргетический эффект» и «условия существования» транспортной связи.

Научные Чтения

памяти К.Э.Циолковского

г. Калуга

Россия

ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ МОДЕЛЕЙ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ РАЗВИТИЯ ТРАНСПОРТНЫХ СИСТЕМ