MODELING “FISHERY” SYSTEM USING PRINCIPLES OF BIOTECHNOLOGICAL DUALISM
Authors:
1.
Far Eastern State Technical Fisheries University
(Candidate of Economics, Assistant Professor; Head of the Department of Industrial Fisherieshead. department)
Russian Federation
Russian Federation
Type:
Article
Pages:
from 94
to 101
Status:
Published
Received:
24.09.2021
Accepted:
26.09.2021
Published:
26.09.2021
Subject area:
UDK 63 Сельское хозяйство. Лесное хозяйство. Охота. Рыбное хозяйство
Language:
Russian
Keywords:
modeling, biotechnological dualism, restrictive-probabilistic component, structural decomposition, fishery, fishing activity, integral system
Abstract (English):
The article considers the essential feature of the system modeling of high-level fishery systems, e.g. the ‘Fishery’ system, the use of the principle of their internal self-organization, taking into account the influence of external factors - limitations. The internal structure of the ‘Fishery’ system is formed by a combination of biological, technical and technological components. Objects and sets of technical and technological components are interdependent, have a technical and technological nature and are combined into a single technological component. In this sense, the ‘Fishery’ system has a dual natural structure - biotechnological dualism, which is determined by the two components which simultaneously present and function in the system. In addition, the fishing process is greatly influenced by a set of restrictions and certain uncontrollable factors. By their simultaneous action they impart stochasticism and uncertainty to the fishing production process. Modeling of the ‘Fishery’ system was carried out using the decomposition method with consideration of the model of the composition of the system according to the signs (components) of duality - biological and technological components, which are its interrelated subsystems with the choice of an appropriate decomposition strategy - decomposition by subsystems (structural decomposition) with simultaneous embedding restrictive probabilistic component. Modeling of the blocks and the entire system was carried out taking into account the definition of component and restrictive relationships and relationships that determine both the static and dynamic nature of the ‘Fishery’ system in their initial state, i.e. without taking into account possible transient states in time intervals determined by the fishing situation. The generalized ‘Fishery’ system modeled on the basis of biotechnological dualism makes it possible to obtain a holistic view of its compositional composition, taking into account the impact of restrictions of a different nature, uncontrollable factors accompanying the production process of extraction of aquatic biological resources in the fishing areas. The resulting model in its initial static state is the initial biotechnological model for carrying out subsequent optimization control actions during its transition to a dynamic state in the time intervals indicated by the fishery
The article considers the essential feature of the system modeling of high-level fishery systems, e.g. the ‘Fishery’ system, the use of the principle of their internal self-organization, taking into account the influence of external factors - limitations. The internal structure of the ‘Fishery’ system is formed by a combination of biological, technical and technological components. Objects and sets of technical and technological components are interdependent, have a technical and technological nature and are combined into a single technological component. In this sense, the ‘Fishery’ system has a dual natural structure - biotechnological dualism, which is determined by the two components which simultaneously present and function in the system. In addition, the fishing process is greatly influenced by a set of restrictions and certain uncontrollable factors. By their simultaneous action they impart stochasticism and uncertainty to the fishing production process. Modeling of the ‘Fishery’ system was carried out using the decomposition method with consideration of the model of the composition of the system according to the signs (components) of duality - biological and technological components, which are its interrelated subsystems with the choice of an appropriate decomposition strategy - decomposition by subsystems (structural decomposition) with simultaneous embedding restrictive probabilistic component. Modeling of the blocks and the entire system was carried out taking into account the definition of component and restrictive relationships and relationships that determine both the static and dynamic nature of the ‘Fishery’ system in their initial state, i.e. without taking into account possible transient states in time intervals determined by the fishing situation. The generalized ‘Fishery’ system modeled on the basis of biotechnological dualism makes it possible to obtain a holistic view of its compositional composition, taking into account the impact of restrictions of a different nature, uncontrollable factors accompanying the production process of extraction of aquatic biological resources in the fishing areas. The resulting model in its initial static state is the initial biotechnological model for carrying out subsequent optimization control actions during its transition to a dynamic state in the time intervals indicated by the fishery
Keywords:
modeling, biotechnological dualism, restrictive-probabilistic component, structural decomposition, fishery, fishing activity, integral system
modeling, biotechnological dualism, restrictive-probabilistic component, structural decomposition, fishery, fishing activity, integral system
Введение
Промысловые системы высшего уровня обладают целым рядом основных свойств. К ним можно отнести целостность свойств системы, проявляющихся взаимодействием составляющих ее подсистем, качественным их различием, их управляемостью при переходе из статического состояния в динамическое в определенном временном интервале, а также в процессе возможного целенаправленного воздействия на элементы системы, сложность компонентного состава системы, обусловленного наличием определенного количества разнообразных межэлементных внутренних связей и внешних связей со средой. В этой связи существенной особенностью системного моделирования промысловых систем высшего уровня, таких как система «Промысел», является использование принципа их внутренней самоорганизации с учетом влияния внешних факторов – ограничений [1–3].
По результатам исследований установлено, что каждая из промысловых зон, с точки зрения осуществления в ней фактической рыбодобывающей деятельности по освоению ресурсного потенциала – сырьевой базы, является многовидовой системой с подсистемами промысловых объектов разных видов [4, 5]. Рыбодобывающая деятельность в такой системе формируется путем взаимодействия структурных компонентов, включающих в себя объектную биологическую базу (промысловые объекты) и производственно-технические средства их добычи (добывающие суда, орудия и технологии лова) [4–7]. Таким образом, ее внутренняя структура сформирована совокупностями биологического, технического и технологического компонентов, одновременное взаимодействие которых создает новую биотехнологическую систему – систему «Промысел». Проектирование данной системы с учетом ее биотехнологического дуализма на основе реализации принципов декомпозиции позволит получить модели, описывающие состав, структуру и воздействие на процесс всех компонентов как в отдельности, так и во взаимодействии.
Постановка задачи
Моделирование целостной системы «Промысел» включает в себя последовательное исследование и формирование составов, внутренней структуры и связей элементов биологического
и технологического компонентов (блоков) с целью соединения их в единую систему с установлением ограничений разной природы, сопровождающих производственный процесс добычи водных биоресурсов в пространстве [4–8]. Учитывая, что объекты и совокупности технического и технологического компонентов взаимозависимы, имеют технико-технологическую природу, в процессе моделирования целостного компонентного состава системы они могут быть объединены в один компонент – технологический. Моделирование блоков и всей системы необходимо осуществить
с учетом определения компонентных и ограничительных связей и взаимосвязей, определяющих как статический, так и динамический характер системы «Промысел» в начальном их состоянии, т. е. без учета возможных переходных состояний во временных интервалах, определенных промысловой ситуацией. Исходя из этого сформулирована задача – смоделировать биотехнологическую систему «Промысел» и ее компонентный состав с учетом ее статического состояния на основе установленного биотехнологического дуализма с использованием методологии системного подхода к проектированию рыболовных систем и процессов.
Методы и результаты исследования
В ранее проведенных исследованиях условий осуществления промысла установлено, что рыбодобывающая деятельность неопределенна, стохастична и имеет ограничения, причем факторы, оказывающие такое воздействие на рыбодобывающий процесс, имеют различную природу и могут быть определенным образом управляемы или неуправляемы в целом. Для достижения устойчивости такой промысловой системы необходим обязательный и всесторонний учет всех вышеназванных факторов [2–9].
При исследовании воздействующих на рыбодобывающие процессы факторов определена их двуединая природа, формирующая соответствующую основу функционирования рыбодобывающих процессов – биотехнологический дуализм. Таким образом, в многовидовой промысловой системе «Промысловая зона» как системе промысловых объектов при их освоении формируется система нового качества «Промысел» (ПРМ). Вновь созданная система является сложной процессной системой, в которой осуществляется производственно-технологический процесс – ведение рыбодобывающей деятельности с учетом биотехнологического дуализма (МВПС-ПЗ). Основной ее целью является освоение ресурсного потенциала (РП) как совокупностей одуемых и неодуемых промысловых объектов , .
Моделирование ПРМ осуществлялось c использованием метода декомпозиции путем рассмотрения модели состава системы по признакам (компонентам) дуальности – биологическому и технологическому компонентам, являющимся ее взаимосвязанными подсистемами,
с выбором соответствующей стратегии декомпозиции – декомпозиции по подсистемам (структурная декомпозиция).
На первом этапе произведено моделирование биологического компонента.
Процесс моделирования осуществлялся следующим образом:
– определены элементы биологического компонента – объемы установленных ОДУ и квот добычи (вылова) по каждому одуемому и неодуемому объекту
– произведено соотнесение (распределение) одуемых и неодуемых промысловых объектов
и их объемов с учетом времени их промысловой доступности:
– определены совокупности периодов допустимого промысла (промысловые периоды) одуемых и неодуемых промысловых объектов ;
– установлена зависимость организации рыбодобывающей деятельности (ОРРД) от совокупности периодов допустимого промысла (промысловых периодов) одуемых и неодуемых промысловых объектов.
В результате моделирования биологического компонента ПРМ получена структурная модель, представленная на рис. 1.
Рис. 1. Структурная модель биологического компонента
На втором этапе осуществлено моделирование технологического компонента. Процесс моделирования состоял из следующих этапов:
– определены сезонность ведения рыбопромысловой деятельности (СЗПР) и совокупность технологий добычи водных биоресурсов );
– определены совокупности добывающих судов с ранжированием по тоннажу: малотоннажные, среднетоннажные, крупнотоннажные – ;
– произведено соотнесение (распределение) совокупностей добывающих судов с учетом их промысловой технологической вооруженности по технологиям лова
Результатом моделирования технологического компонента ПРМ явилась структурная модель, представленная на рис. 2.
Рис. 2. Структурная модель технологического компонента
Третьим этапом явилось определение и установление композиционных факторов-огра-
ничений, оказывающих непосредственное влияние на ведение рыбодобывающей деятельности
и придающих ей стохастичность и неопределенность. Исследование таких композиционных факторов-ограничений позволило определить их состав:
– нормативный фактор-ограничение – Правила рыболовства для Дальневосточного рыбохозяйственного бассейна (утв. приказом Минсельхоза РФ от 23 мая 2019 г. № 267) (ПРРБ). Данный фактор может накладывать ограничительные нормы на структурные составляющие и элементы обоих компонентов функционирующей системы одновременно либо на каждый из компонентов в отдельности с учетом меняющейся природы рыбохозяйственного законодательства. Следовательно, степень его влияния на рыбодобывающий процесс должна оцениваться при каждом изменении и учитываться при моделировании обоих компонентов ПРМ;
– нормативный фактор-ограничение – нормативы эксплуатации добывающих судов (НЭДС). Степень его влияния на рыбодобывающий процесс должна оцениваться при каждом изменении типового состава добывающих судов, их промысловой технологической вооруженности и учитываться при моделировании обоих компонентов ПРМ;
– природный фактор-ограничение – нестабильная промысловая обстановка (НТПО). В свою очередь, данный фактор-ограничение является совокупностью следующих природных факторных подсистем: состояние сырьевой базы промысловой зоны (ССБ) и гидрометеорологические условия промысловых районов (ГДМУ). Данный природный фактор-ограничение является неуправляемым, степень его влияния на рыбодобывающий процесс носит постоянный характер и должен обязательно учитываться при моделировании ПРМ при любых его условиях. На рис. 3 представлена структурная модель (ограничительно-вероятностный блок) композиционных факторов-огра-
ничений, оказывающих влияние на характер ведения рыбодобывающего процесса.
Рис. 3. Структурная модель композиционных факторов-ограничений
На четвертом этапе биологический и технологический компоненты объединятся путем приведения системы к состоянию единой целостной системы ПРМ с одновременным встраиванием ограничительно-вероятностного компонента. Установлены компонентные и ограничительные связи и взаимосвязи, объединяющие биологический и технологический компоненты
и определяющие динамический характер ПРМ:
– динамическая взаимосвязь «периоды лова – сезонность промысла – технологии добычи»: . Данная взаимосвязь объединила биологический и технологический компоненты, определила динамический характер ПРМ;
– ограничительная взаимосвязь прямого и обратного действия: ОРДД ← ПРРБ ↔ НЭДС →
→ ОРДД;
– ограничительная связь прямого действия: ССБ → НТПО ← ГДМУ;
– ограничительная определяющая связь прямого действия: НТПО → ПРМ.
В результате моделирования единой целостной ПРМ получена ее обобщенная биотехнологическая модель. Структурно-функциональная схема обобщенной системной биотехнологической модели «Промысел» представлена на рис. 4.
Рис. 4. Структурно-функциональная схема
обобщенной системной биотехнологическая модели «Промысел»
Представленная в качестве результата проектирования и моделирования промысловой системы высшего уровня – системы «Промысел» – модель дает полное представление о ее компонентном составе и структуре, системно описывает воздействие на процесс всех компонентов как в отдельности, так и во взаимодействии.
Заключение
Спроектированная на основе биотехнологического дуализма обобщенная система «Промысел» позволяет получить целостное представление о ее композиционном составе с учетом воздействия ограничений разной природы, неуправляемых факторов, сопровождающих производственный процесс добычи водных биоресурсов в районах промысла. Полученная модель в ее начальном статическом состоянии является исходной биотехнологической моделью для проведения последующих оптимизационных управляющих воздействий при переходе ее в динамическое состояние в обозначенных промыслом временных интервалах.
1. Mel'nikov V. N., Mel'nikov A. V. Sovershenstvovanie obschey teorii promyshlennogo rybolovstva // Vestn. Astrahan. gos. tehn. un-ta. Ser.: Rybnoe hozyaystvo. 2010. № 1. S. 42-53.
2. Mel'nikov V. N., Mel'nikov A. V. Sistemnye issledovaniya v teorii promyshlennogo rybolovstva, akvakul'tury i ekologii // Vestn. Astrahan. gos. tehn. un-ta. Ser.: Rybnoe hozyaystvo. 2010. № 1. S. 32-41.
3. Norinov E. G. Osnovy sistemnogo proektirovaniya: ucheb. posobie. Vladivostok: Izd-vo Dal'-rybvtuza, 2002. 134 s.
4. Lisienko S. V. Konceptual'nyy podhod k sovershenstvovaniyu organizacii vedeniya dobychi vodnyh biologicheskih resursov v kontekste razvitiya obschey teorii promyshlennogo rybolovstva (na primere Dal'nevostochnogo regiona) // Vestn. Astrahan. gos. tehn. un-ta. Ser.: Rybnoe hozyaystvo. 2014. № 1. S. 18-28.
5. Lisienko S. V. O mnogovidovom rybolovstve v kontekste sovershenstvovaniya sistemnoy organiza-cii vedeniya promysla VBR // Rybnoe hozyaystvo. 2013. № 4. S. 34-41.
6. Lisienko S. V. Industrial'naya logisticheskaya sistema «Promyslovaya zona» kak ob'ekt sistemno-go issledovaniya // Rybnoe hozyaystvo. 2013. № 6. S. 14-17.
7. Lisienko S. V. Sistemnyy podhod k issledovaniyu industrial'noy logisticheskoy sistemy «Pro-myslovaya zona» - nauchnaya osnova sovershenstvovaniya organizacii vedeniya dobychi vodnyh biologiche-skih resursov // Rybnoe hozyaystvo. 2016. № 5. S. 40-43.
8. Mel'nikov V. N., Mel'nikov A. V. Obschaya harakteristika osnovnyh vidov matematicheskih modeley teorii rybolovstva // Vestn. Astrahan. gos. tehn. un-ta. Ser.: Rybnoe hozyaystvo. 2009. № 1. S. 17-22.
9. Andreev M. N., Studeneckiy S. A. Optimal'noe upravlenie na promysle. M.: Pisch. prom-st', 1975. 288 s.
