Безопасность cложной системы определяется степенью адекватности ее внутреннего представления о самой себе. Система, стремящаяся к устойчивости и снижению рисков, должна прежде всего обладать точной моделью собственной структуры, состояний и процессов. Без этого невозможно обеспечить ни эффективное развитие, ни адекватное управление, ни прогнозирование, ни предотвращение угроз.
В транспортной отрасли данная зависимость проявляется особенно отчетливо. Управление дорожным движением, планирование пропускной способности, прогнозирование аварийности, организация дорожных работ и анализ происшествий – все эти функции основываются на моделях, которые описывают транспортную среду.
Александр Евсин
Генеральный директор компании "Трансинтел информационные технологии"
Для обеспечения адекватности представления о транспортной среде применяются цифровые модели, позволяющие формализовать данные о физических, инженерных и эксплуатационных параметрах дороги. В сфере организации дорожного движения центральным элементом такой среды выступает цифровая модель дороги (ЦМД).
ЦМД (рис. 1) представляет собой структурированный набор данных, описывающий геометрию, элементы инфраструктуры, знаки, светофорные объекты, маршруты и другие параметры в их логических и пространственных взаимосвязях.
Цифровая модель дороги становится не просто источником информации, а инфраструктурным уровнем, на котором строятся современные системы управления движением, мониторинга и анализа. Именно через нее обеспечивается переход от эмпирического управления к системному, измеримому и воспроизводимому обеспечению безопасности.
Модель существует всегда, вопрос лишь в ее носителе
Так или иначе, модель как представление о реальности существует всегда. Вопрос лишь в том, где это представление хранится и как используется. Когда нет цифровых систем, модель дороги все равно присутствует – в головах специалистов: инженеров, диспетчеров, проектировщиков. Каждый из них держит в уме собственное представление об объекте управления – его структуру, взаимосвязи, критические элементы. Однако эти представления существуют изолированно. Они не могут быть верифицированы, не синхронизированы между собой и не поддаются точной передаче.
В отсутствие цифрового слоя знания не наследуются, не могут целенаправленно оптимизироваться, а существуют и исчезают вместе со специалистами. Невозможно оценить адекватность этих индивидуальных моделей, невозможно обмениваться ими в реальном времени и невозможно вовлечь в работу алгоритмы, которые могли бы их обобщить.
Цифровая модель дороги превращает личные представления в формализованные структуры, доступные для проверки, анализа, совместного использования и развития. Буквально каждая инженерная интуиция, каждое локальное наблюдение может стать частью единой модели, где сохраняются и контекст, и авторство, и уровень достоверности.
Взаимосвязь уровня безопасности и процессной зрелости организации
Безопасность в современных организациях представляет собой не изолированную функцию, а интегральное свойство системы управления. Ее уровень прямо зависит от степени процессной зрелости, то есть формализованности, воспроизводимости и управляемости ключевых процессов.
На низком уровне зрелости безопасность обеспечивается преимущественно за счет человеческого опыта и инициативы, что делает систему уязвимой и реактивной: инциденты предотвращаются случайно, а реагирование происходит постфактум. По мере формирования повторяемых и определенных процессов появляются базовая стандартизация и регламентирование, снижается влияние человеческого фактора, однако анализ и управление рисками еще не носят системного характера.
Высокие уровни зрелости (управляемый и оптимизирующий) характеризуются переходом от нормативного к аналитическому подходу. Безопасность становится встроенным свойством процессов и частью культуры непрерывного совершенствования. Организация получает возможность измерять показатели безопасности, выявлять тенденции и управлять рисками до их проявления.
Организации с высоким уровнем процессной зрелости демонстрируют меньшую частоту нарушений, быстрее восстанавливаются после сбоев и обладают устойчивостью к внешним изменениям. Следовательно, рост зрелости процессов – один из наиболее надежных путей повышения системной безопасности.
Цифровая модель как условие управляемого роста процессной зрелости
Отсутствие цифровой модели управляемого объекта становится критическим ограничением при переходе организации на высокие уровни процессной зрелости. Начиная с третьего уровня по модели CMMI, когда процессы начинают требовать формализованного описания, измеримости и воспроизводимости, нагрузка на организацию без цифровой модели возрастает не линейно, а экспоненциально (рис. 2).
Это связано с тем, что поддержание согласованности данных, процедур и решений без единой цифровой среды требует все большего объема ручной координации, документирования и контроля. В результате временные и ресурсные затраты на развитие системы растут в геометрической прогрессии, а качество процессов при этом остается нестабильным.
Применение цифровой модели принципиально меняет динамику этой зависимости. На раннем этапе внедрение цифрового слоя действительно требует определенных инвестиций в формализацию данных, разработку архитектуры и настройку интерфейсов взаимодействия. Однако после формирования базовой модели темпы роста затрат резко замедляются, а эффективность системы, напротив, возрастает.
Особое значение наличие цифровой модели приобретает при интеграции инструментов искусственного интеллекта (ИИ). ИИ-алгоритмы могут эффективно функционировать только в среде, где данные формализованы, согласованы и структурированы в соответствии с логикой процессов. В таких условиях цифровая модель становится питательной средой для ИИ-агентов, обеспечивая их осмысленное взаимодействие с объектами управления.
Системы, насыщенные ИИ-агентами на базе цифровой модели, демонстрируют кратное повышение эффективности: они способны к адаптивному обучению, прогнозированию и самокоррекции без увеличения управленческих издержек.
Тем самым цифровая модель выступает не просто инструментом автоматизации, а механизмом стабилизации и ускоренного развития процессной зрелости. В результате система достигает состояния цифровой трансформации, когда повышаются буквально все операционные характеристики транспортной системы: скорость принятия решений, устойчивость к ошибкам, воспроизводимость процессов и способность к самообучению.
Цифровая модель дороги как инфраструктурный уровень
Под цифровой моделью дороги понимается не просто геометрический макет местности, а связанная система данных, описывающая дорогу как киберфизический объект. Такая система объединяет знания о пространственной конфигурации и конструктивных элементах дороги с эксплуатационными режимами, правилами, ограничениями и управленческими процедурами.
Ключевая цель ЦМД – предоставить формализованную, машиноинтерпретируемую основу для анализа, проектирования, эксплуатации и развития транспортной инфраструктуры.
Цифровая модель дороги включает несколько взаимосвязанных слоев данных и метаданных:
- Пространственный слой – геометрия трасс, осевые линии и их параметры (кривизна, уклоны, сечения), полосность и их типология, обочины, пересечения, съезды, "зебры", островки безопасности, остановочные пункты.
- Инженерный слой – конструкция дорожной одежды, водоотвод, инженерные сооружения (мосты, путепроводы, тоннели), коммуникации, кабельные линии, питающие и управляющие цепи светофорных объектов.
- Эксплуатационный слой – актуальные и плановые режимы работы светофорных объектов, временные ограничения скорости, сезонные и ремонтные схемы организации движения, расписания приоритетов ОТ, профили скоростей и интенсивностей, сценарии реагирования на инциденты.
- Нормативно-правовой слой – регламенты, ГОСТы/СТО, локальные акты, разрешения, зоны действия знаков и разметки, предписания по безопасности и доступности.
- Слой событий и состояний – инциденты, ДТП, дорожные работы, прогнозы и фактические показания сенсоров, видеоаналитика, телеметрия транспорта.
Современные спецификации, в частности ASAM OpenDRIVE, позволяют описывать дорогу с машинной точностью и обеспечивают совместимость между CAD-/BIM-инструментами, симуляторами и системами управления движением. Поддержка открытых спецификаций обеспечивает переносимость моделей, повторное использование данных и консистентность между этапами "проектирование – моделирование – эксплуатация" (рис. 3).
Цифровая модель дороги интегрирует дорожное полотно, элементы инфраструктуры (знаки, светофоры, детекторы), маршруты и профили движения в единую цифровую среду, доступную для алгоритмов дискретно-событийного и агентного моделирования, оптимизации программ регулирования, прогнозирования рисков и оценивания эффектов вмешательств. В этом смысле ЦМД – инфраструктурный слой: на нем строятся системы управления движением, автоматизированный мониторинг, сервисы безопасности, координация дорожных работ, цифровые паспорта технических средств организации движения и др.
Единое информационное пространство: синергия точности, скорости и экономичности
Использование цифровой модели дороги формирует единое информационное пространство, в котором все элементы транспортной системы, от геометрии проезжей части до алгоритмов светофорного регулирования, описываются в согласованной, машиноинтерпретируемой форме. Это позволяет устранить дублирование операций, характерное для традиционного документоцентричного подхода, когда каждая подсистема создает собственные версии схем, таблиц и визуализаций.
Если вместо обычной разработки отдельного документа по организации дорожного движения (ПОДД) создается цифровая модель дороги, то из нее автоматически генерируются все производные результаты: сам ПОДД в нормативно утвержденном формате, цифровой паспорт светофорных объектов, трехмерная визуализация дорожной инфраструктуры, среда имитационного моделирования и набор параметров для оптимизационных расчетов (рис. 4).
Таким образом, работа с цифровой моделью становится мультипликатором результатов, устраняя необходимость ручной конверсии данных между форматами и системами. Это обеспечивает не только кратное сокращение временных и финансовых затрат, но и принципиально новую точность: все синхронизировано и согласовано с единой базовой моделью.
То, что ранее требовало привлечения специалистов по САПР, графике, программированию и моделированию, сегодня реализуется средствами ЦМД в автоматическом режиме без существенного увеличения затрат ресурсов.
В результате проектирование, анализ и оптимизация транспортных решений переходят из разрозненных дисциплин в единый инженерный контур, где скорость принятия решений и достоверность расчетов напрямую определяются качеством цифровой модели.
Высокий уровень безопасности невозможен без высокого уровня процессной зрелости, поскольку именно зрелые процессы обеспечивают управляемость, предсказуемость и устойчивость системы. Однако построить такую зрелость без качественной цифровой модели организации невозможно. Любые попытки развивать процессы без модели неизбежно остаются несистемными, зависят от субъективных решений, требуют непропорциональных затрат и дают нестабильный результат. Только цифровая модель, отражающая структуру, взаимосвязи и динамику процессов, позволяет реализовать повышение зрелости в управляемом, воспроизводимом и измеримом виде. Таким образом, цифровая модель является не вспомогательным инструментом, а необходимым условием для устойчивого роста процессной зрелости и, как следствие, для подлинного повышения уровня безопасности всей системы.
Цифровая модель дороги не вспомогательный инструмент и не модная надстройка над ГИС-системами. Это новый инфраструктурный уровень транспортной среды, необходимый для построения эффективной, устойчивой и наследуемой системы безопасности всей транспортной системы.
Иллюстрации предоставлены автором.
Иллюстрация к статье сгенерирована Kandinsky