Методологія та архітектура платформи моделювання взаємозалежностей у критичних інфраструктурах при виникненні каскадних ефектів
DOI:
https://doi.org/10.35681/1560-9189.2025.27.1.335624Ключові слова:
критична інфраструктура, каскадний ефект, інструментальні засоби, моделювання, симуляція, програмне забезпечення, платформаАнотація
Моделювання та симуляція за допомогою програмних засобів дозволяють більш точно оцінити вразливості критичної інфраструктури (КІ), що дає змогу зрозуміти потенційні збої і виробити рішення щодо покращення наслідків каскадних ефектів. Проте ефективний аналіз КІ має враховувати складні, багатовимірні характеристики інфраструктури та залежності між її об’єктами. У статті представлено методологію моделювання та симуляції взаємозалежностей критичної інфраструктури під впливом каскадних ефектів. На базі методології запропоновано загальну архітектуру інтегрованої платформи, яка залучає розробки існуючих інструментів open sources та frameworks для моделювання та симуляції каскадних ефектів. Робота виконується в рамках проєкту «SACE-24». Завдяки інтеграції перевірених інструментів моделювання, комплексного керування даними таке рішення може значно покращити здатність аналізувати та пом’якшувати наслідки каскадних збоїв у КІ.
Посилання
Modeling and simulation. URL: https://en.wikipedia.org/wiki/Modeling_and_simulation
Setola, Roberto; Rosato, Vittorio; Kyriakides, Elias; Rome, Erich, eds. Managing the Complexity of Critical Infrastructures. A Modelling and Simulation Approach. 2017. 300 p. https://doi.org/10.1007/978-3-319-51043-9
Kirov, Georgi; Zlateva, Plamena; Velev, Dimiter. Common Architecture for Simulation of Critical Infrastructure Interdependencies in Emergency Situations. International Journal of Modeling and Optimization. 2016. Vol. 6, No. 2. pp. 81–85. https://doi.org/10.7763/IJMO.2016.V6.508
Zvit pro nepryami finansovi vtraty ekonomiky vnaslidok viiskovoi ahresii Rosii proty Ukrainy stanom na 1 lypnia 2024 roku. URL: https://kse.ua/wp-content/uploads/2024/10/30.09.24_Losses_Report-ua.pdf
Tolone, William; Lee, Seok-Won; Xiang, Wei-Ning; Blackwell, Joshua; Yeager, Cody; Schumpert, Andrew; Johnson, Wray. An integrated methodology for critical infrastructure modeling and simulation. URL: https://dl.ifip.org/db/conf/ifip11-10/cip2008/ToloneLXBYSJ08.pdf
Loveček, T.; Straková, L.; Kampová, K. Modeling and Simulation as Tools to Increase the Protection of Critical Infrastructure and the Sustainability of the Provision of Essential Needs of Citizens. Sustainability. 2021. Vol. 13. Article 5898. https://doi.org/10.3390/su13115898
Kirov, G.; Zlateva, P.; Velev, D. Software Architecture for Rapid Development of HLA-Integrated Simulations for Critical Infrastructure Elements under Natural Disasters. International Journal of Innovation, Management and Technology. 2015. Vol. 6, No. 4. pp. 244–251. https://doi.org/10.7763/IJIMT.2015.V6.610
McLean, Charles; Lee, Y. Tina; Jain, Sanjay; Hutchings, Charles. Modeling and Simulation of Critical Infrastructure Systems for Homeland Security Applications. NIST Interagency/Internal Report 7785. 2011. URL: https://www.govinfo.gov/content/pkg/GOVPUB-C13-f3de19ca7b535ba3207a5be512241f84/pdf/GOVPUB-C13-f3de19ca7b535ba3207a5be512241f84.pdf https://doi.org/10.6028/NIST.IR.7785
Boychenko, A.V.; Senchenko, V.R. An approach to development of cyberattack scenarios for digital substations. Cybersecurity of energy. Scientific-practical conference materials, May 29, 2024. Kyiv: PIMEE NAS of Ukraine, 2024. 121 p.
Senchenko, V.R.; Boychenko, A.V.; Koval, O.V.; Bysko, R.M.; Khomenko, O.M. Ohliad metodiv i tekhnolohii stsenarnoho analizu kaskadnykh efektiv. Reiestratsiia, zberihannia i obrob. danykh. 2024. T. 26, No 1. pp. 24–54. https://doi.org/10.35681/1560-9189.2024.26.1.308506
Khomenko, O.M.; Senchenko, V.R.; Koval, O.V. Merezhevyi pidkhid pry doslidzhenni kaskadnykh efektiv krytychnykh infrastruktur. Reiestratsiia, zberihannia i obrob. danykh. 2024. T. 26, No 2. pp. 44–71. https://doi.org/10.35681/1560-9189.2024.26.2.316908
IEEE Standard for Distributed Interactive Simulation—Application Protocols. URL: https://standards.ieee.org/ieee/1278.1/4949/
Hassel, Henrik; Johansson, Jonas; Cedergren, Alexander; Svegrup, Linn; Arvidsson, Björn. Method to study cascading effects. URL: https://casceff.eu/media2/2016/02/D2.1-Deliverable_Final_Ver2_PU.pdf
Functional mockup interface python Python-igraph. URL: https://github.com/igraph/python-igraph/blob/main/src/_igraph/graphobject.c
Django CMS. URL: https://www.django-cms.org/en/
Software for Complex Networks. URL: https://networkx.org/documentation/latest/
SimPy. URL: https://pypi.org/project/simpy/
SimPy gitlab. URL: https://gitlab.com/team-simpy/simpy/
NetLogo. URL: https://ccl.northwestern.edu/netlogo/hubnet.html
NetLogo 6.4.0 User Manual. URL: https://ccl.northwestern.edu/netlogo/docs/NetLogoManual.pdf
Quantum GIS. URL: https://qgis.org/
OpenStreetMap. URL: https://www.openstreetmap.org/#map=6/48.54/31.17
OpenModelica. URL: https://github.com/OpenModelica/OpenModelica/releases/
Fritzson, Peter. Principles of Object-Oriented Modeling and Simulation with Modelica 3.3: A Cyber-Physical Approach. URL: http://www.amazon.com/Principles-Object-Oriented-Modeling-Simulation-Modelica/dp/111885912X
RAIL Resilience Assessment and Improvement Tool. URL: https://github.com/search?q=Resilience+Assessment&type=pullrequests
Geospatial Risk and Resilience Assessment Platform — GRRASP. URL: https://joint-research-centre.ec.europa.eu/geospatial-risk-and-resilience-assessment-platform-grrasp_en
Geosconsulting. URL: https://github.com/geosconsulting/grrasp
OpenLayers v10.4.0. URL: https://openlayers.org/
Drupal. URL: https://new.drupal.org/home
Resilience Assessment. URL: https://github.com/search?q=Resilience+Assessment+&type=repositories
AnyLogic. URL: https://www.anylogic.com/s/download-free-simulation-software-for-education/
Optimization with OpenModelica. URL: https://openmodelica.org/doc/OpenModelicaUsersGuide/1.17/optimization.html
A free, open-source ontology editor and framework for building intelligent systems. URL: https://protege.stanford.edu/
Releases Repast/repast.simphony. URL: https://github.com/Repast/repast.simphony/releases
Gephi — The Open Graph Viz Platform. URL: https://gephi.org/
PostGIS and the Geography Type. URL: https://www.crunchydata.com/blog/postgis-and-the-geography-type
The JavaScript library for bespoke data visualization. URL: https://d3js.org/
