CC BY
93
S H
и
0
1
л
<
и
H
к
s
:|S
0
1
л
<
и
H
s
X
<
а
X о о
м
<
а
С
<
а S н
¡Ü
<
а С
К
s
а
О и
H
54
В.В. МЕНЬШИХ,
начальник кафедры высшей математики, доктор физико-математических наук, профессор
А.В. КОРЧАГИН,
преподаватель кафедры тактико-специальной подготовки (Воронежский институт МВД России)
V.V. MENSHIKH, еhe chief of the chair of High Mathematics, doctor of physical and mathematical sciences, professor
A.V. KORCHAGIN,
the teacher of the chair of tactical and special preparation (Voronezh Institute of the Ministry of the Interior of Russia)
УДК 519.876
Структурные модели взаимодействия подразделений силовых ведомств при возникновении чрезвычайных ситуаций техногенного характера
Structural models of interaction the power departments devisions in emergencies manmade
В статье рассматриваются способы математического моделирования взаимодействия подразделений силовых ведомств и органов государственной власти при возникновении чрезвычайной ситуации. На основе использования методов теории конечных автоматов разработаны математические модели действий подразделений МЧС, органов внутренних дел и других силовых ведомств при возникновении чрезвычайной ситуации техногенного характера.
Чрезвычайные ситуации техногенного характера, функциональные подсистемы, автоматные модели, сети конечных автоматов.
The article deals with the mathematical modeling methods of the law enforcement agencies divisions and public authorities interaction in the emergency appearance. The mathematical models of emergency services of the ministry of internal affairs and other law enforcement agencies actions in the emergency manmade occur based on the theory of finite automaton are developed.
Emergencies of technogenic character, functional subsystems, automaton models, networks of finite automaton.
Основными задачами органов внутренних дел при ликвидации чрезвычайных ситуаций (далее — ЧС) техногенного характера являются охрана общественного порядка и обеспечение общественной безопасности, охрана материальных и культурных ценностей в зонах ЧС, что должно обеспечивать защиту населения и территории от ЧС, минимизировать риски и опасности [1]. Тот факт, что в последнее время наблюдается тенденция роста
количества и масштабов последствий ЧС [3], а также структурные изменения, происходящие в системе МВД России, заставляют искать новые пути решения проблемы управления органами внутренних дел, оптимизации процессов принятия управленческих решений и обучения руководителей подразделений в кризисных ситуациях. Решение задач управления и принятия решений возможно на основе использования специально разработанных математических
моделей, чему посвящен целый ряд публикаций [5, 6, 7]. В частности, описаны методы моделирования действий подразделений органов внутренних дел при возникновении ЧС криминального характера с помощью аппарата сетей Петри. Однако при моделировании ЧС других типов возникает ряд сложностей, затрудняющих использование этого математического аппарата.
В настоящей статье обосновывается возможность и разрабатываются модели действий подразделений органов внутренних дел с учетом их взаимодействия с другими силовыми ведомствами при возникновении ЧС техногенного характера с помощью сетей конечных автоматов.
Приведем обоснование выбора математического аппарата. При проведении мероприятий по ликвидации последствий ЧС техногенного характера может участвовать большое количество штатных или внештатных подразделений (функциональных подсистем (далее — ФП) [2]) силовых и иных ведомств (МЧС России, МВД России, Минобороны России и др.), выполняющих определенные нормативными документами задачи.
Действия ФП органов внутренних дел определяются в зависимости не только от развития ЧС техногенного характера, но и от действий ФП других ведомств [1]. Структурная схема взаимодействия ФП при ЧС техногенного характера, основанная на анализе руководящих документов, изображена на рис. 1.
Рис. 1. Схема взаимодействия силовых ведомств при возникновении ЧС техногенного характера в режиме повышенной готовности
В связи с этим возникает необходимость при моделировании действий органов внутренних дел учитывать взаимодействие всех ФП, участвующих в ликвидации ЧС техногенного характера. Использование аппарата сетей Петри вызывает сложности, поскольку необходимо не только описывать изменение состояний ФП в зависимости от принимаемых руководителями решений, но и описывать согласование решений руководителями различных ФП между собой и с изменением состояния ЧС.
Абстрактным конечным автоматом второго рода (автоматом Мура) [4] называется набор U = X, X), где S — конечное множество состояний, X — конечное множество входов, X : XX S ^ S, — функция, описывающая изменение состояний в зависимости от входов. При функционировании автомата по входному слову X, составленному из элементов множества X, и начальному состоянию S0 находятся выходное слово Ти слово состояний S, содержащее «историю» смены состояний.
Поэтому в качестве математического аппарата моделирования может быть использованы сети конечных автоматов, которые позволяют описывать не только действия отдельных ФП, но и их взаимодействие [4, 8].
Действия подразделений силовых структур не могут быть корректно описаны без учета развития самой ЧС техногенного характера. Поэтому в качестве примеров рассмотрим автоматные модели как самой ЧС техногенного характера, так и двух ФП: подразделений МЧС России и МВД России, построенные на основе анализа руководящих документов [1, 2].
Укрупненная автоматная модель ЧС может быть представлена в виде конечного автомата Мура А = (SA, ХА, ХА) с алфавитом состояний
S = {А ,где:
А
— — стадия отсутствия ЧС;
А
— ^ — стадия накопления отклонений от нормального состояния или процесса (стадия зарождения ЧС);
— зА — наличие события, лежащего в основе ЧС;
5
A
3 стадия особо опасного развития событий, во время которой происходит высвобождение источника опасности (энергии или вещества), приводящая к риску неблагоприятного воздействия на население, объекты и природную среду;
„А
SA
стадия затухания, которая хронологиче-
ски охватывает период от перекрытия (ограничения) источника опасности, т. е. локализации чрезвычайной ситуации до полной ликвидации ее прямых последствий, проведение профилактических мероприятий;
S
н
и о
X
<
Ш
н oq
»S О X
А
<
ш н S
X
<
а
X о о
со
<
а
С
<
S
н
<
а С
ос S а О
ш
55
S Н
и о х
и.
£
»S О X
а
X О
о
а
С
<
S н
я S а О Ü-н
56
Рис. 2. Диаграмма Мура автоматной модели развития ЧС техногенного характера
Рис. 3. Диаграмма Мура автоматной модели действий органов внутренних дел при ЧС техногенного характера
— множеством входов, где X = {,...,Х4}, где ХА — 1) с алфавитом состояний £ = {,...^8},где:
события, приводящие к переходу из состояла „А
ния в состояние Sj ;
— функцией переходов XА, описание которой вытекает из графического представления в виде диаграммы Мура (рис. 2).
Как видно из диаграммы, допустимыми в силу своей природы являются не все переходы из состояния в состояние, т. е. автомат является неполным.
Укрупненная автоматная модель действий органов внутренних дел представима в виде конечного автомата Мура В = (£в, Хв, Хв):
1) с алфавитом состояний, £ = {,...,s5B} , где:
— s0 — режим повседневной деятельности органов внутренних дел;
— s1B — уточнение информации, сбор, обобщение и анализ данных о возможном ЧС, первоначальная оценка ситуации;
— sв — первоначальные распоряжения, предварительные указания функциональной группы (далее — ФГ);
— s3B — выработка решений, выбор тактики действий ФГ, определяется структура системы управления действиями, формирование сил и средств, постановка задач и управление ФГ, определение порядка взаимодействия с другими силами;
в
— s4 — решение ФГ поставленных задач;
— s5B — завершение действий органами внутренних дел, подведение итогов, прекращение работы ФГ;
2) с множествами входов, где, где х^ — события, приводящие к переходу из состояния sf в состояние sв;
3) с функцией переходов, X B, описание которой вытекает из графического представления в виде диаграммы Мура (рис. 3).
Укрупненную автоматную модель действий МЧС России можно представить в виде конечного автомата Мура С = (8е, Xе, Xе):
— s0 — мероприятия повседневной деятельности при отсутствии ЧС;
— sCC — сбор информации, прогнозирование возможной обстановки на объектах критического применения, организация наблюдения и лабораторного контроля за состоянием окружающей природной среды;
— sC — планирование аварийно-спасательных и других неотложных работ (далее — АСДНР) на объекте, в том числе обеспечения взаимодействия сил МЧС России, с подразделениями МВД России, Минобороны России и др.;
С
— s3 — приведение системы управления в режим повышенной готовности (непосредственного руководства деятельностью подсистем и звеньев Единой государственной системы предупреждения и ликвидации ЧС (далее — РСЧС));
— sе — прогнозирование хода ЧС на объекте и масштаба усиления наблюдения за состоянием объекта, установление взаимосвязи между подразделениями МЧС России, МВД России, Минобороны России;
— sе — организация разведки на объекте, осуществление непрерывного контроля и сбора информации об обстановке;
— sе — приведение сил РСЧС, МВД России, Минобороны России в режим чрезвычайной ситуации;
— sе — управление проведением АСДНР (определение границ зоны ЧС, выдвижение сил в районы проведения работ, организация
ликвидации ЧС);
С
— s8 — завершение действий подразделений МЧС России, МВД России, Минобороны России, подведение итогов, роспуск звеньев;
2) с множеством входов X = {,...,х8С0}, где
— события, приводящие к переходу из со-
X,
стояния s в состояние s
Рис. 4. Диаграмма Мура автоматной модели действий подразделений МЧС при чрезвычайной ситуации техногенного характера
3) с функцией переходов ХС, описание которой вытекает из графического представления в виде диаграммы Мура (рис. 4).
Модель взаимодействия функциональных подсистем при ЧС техногенного характера. Автоматы А, В и С являются взаимосвязанными: смена состояний в одной автоматной модели может инициировать смену состояний в другой модели. Например, переход из состояния sA в состояние s3A в автомате А, т. е., x213 инициирует
переход из состояния sf в состояние s2 в автомате B, т. е. x1B2. Это может быть описано как
23 12
Некоторые примеры взаимосвязи автоматных моделей приведены в таблице.
Следовательно, следует рассматривать сеть, состоящую из нескольких автоматов, что может быть использовано для разработки имитационной модели действий органов внутренних дел. Различные подходы использования сетей автоматов описаны В.В. Сысоевым [8].
Разработанная модель в виде сети конечных автоматов представляет собой структурное описание процесса взаимодействия отдельных ФП в ходе ликвидации ЧС техногенного характера. Данное описание в дальнейшем может быть дополнено параметрическим описанием отдельных действий, что может быть использовано сотрудниками органов внутренних дел для выбора оптимальных действий по ликвидации последствий ЧС, а также в процессе обучения принятию управленческих решений [5].
Разработанные автоматные модели развития ЧС техногенного характера и действий органов внутренних дел в процессе развития этих ЧС, а также их взаимосвязи могут быть детализированы за счет описаний работы отдельных ФП, что позволит повысить точность результатов моделирования.
Таблица
Взаимосвязь автоматных моделей в некоторых стадиях ЧС
к н и о х
А
<
Ш
н
cq
£
«
О X
А
<
ш н
5
х
<
а
X О О
QQ <
а
X
<
6
К н
1С <
а X
X cq S а О ш н
Описание ситуации Взаимосвязи автоматов
A ^ B A ^ C B ^ C C ^ B
Отсутствие ЧС xA ^ xB x00 ^ x00 - -
Ликвидация ЧС на начальной стадии xA ^ xB x02 ^ x01 x 01 ^ x 01 x 01 ^ x 01
Ликвидация ЧС при особо опасном развитии событий x23 ^ x23 x23 ^ x43 x23 ^ x08 x23 ^ x08 -
Ликвидация ЧС на стадии затухания xA ^ xB 40 45 xA ^ xB 40 50 - xB ^ xC 45 78 50 80 -
Список литературы
1. Об утверждении Положения о функциональной подсистеме охраны общественного порядка единой государственной системы предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций: приказ МВД России от 13 июля 2007 г. № 633 // СПС Гарант.
2. О единой государственной системе предупреждения и ликвидации чрезвычайных си-
туаций: постановление Правительства РФ от 30 декабря 2003 г. № 794 // СПС Гарант.
3. О федеральной целевой программе «Снижение рисков и смягчение последствий чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера в Российской Федерации до 2015 года»: постановление Правительства РФ от 7 июля 2011 г. № 555 // СПС Гарант.
57
S H
и
0
1
л
<
и
H
к
s
:|S
0
1
л
<
и
H
s
X
<
а
X о о
м
<
а
С
<
а S н
¡Ü
<
а С
4. Кудрявцев В.Б., Алешин С.В., Подколозин А.С. Введение в теорию автоматов. М., 1985.
5. Меньших В.В, Самороковский А.Ф., Корчагин А.В. Модель действий органов внутренних дел в чрезвычайной ситуации техногенного характера // Вестник Воронежского института МВД России. 2013. № 2.
6. Меньших В.В, Лунев Ю.С., Самороковский А.Ф. Алгоритм имитационного моделирования действий органов управления и подразделений органов внутренних дел при возникновении чрезвычайных обстоятельств // Вестник Воронежского института МВД России. 2007. № 2.
7. Меньших В.В, Самороковский А.Ф., Горлов В.В. Сетевая модель действий органов внутренних дел при чрезвычайных обстоятельствах криминального характера (на примере массовых беспорядков) // Труды Академии управления МВД России. 2013. № 4(28).
8. Сысоев В.В, Меньших В.В., Солодуха Р.А, За-бияко С.В. Исследование взаимодействий в сети конечных детерминированных автоматов // Радиотехника. 2000. № 9.
E-mail: menshikh@list.ru
к S а
О и н
58
