Безопасность объектов и некоторые проблемы принятия решений Текст научной статьи по специальности «Математика»

ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ

УДК 347.763

БЕЗОПАСНОСТЬ ОБЪЕКТОВ И НЕКОТОРЫЕ ПРОБЛЕМЫ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ Ю. Н. Зенин, В. Н. Старов

Рассмотрена современная концепция безопасности с позиции взаимосвязи институтов государства и безопасности техносферы. Установлено, что для обеспечения рационального использования сил и средств МЧС и минимизации потерь от чрезвычайных ситуаций необходима иерархия факторов оперативной обстановки и выбор правильного принятия решения. В качестве примера рассмотрена задача планирования организации и управления противопожарной службы с помощью метода анализа иерархий и построения математической модели функционирования подразделения пожарной охраны.

Ключевые слова: безопасность жизнедеятельности, техносфера, природная среда, принятие решений, оперативная обстановка, сценарии процесса, уровни оценки ситуаций.

Введение. Сегодня важное место занимает научное направление, включающее в себя исследование проблем безопасности во всех сферах жизнедеятельности. Рассмотрим современную концепцию безопасности с позиции доминирования и взаимосвязей систем институтов государства и безопасности техносферы.

В настоящее время теория безопасности достаточно детально проработана во многих направлениях, и в ряде случаев можно утверждать, что в сфере международной, национальной, государственной, общественной, социальной, коллективной и личной безопасности есть весомые достижения: в ряде стран, используя рамки национальной безопасности, достигли высоких результатов безопасности личности, общества и государства.

Закон РФ «О безопасности» определяет безопасность как состояние защищенности жизненно

Зенин Юрий Николаевич, Воронежский институт ГПС

МЧС России; Россия, г. Воронеж,

тел.: (473) 277-86-53, e-mail: [email protected]

Старов Виталий Николаевич, д-р техн. наук, проф.,

Воронежский институт ГПС МЧС России;

Россия, г. Воронеж,

тел.: (473) 246-19-77, e-mail: [email protected]

© Зенин Ю. Н., Старов В. Н., 2013

важных интересов личности, общества и государства от внутренних и внешних угроз во всех видах их проявления. Требуемое состояние защищенности достигается посредством государственного регулирования, общества, социальной системы, т. е. принятых организационных механизмов и технических и технологических средств созданной государством системы защиты и безопасности.

Суть защиты состоит в снижении всех уровней негативных факторов, действующих на людей, окружающую среду, объекты инфраструктуры. При этом требуемое состояние безопасности достигается за счет понижения до допустимого уровня устраняемых негативных воздействий. К защите также относят различные мероприятия по ослаблению последствий стихийных бедствий, катастроф различного характера. Действия по защите классифицируют по многим признакам, включая вид опасного фактора, достигаемые цели, отводимое время, состояние объекта, место, целесообразность и прочие.

В рамках концепции устойчивого развития мировое сообщество имеет общую теорию развития человечества и социально-природных систем, однако существующие теории не связаны единым научным подходом даже в терминах и определениях. Почти во всех областях безопасности (укажем только технические, не касаясь социальных или

личностных): безопасность ядерных станций, движения скоростного транспорта, противопожарная в шахтах или на стадионах и т. п. — существует немало неизвестного и неизученного, как в сути, так и в отношениях субъектов-объектов безопасности, классов-подклассов, уровней-подуровней, а также в общем виде: «человек — окружающая среда», «человек — явление», «человек — объект» и др.

Понятие «опасность» связано в первую очередь с возможностью внешнего проявления (незапланированного причинения) определенного действия, оказывающего вред здоровью человека или его жизнедеятельности. В этой ситуации первостепенной является защита людей от поражающих воздействий и объектов от внешних негативных воздействий. При этом безопасность объекта рассматривается как имеющаяся или искусственно сформированная совокупность свойств объекта противостоять внешним негативным воздействиям, которые могут привести к авариям разных уровней сложности, а также целенаправленная способность объекта и обслуживающего его персонала своевременно защитить себя, объект и окружающую среду при непредвиденных обстоятельствах. С другой стороны, объект так должен быть построен и эксплуатироваться или перемещаться, чтобы при длительном нормальном функционировании и даже в случае аварийных ситуаций объект не причинял вреда персоналу, населению и окружающей среде.

По нашему мнению следует использовать комплексное понятие безопасности объекта, а именно: безопасность объекта — это обязательная совокупность его свойств, состояний и поведений, которые обеспечивают способность противостоять любого рода внешним и внутренним воздействиям и позволяют минимизировать проявления возможного вреда окружающей среде и самому объекту при эксплуатации, консервации и транспортировки. Для того чтобы реализовать это, требуется система мер и средств, обеспечивающих противодействие проявлению внешних воздействий — как являющихся опасностью, так и способных воспрепятствовать развитию потенциально опасных собственных энергий, процессов или веществ в чрезвычайную ситуацию (аварию или катастрофу), чтобы предотвратить их выход из объекта в неконтролируемое пространство. Поэтому на многих предприятиях для стабилизации процессов или удержания энергии реализуется «барьерная» концепция в форме использования нескольких уровней защиты, препятствующих выходу из объекта энергий, веществ и вредных поражающих факторов в случае аварий за счет множественности физических, химических, конструктивных ловушек и барьеров эшелонированной защиты.

За последние годы во многих странах (по отдельности и совместно) приняты пакеты конкретных решений, защищающих природу и людей. Тем не менее по-прежнему требуется совершенствование механизмов принятия решений по судьбе ранее

созданных и находящихся в эксплуатации или проектируемых промышленных объектов, обладающих высокой опасностью. Снижение риска возможных негативных процессов от существующих производств чаще всего связано с необходимостью создания дорогостоящих защитных систем или полного запрета существующих технологий.

Другой аспект безопасности связан с развитием в обществе общечеловеческих ценностей и достижений, с сохранением исторического наследия каждой из наций и народностей, культурного наследия нашего общества, которые должны быть очищены от избыточного воздействия современных технократических тенденций. Это особое межнациональное, наднародное, обеспечение безопасности страны в форме национальной идеи, где определенное место занимает философия экологической (техносферной) безопасности.

Таким образом, вопросы безопасности порождены совокупностью современных угроз и опасностей. Сто лет назад человечество, которое освоило новые для того времени технологии, ощутило на себе все ужасы мировой военной конфронтации. Предшествующий Первой мировой войне бурный этап экономического развития, создавший развитую технологическую инфраструктуру, подготовил техническую, социальную и политическую основу общества к общенациональным и общечеловеческим кризисным явлениям. В дальнейшем глобальное развитие технического прогресса в двадцатом веке вывело человечество на такой уровень техногенной опасности и загрязнения природной среды, что люди оказались в чрезвычайно опасном экологическом кризисе, который повернуть назад уже невозможно. Исходного состояния природы прошлого (даже столетия) уже никогда не может быть. Разумные действия человечества исчерпали себя, что привело мир к опасности мощнейших кризисных явлений, в первую очередь экологических. Ныне эти многоликие опасности настолько четко выделяются, что создали глобальную систему угрозы человечеству; при этом основная проблема реальной системы состоит в том, что созданные нами же самими опасности нельзя полностью ликвидировать. Если какую-либо военную катастрофу можно остановить тем или иным способом, то возникшую рукотворную, проникшую в природу и жизнь людей, даже в разряде промышленной экологии, изменить в лучшую сторону практически невозможно. Так, последствия крупных промышленных аварий (в Фукусиме, Чернобыле и др.) по своей разрушительности были значительно выше, чем результаты ядерных бомбардировок японских городов периода Второй мировой войны.

Укажем также следующие аспекты проблемы. В настоящее время только в энергетической сфере в мире добывается, транспортируется, хранится и используется столько миллиардов тонн условного топлива, способного гореть и взрываться, что его масса и энергия сравнимы со всем арсе-

налом ядерного оружия. Угроза же от арсенала перерабатываемых, хранящихся и перевозимых (т. е. накопленных) в мире химических компонентов разного назначения (синильная кислота, аммиак, мышьяк, барий, фосген и др.) почти на два порядка выше, чем накопленных радиоактивных веществ в тех же единицах измерения.

Таким образом, можно утверждать, что к природным естественным опасностям прибавилось опасное продолжение в виде трудноуправляемых стационарных опасностей. Причем суммарные опасности даже в стационарных объемах (химические заводы, атомные реакторы и др.) постоянно усиливаются. Даже безаварийное воздействие современных процессов оказывает итоговое негативное влияние на окружающую среду, здоровье человека. По классификации мы относим это к экологическим проблемам.

Все вместе указанные и другие основные угрозы и опасности порождают необходимость формирования и развития новой философии и нового мышления с четко сформулированными целями и задачами, которые вытекают из нового понимания термина «безопасность».

1. Система поддержки принятия решений как необходимый элемент обеспечения рационального использования сил и средств МЧС. Основную роль в обеспечении безопасности в стране отводится МЧС, его спасательным службам, причем особое место отводится пожарной охране. В этой связи приоритетным направлением деятельности спасательных служб МЧС, в том числе и пожарной охраны, является обеспечение рационального использования сил и средств противопожарной службы. Для этого требуется высокая согласованность большого числа взаимосвязанных управляющих и управляемых объектов, выполнение требований нормативных документов, регламентирующих скорость и достоверность обработки возрастающих потоков текущей информации, особенно для обеспечение качества планирования и принятия управленческих решений и выполнения поставленных задач.

Важное место в этом занимают системы поддержки принятия решений, которые предназначены для помощи лицам, принимающим решения (ЛПР) при управлении сложными объектами и процессами различной природы. Принятие решений связано с жесткими рамками временных ограничений и наличием большого числа различного рода неопределенностей в виде недостоверности, неполноты, нечеткости и противоречивости исходной информации, не-детерминизма стратегий управления и т. д.

Существующие системы на местах разнородны, причем каждая система поддержки принятия решений по конкретным ситуациям носит индивидуальный характер, поскольку определяется конкретным содержанием решаемой управленческой проблемы и особенностями процедуры принятия решений в той или иной ситуации и ведомстве,

вплоть до подразделений. На практике часто используется система поддержки принятия решений, основанная на методе анализа иерархий, которая является приемлемым средством, обеспечивающим помощь ЛПР. Нередко в работе ЛПР сталкивается с тем, что ему требуется реализовать упорядоченность цели, выявить рациональные критерии, установить альтернативы, т. е. возникают неопределенные ранее ситуации, которые могут перерасти в проблемы.

В этой работе также надо определить значимость элементов проблем, используя, например, метод парных сравнений, провести оценку мер противоречия эксперта, проранжировать альтернативы, провести анализ решения и обосновать полученные результаты, для чего необходимо провести иерархическое структурирование проблемы.

Также необходимо установить основные уровни взаимосвязей, а затем синтезировать отношения между элементами подсистем в общее восприятие наблюдаемого. Для указанных целей используют сформулированные Т. Саати принципы: идентичности и декомпозиции; дискриминации и сравнительных суждений; синтеза. В работе [1] предложена иерархия, которая является результатом реализации принципа идентичности и декомпозиции при анализе оперативной пожарной обстановки.

2. Математическая модель функционирования подразделения пожарной охраны. В качестве примера решения подобных вопросов предлагаем рассмотрение задачи планирования организации и управления противопожарной службы (например, города) с помощью метода анализа иерархий и построения математической модели функционирования подразделения пожарной охраны.

Входными параметрами для построения этой модели являются параметры оперативной обстановки, под которой понимаем сложившийся в охраняемом районе в текущий период Т времени комплекс условий м, способствующих или препятствующих возникновению, развитию и ликвидации пожаров и определяющих масштабы их социальноэкономических последствий.

Оперативная обстановка с совокупностью силы и поражающих факторов, отмеченных на подведомственной территории, в силу своей сложности и многогранности, имеет k источников опасности и зависит от большого числа п различных по характеру j элементов, с поражающими Р7- факторами, оказывающими влияние на ее общую оценку обстановки, которую математически можно выразить посредством функции распределения F, описывающей состояние (защищенность) G и поведение Ве объектов на территории GТp с площадью £ на охраняемых объектах I. Основываясь на этой оценке, можно в определенной степени и направлении влиять на уровень пожарной опасности этих объектов и выработать комплекс мероприятий по устранению возникшей ситуации и дальнейшему совершенствованию противопожарной защиты инфраструктуры и территории.

Целью анализа оперативной пожарной обстановки является выявление возможностей наиболее успешного решения пожарной охраной поставленных задач в направлении профилактической и оперативно-тактической деятельности, а также повышение защищенности G объектов GOE и территории GTP, поэтому достоверный анализ позволит ЛПР принять правильное решение в выборе рациональных средств и действий для решения поставленной задачи. Примем, что контролируемых объектов I = (1, 2,..., m), поэтому получим запись G0e (I). Контролируемые территории описываем в процентах. Поэтому полную защищенность территории записываем как GTP-ioo, а защищенность в 50 % запишем, как GTP-50 и т. п.

Лицу, принимающему решение, необходимо произвести оценку сценариев вероятного протекания процесса и сделать выбор рационального предполагаемого воздействия этих сценариев на возможность достижения поставленных целей. Чтобы правильно сделать выбор оптимального набора средств и поведений подсистем с учетом вышеуказанных условий, исходят из учета следующих особенностей базовых факторов: 1) уровень пожарной опасности объектов; 2) реальные возможности гарнизона пожарной охраны в снижении уровня пожарной опасности и ликвидации пожара; 3) учет динамики происходящего процесса горения на объекте и территории и возможности оперативного реагирования гарнизона пожарной охраны на пожароопасные ситуации.

Для рассматриваемой структуры пожарной части системы МЧС характерны 5 основных уровней. Опишем составляющие уровней подробней.

Уровень 1, характеризующий возможные сценарии, в качестве внешних сценариев имеет:

- А1 — оптимистическое (благоприятное) состояние и окружение, обеспечивающее снижение уровня пожарной опасности объекта и территории, а следовательно, повышение уровня противопожарной защищенности объектов GOE и территории GTP;

- В1 — status quo — сохранение текущего состояния и защищенности объектов Goe и территории GTP;

- С1 — пессимистический (неблагоприятный) сценарий: повышение уровня пожарной опасности и понижение уровня защищенности объектов Goe и территории GTP, и даже понижение уровня противопожарной защиты города.

Уровень 2, характеризующий оперативную обстановку посредством конкретных критериев, имеет следующие характеристики оперативной обстановки — критерии для оценки различных направлений (классов альтернатив):

—А2 — частота боевых выездов пожарных подразделений в единицу времени;

—В2 — продолжительность выездов подразделений пожарной части;

- С2 — число оперативных отделений, выезжающих по вызову;

- D2 — число одновременных пожаров;

- Е2 — время прибытия первой пожарной помощи на объект.

Уровень 3, характеризующий приоритетное, доминирующее состояние обстановки, включая неопределенность:

- А3 — однозначно приоритетное направление для принятия решения;

- В3 - доминирующее, но не однозначное состояние обстановки на территории или на каждом их из контролируемых объектов;

- С3 — продолжающаяся, или однозначная, неопределенность в группе или на отдельных объектах.

Уровень 4, характеризующий классы альтернатив или факторы, под воздействием которых изменяется оперативная обстановка:

- А4 — внешние по отношению к пожарной охране пожароопасные факторы, способствующие возникновению и развитию пожаров;

- В4 — факторы, отражающие условия и существующий потенциал противопожарной защищенности объектов GОБ и территории GТp;

- С4 — факторы, проявляющиеся в процессе взаимодействия пожарной охраны со средой (населением, властью, природой).

Указанные альтернативы детализируются на нескольких дополнительных уровнях, объединяем их в один — пятый (поэтому индекс «5»), характеризующий как детализацию возможных сценариев, оперативную обстановку или факторы, её изменяющие, так и прочие элементы и подсистемы структуры и действий пожарной части системы МЧС. Используем те же символы А, В, С, но с цифрами (1.. .6), а именно:

- А15 — численность и плотность населения; А25 — географические и погодно-климатические условия; А35 — экономический фактор (ресурсы, ущерб и т. п.); А45 — степень огнестойкости объектов, характер и вид застройки и др.; А54 — состояние дорог; А65 — состояние систем водоснабжения и отопления;

- В15 — качественный и количественный состав гарнизона пожарной охраны; В25 — структура пожарной части и гарнизона; В35 — техническая оснащенность подразделения; В45 — территориальное местоположение подразделения;

- С15 — порядок высылки пожарных подразделений по вызовам на пожары; С25 — используемые тактические способы и приемы тушения пожаров; С35 — формы эффективной пожарнопрофилактической работы с населением.

Указанные основные факторы в дальнейшем можно использовать при проектировании структуры базы информационных данных подсистем МЧС. В данном случае мы их применяем для решения задач анализа пожарной обстановки на объекте.

Входящие в систему факторы следует разделить на неизменные и изменяемые при оценке и анализе ситуаций. Изменяемые факторы с позиции

действий и поведений в подсистемах подразделяют на нерегулируемые и регулируемые. После разработки многоуровневой структуры на втором этапе ЛПР реализует принцип дискриминации и сравнительных суждений. Содержание этого этапа заключается в заполнении матриц парных сравнений для каждого уровня иерархии с использованием шкалы относительной важности.

Матрицы парных сравнений являются исходными для выполнения действий третьего этапа, на котором реализует принцип синтеза, исходя из проведенного анализа. Результатом этого этапа является определение приоритетов, альтернатив, пропорционально которым осуществляется эффективное управление как подсистемой пожарной части, так и конкретной ситуацией и ЧС. При этом следует использовать классификационную схему системы базовой пожарной части и общей структуры пожарного гарнизона.

Для этого также надо иметь варианты решения таких задач, как определение информационных объектов с их характеристиками; идентифицирование ключевых характеристик информационных объектов пожарной части; определение связи между информационными объектами и др. Необходимо также разработать концептуальную схему базы информационных данных, которая отражает внутренние связи пожарной части и объектов с учетом требований баз данных.

Библиографический список

1. Жаркова, Л. Н. Применение метода анализа иерархий для решения задачи построения математической модели организации и управления противопожарной службой / Л. Н. Жаркова, В. И. Федянин // Вестник Воронеж. гос. техн. ун-та. — 2007. — Т. 3, № 2. — С. 87—89.

2. Зенин, Ю. Н. Выбор вариантов решений при ликвидации чрезвычайных ситуаций с использованием графических и морфологических моделей / Ю. Н. Зенин, В. Н. Старов, А. В. Калач // Вестник Воронеж. ин-та ГПС МЧС России. — 2013. — № 1 (6). — С. 9—13.

Приведение в действие различных регулируемых факторов осуществляется путем реализации пакета организационно-управленческих решений, рекомендуемых ЛПР и принимаемых штабом управления ЧС. В дальнейшем на основе объективного и достоверного информационного ресурса и прогнозирования изменений внешней и внутренней среды исследуемой сложной системы ЧС (пожара) возможно формирование организационной деятельности с учетом выбранной стратегии.

Выводы

Таким образом, первостепенной задачей в системе МЧС является защита людей от поражающих воздействий, а также защита объектов от внешних негативных воздействий с целью предотвращения выхода их строя или разрушения в аварийных ситуациях.

Установлено, что для обеспечения рационального использования сил и средств МЧС и минимизации потерь от чрезвычайных ситуаций необходима иерархия факторов оперативной обстановки и выбор правильного принятия решения.

В качестве примера рассмотрена задача планирования организации и управления противопожарной службы с помощью метода анализа иерархий и построения математической модели функционирования подразделения пожарной охраны.

References

1. Zharkova, L. N. Primenenie metoda analiza ierarkhijj dlja reshenija zadachi postroenija matematicheskojj modeli organizacii i upravlenija protivopozharnojj sluzhbojj / L. N. Zharkova, V. I. Fedjanin // Vestnik Voronezh. gos. tekhn. un-ta. — 2007. — T. 3, № 2. — S. 87—89.

2. Zenin, Yu. N. Vybor variantov reshenijj pri likvidacii chrezvychajjnykh situacijj s ispol'zovaniem graficheskikh i morfologicheskikh modelejj / Yu. N. Zenin, V. N. Starov, A. V. Kalach // Vestnik Voronezh. in-ta GPS MChS Rossii. — 2013. — № 1 (6). — S. 9—13.

SAFETY OF OBJECTS AND SOME PROBLEMS OF DECISION-MAKING Yu. N. Zenin,

Voronezh Institute of State Fire Service of EMERCOM of Russia;

Russia, Voronezh, tel.: (473) 277-86-53, e-mail: [email protected] V. N. Starov,

D. Sc. in Engineering, Prof., Voronezh Institute of State Fire Service of EMERCOM of Russia;

Russia, Voronezh, tel.: (473) 246-19-77, e-mail: [email protected]

We consider the modern concept of security from the perspective of the relationship of the state institutions and security technosphere. Found that to achieve the management capabilities of EMERCOM of Russia and minimize losses from emergencies requires a hierarchy offactors operating environment and choosing the right decision. As an example, consider the problem of planning the organization and management of fire services using the analytic hierarchy process and the construction of a mathematical model of the functioning fire brigade.

Keywords: life safety, technosphere, natural environment, decision-making, opera active conditions, process scenarios, assessment levels situations.