Количественные и качественные методы анализа систем обеспечения комплексной безопасности Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №9/2015 ISSN 2410-6070

10. Пухлий В.А. Метод аналитического решения двумерных краевых задач для систем эллиптических уравнений. - Журн. вычисл. матем. и матем. физики, 1978, том 18, №5, с.1275-1282.

11. Пухлий В.А. Об одном подходе к решению краевых задач математической физики. -Дифференциальные уравнения, 1979, том 15, №11, с.2039-2043.

12. Пухлий В.А., Ковалев Н.И. К задаче спинового эха в теории ядерного магнитного резонанса. - Ж-л: Евразийский Союз Ученых (ЕСУ), №2, 2015, с.

13. Пухлий В.А., Ковалев Н.И. К задаче о реакции приемного контура в магнитном поле Земли. - Ж-л: Евразийский Союз Ученых (ЕСУ), №3, 2015, с.

14. Pfeifer H. Eine Theorie der Apparaturen zur Beobachtung magnetischer Kemresonanzen. - Annalen der Physik, Band 15, Heft 5-6, 1955, s.311-324.

© В.А.Пухлий, Н.И.Ковалев, 2015

УДК 614

В.Г.Шаптала

д.т.н., профессор кафедры «Защита в чрезвычайных ситуациях»

Н.Н.Северин

д.п.н., профессор кафедры «Защита в чрезвычайных ситуациях»

М.В.Гревцев

аспирант кафедры «Защита в чрезвычайных ситуациях» Белгородский государственный технологический университет

им. В.Г. Шухова г. Белгород, Российская Федерация

КОЛИЧЕСТВЕННЫЕ И КАЧЕСТВЕННЫЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА СИСТЕМ ОБЕСПЕЧЕНИЯ

КОМПЛЕКСНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ

Аннотация

Рассмотрены вопросы количественных и качественных методов анализа систем обеспечения комплексной безопасности.

Проанализированы математические методы анализа эффективности систем безопасности (детерминированный подход, методы многокритериальной оптимизации, логико-вероятностное моделирование, имитационное моделирование)

Ключевые слова

Анализ, комплексная безопасность, модель, эффективность, оптимизация, риск

Система обеспечения комплексной безопасности (СОКБ) представляет собой сбалансированную совокупность элементов обнаружения нарушителя, задержки продвижения нарушителя по пути следования, а также элементов реагирования сил охраны на действия нарушителя. Эти элементы являются целевыми функциями системы [1, с. 84].

При создании СОКБ возможны два подхода: выбор наиболее рационального варианта построения системы из нескольких вариантов (задача анализа) и оптимизация параметров системы, то есть название некоего набора оптимальных характеристик системы как исходных данных для ее создания (задача синтеза). При этом необходимо учитывать специфические особенности СОКБ [2, с. 65]:

1. Конфликтность интересов в системе «охрана-нарушитель».

23

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №9/2015 ISSN 2410-6070

2. Неопределенность исходных данных для проектирования и функционирования системы. В первую очередь это касается угроз, модели нарушителя, а также сценариев развития конфликтной ситуации.

3. Случайный характер временных параметров, в том числе случайность времени движения охраны и нарушителя, времени преодоления физических барьеров, момента срабатываний средств обнаружения и пр.

4. Трудоемкость организации эксперимента. Лучшим способом анализа эффективности СОКБ является организация учений, однако этот способ связан с привлечением значительных материальных и людских ресурсов и не получил широкого распространения. «Поведение» СОКБ целесообразно изучать с основными элементами математической модели СОКБ является критерий ее эффективности и метод ее оценки [3, с. 207].

Эффективность любой сложной технической системы (СТС) отражает ее приспособленность к выполнению своей целевой функции. Так, ГОСТ 34.003 -99 определяет эффективность системы как «свойство, характеризуемое степенью достижения целей, поставленных при создании системы». В частности, эффективность СОКБ можно охарактеризовать как способность системы противостоять несанкционированным действиям нарушителя в рамках потенциальных угроз. Таким образом, эффективность СОКБ характеризует уровень защищенности объекта.

Существуют качественные и количественные методы анализа [4, с. 186]. Во многих случаях качественных оценок бинарного типа (соответствует/не соответствует требованиям) вполне достаточно, чтобы ответить на вопрос, насколько защищен объект, а также наметить пути совершенствования инженерно-технической защиты. Более информативны количественные методы. Однако для того, чтобы «измерить» эффективность, необходимо иметь обоснованный критерий. Критерий эффективности (критерий оптимальности, критерий принятия решения) - признак, позволяющий дать сравнительную оценку предложенных альтернатив и выбрать оптимальное решение [5, с. 39]. На практике применяют следующие типы критериев:

1. Критерии типа «эффект-затраты», позволяющие оценивать достижение целей функционирования СТС при заданных затратах (так называемая экономическая эффективность).

2. Критерии, позволяющие оценить качество СТС по заданным показателям и исключить те варианты, которые не удовлетворяют заданным ограничениям (например, методы многокритериальной оптимизации).

3. Взвешивающие критерии - искусственно сконструированные критерии, позволяющие оценивать интегральный эффект (например, «линейная свертка» частных показателей).

К критерию эффективности должны предъявляться следующие требования:

- объективность - «прозрачность» математической модели и объективность оценок;

- представительность - отражение всех значимых сторон функционирования СОКБ;

- чувствительность оценки - выходной результат должен отражать варьирование входных данных в заданных параметрах;

- интерпретируемость - простая и удобная форма, пригодная для заключения об эффективности системы на основе данного критерия.

Основными методами анализа эффективности систем безопасности являются [6, с.212]:

- детерминистический подход;

- методы многокритериальной оптимизации;

- логико-вероятностное моделирование;

- имитационное моделирование.

Детерминистический подход связан с заданием и последующей проверкой требований, содержащихся в НТД, ТЗ на проектирование, в рабочем проекте оборудования объекта средствами охранно-тревожной сигнализации.

Основой методов многокритериальной оптимизации является агрегирование информации о частных показателях качества. Среди них выделяют методы лексикографического упорядочивания, итерационные

24

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №9/2015 ISSN 2410-6070

методы предпочтительного выбора, аксиоматический подход с использованием теории полезности и другие.

Логико-вероятностные методы позволяют получить количественную оценку риска как меры опасности [7, с. 64]. Эти методы применяются для анализа надежности и безопасности системы. В их основе лежат два понятия: степень риска и уровень защищенности. Степень риска Кртк(у) - вероятность невыполнения СОКБ своей целевой функции. Обратная величина характеризует уровень защищенности Кзащ(у) = 1 - Криск(у). Оценка защищенности - процедура оценки показателей Криск, К,ящ для людей и материальных ценностей.

Вероятностный подход к анализу базируется на предположениях о случайности и независимости временных параметров в системе «охрана-нарушитель». Эффективность здесь понимается как вероятность пресечения несанкционированных действий нарушителя [8, с. 79]:

Рпрес = Робн • Рнейтр, где: Робн - вероятность обнаружения нарушителя; Рнейтр - вероятность нейтрализации нарушителя.

Один из методов оценки этих вероятностей - имитационное моделирование [9, с. 67]. Это вычислительный эксперимент, основанный на том известном факте, что при увеличении числа испытаний n относительная частота W = m/n появления случайного события А в серии испытаний стремится к его вероятности в единичном испытании W ^ р(Л) при n ^ да. С помощью генератора случайных чисел получают выборки случайных величин, распределенных по известному закону с известными математическим ожиданием и дисперсией. Приведем пример. Периметр объекта оборудован системой охранной сигнализации с вероятностью обнаружения Робн = 0,95. Для имитационного моделирования работы такой системы «разыгрывается» равномерно распределенное случайное число k от 0 да 1. Если k <

0. 95. система сработала, в противном случае - нет. Таким же образом моделируется время движения сил охраны и нарушителя и другие случайные процессы в СОКБ.

Каждая конфликтная ситуация просчитывается много раз, по результатам набирается статистика захватов нарушителя. Эффективность СОКБ оценивается статистически, как отношение числа захватов к общему числу испытаний. Количество опытов определяется исходя из того, что при заданной доверительной вероятности необходимо обеспечить требуемую точность оценки.

Список используемой литературы:

1. Шаптала В.Г., Радоуцкий В.Ю., Шаптала В.В. Основы моделирования чрезвычайных ситуаций: учебное пособие для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению 280100 "Безопасность жизнедеятельности", специальности 280103 "Защита в чрезвычайных ситуациях". Белгород: БГТУ им. В. Г. Шухова, 2010. 165 с.

2. Радоуцкий В.Ю., Шаптала В.Г. Методологические основы моделирования систем обеспечения комплексной безопасности ВУЗов // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2008.№ 3. С. 64-66.

3. Радоуцкий В.Ю., Шаптала В.Г., Ветрова Ю.В. Математические методы анализа эффективности функционирования систем комплексной безопасности // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2014.№ 5. С. 206208.

4. Шаптала В.Г., Радоуцкий В.Ю., Шульженко В.Н., Ветрова Ю.В. Основные положения обеспечения безопасности учреждений высшего профессионального образования // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2010.№ 3. С. 186-187.

5. Шаптала В.Г., Радоуцкий В.Ю., Ветрова Ю.В. Системы управления рисками чрезвычайных ситуаций: монография. Белгород: ООО "Планета-Полиграф", 2010. 164 с.

6. Радоуцкий В.Ю., Ветрова Ю.В., Васюткина Д.И. Обоснование состава системы управления комплексной безопасностью высшего учебного заведения // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2014.№ 3. С. 210-214.

7. Шаптала В.Г., Шульженко В.Н., Радоуцкий В.Ю., Шаптала В.В. Математическое моделирование пожарной безопасности высших учебных заведений // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2008. №4. С. 63-65.

25

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №9/2015 ISSN 2410-6070

8. Шатала В.Г., Радоуцкий В.Ю., Ветрова Ю.В. Мониторинг, прогнозирование, моделирование и оценка рисков чрезвычайных ситуаций в системе высшего профессионального образования: монография. Белгород: ООО «ЕвроПолиграф», 2012. 120 с.

9. Радоуцкий В.Ю., Шатала В.Г., Шульженко В.Н., Глызин В.Л. Нормирование рисков техногенных чрезвычайных ситуаций // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. 2008. №4. С. 65-68.

© В.Г. Шатала, Н.Н. Северин, М.В. Гревцев, 2015

26