Научная статья на тему 'Комплексная методика обоснования рационального варианта оснащения спасательного воинского формирования МЧС России'

Комплексная методика обоснования рационального варианта оснащения спасательного воинского формирования МЧС России Текст научной статьи по специальности «Математика»

CC BY
262
72
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
СПАСАТЕЛЬНЫЕ ВОИНСКИЕ ФОРМИРОВАНИЯ МЧС РОССИИ / СПАСАТЕЛЬНЫЙ ЦЕНТР / ОСНАЩЕНИЕ / ВООРУЖЕНИЕ / ВОЕННАЯ ТЕХНИКА / КОЭФФИЦИЕНТ ВАЖНОСТИ / ВЕКТОР ПРИОРИТЕТА / ЗНАЧИМОСТЬ / ВЕС / ПРИОРИТЕТНЫЕ ОБРАЗЦЫ / ФИНАНСОВЫЕ РЕСУРСЫ / SAVING MILITARY FORMATIONS OF THE MINISTRY OF EMERGENCY SITUATIONS OF RUSSIA / THE RESCUE CENTER / EQUIPMENT / ARMAMENT / MILITARY EQUIPMENT / COEFFICIENT OF IMPORTANCE / PRIORITY VECTOR / SIGNIFICANCE / THE WEIGHT / PRIORITY SAMPLES / FINANCIAL RESOURCES

Аннотация научной статьи по математике, автор научной работы — Сулима Тимофей Геннадьевич, Мазаник Александр Иванович

В статье представлена комплексная методика обоснования рационального варианта оснащения спасательного воинского формировании МЧС России (далее СВФ МЧС России). Методика позволяет учитывать значимость задач решаемых СВФ МЧС России, значимость видов ВВСТ с учетом значимости задач, а также ограничения на выде-ляемые финансовые ресурсы. Предложенный научно-методический аппарат позволяет осуществлять обоснованное распределение финансовых средств на закупку видов ВВСТ в рамках реализации мероприятий государственной программы вооружения. В основу методики положено последовательное применение метода анализа иерархий, методов теории графов, линейного и целочисленного программирования.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по математике , автор научной работы — Сулима Тимофей Геннадьевич, Мазаник Александр Иванович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

COMPREHENSIVE METHODOLOGY OF THE RATIONALE FOR THE RATIONAL VARIANT OF EQUIPMENT OF THE SALVAGE MILITARY FORMATION OF THE MOE OF RUSSIA

The article presents a comprehensive methodology for justifying a rational variant of equipping the rescue military formation of the Ministry of Emergencies of Russia (hereinafter the Emergency Situations Ministry of the Russian Federation). The methodology makes it possible to take into account the importance of the tasks of the SRO of the Ministry of Emergencies of the Russian Federation, the importance of the types of AMSS, taking into account the importance of tasks, as well as restrictions on the allocated financial resources. The proposed scientific and methodological apparatus allows to carry out an equitable distribution of financial resources for the purchase of types of AIS within the framework of the implementation of the activities of the state armament program. The method is based on a consistent application of the method of analysis of hierarchies, methods of graph theory, linear and integer programming.

Текст научной работы на тему «Комплексная методика обоснования рационального варианта оснащения спасательного воинского формирования МЧС России»

УДК 351.862.216.36

КОМПЛЕКСНАЯ МЕТОДИКА ОБОСНОВАНИЯ РАЦИОНАЛЬНОГО ВАРИАНТА ОСНАЩЕНИЯ СПАСАТЕЛЬНОГО ВОИНСКОГО ФОРМИРОВАНИЯ МЧС РОССИИ

В статье представлена комплексная методика обоснования рационального варианта оснащения, спасательного воинского формировании МЧС России (далее — СВФ МЧС России). Методика позволяет учитывать значимость задач, решаемых СВФ МЧС России, значимость видов ВВСТ с учетом значим,ост,и задач, а, также ограничения па выделяемые финансовые ресурсы. Предложенный, научно-методический аппарат позволяет осуществлять обоснованное распределение финансовых средств на, закупку видов ВВСТ в рамках реализации, мероприятий государственной программы вооружения. В основу методики положено последовательное применение метода анализа, иерархий, методов теории графов, линейного и целочисленного программирования.

Ключевые слова: спасательные воинские формирования МЧС России; спасательный центр; оснащение; вооружение; военная техника; коэффициент важности; вектор приоритета; значим,ость; вес; приоритетные образцы; финансовые ресурсы.

Sulima T.G., Mazanik А.I.

COMPREHENSIVE METHODOTOGY OF THE RATIONATE FOR THE RATIONAT VARIANT OF EQUIPMENT OF THE SATVAGE MITITARY FORMATION OF THE

МОЕ OF RUSSIA

The article presents a comprehensive methodology for justifying a rational, variant, of equipping the rescue military formation of the Ministry of Emergencies of Russia (hereinafter — the Emergency Situations Ministry of the Russian Federation). The methodology makes it possible to take into account the importance of the tasks of the SRO of the Ministry of Emergencies of the Russian Federation, the importance of the types of AMSS, taking into account the importance of tasks, as well as restrictions on the allocated financial, resources. The proposed scientific and methodological apparatus allows to carry out an equitable distribution of financial, resources for the purchase of types of AIS within the framework of the implementation of the activities of the state armament program. The method is based on a consistent application of the method of analysis of hierarchies, methods of graph theory, linear and integer programming.

Keywords: saving military formations of the Ministry of Emergency Situations of Russia; the rescue center; equipment; armament; military equipment; coefficient of importance; priority vector; significance; the weight; priority samples; financial, resources.

Решение проблем обоснования перспективного облика гражданской обороны, разработки концептуалвных основ применения сил гражданской обороны, исследование теоретических и практических аспектов подготовки к защите и защиты населения, территорий, материальных и культурных ценностей от опасностей, возникающих при военных конфликтах или вследствие этих конфликтов, а также при чрезвычайных ситуациях различного характера, остаётся

актуальным для руководства страны. Это подтверждается принятием ряда документов стратегического планирования [1, 2].

Научное сообщество исследует данную проблематику в рамках специальности 20.02.24 «Гражданская оборона. Местная оборона». Результаты исследований научных проблем данной специальности используются при подготовке и проведении мероприятий гражданской обороны, направленных на повышение устойчиво-

сти экономики страны, снижение возможных потерь и разрушений, эффективное использование сил и средств гражданской обороны для обеспечения национальной безопасности и повышения безопасности государства [3].

Одной из проблемных областей исследования паспорта специальности 20.02.24 «Гражданская оборона. Местная оборона» является проведение исследований по проблемам оснащения сил гражданской обороны вооружением, военной и специальной техникой, её эксплуатации, а также совершенствования обеспечения материальными средствами сил гражданской обороны [3]. Данные вопросы приобретают особую актуальность в условиях ресурсных ограничений, когда требования к спасательным подразделениям повышаются, а финансовые ресурсы на их оснащение ограничены.

Одной из главных составляющих сил гражданской обороны является группировка СВФ МЧС России. Эффективность функционирования СВФ МЧС России определяется объемом выполненных аварийно-спасательных работ за определенный промежуток времени, как правило, равный 10 часам. При этом к основным факторам, влияющим на объем проведенных аварийно-спасательных работ, относится оснащенность спасательных подразделений образцами ВВСТ.

Таким образом, задача определения рациональной номенклатуры и количества образцов ВВСТ СВФ МЧС России в условиях ограничений на выделяемые финансовые ресурсы является актуальной [4].

Сложность и комплексность данной проблемы предопределяют необходимость проведения соответствующих научных исследований для разработки теоретических основ, методического аппарата и научно обоснованных рекомендаций по выбору рационального варианта оснащения СВФ МЧС России.

Анализ работ, выполненных в научных и образовательных организациях МЧС России [5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 и др.], позволяет сделать вывод, что на сегодняшний день научно-методический аппарат планирования и реализации мероприятий переоснащения и оснащения реагирующих подразделений МЧС России современными образцами ВВСТ не располагает в своем арсенале такой единой военно-экономической моделью

обоснования оптимального (рационального) перечня ВВСТ, которая бы позволяла получать оценку эффективности мероприятий переоснащения, спроецированную на «боевые» возможности спасательных подразделений.

В соответствии с научной задачей, сформулированной в (4], выбор рационального варианта оснащения СВФ МЧС России должен осуществляться на основе последовательного решения следующих частных задач:

— определение значимости видов ВВСТ СВФ МЧС России;

— определение рационального варианта оснащения СВФ МЧС России с учетом значимости видов ВВСТ.

Общая схема проведения исследований представлена на рисунке 1.

При выборе рационального варианта оснащения СВФ МЧС России учитывается значимость видов ВВСТ, с учетом которой определяется рациональное распределение финансовых средств, выделяемых на закупку современных образцов ВВСТ.

Значимость видов ВВСТ определяется на основе анализа комплекса задач, возложенных на СВФ МЧС России, в результате которого могут быть получены оценки коэффициентов важности каждой задачи. В свою очередь, значимость возложенных на СВФ МЧС России задач определяться на основе ряда частных критериев, учитывающих:

— риски возникновения чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера;

— масштабы последствий чрезвычайных ситуаций;

— сложность выполнения возложенных задач;

— временные показатели выполнения возложенных задач;

— уровень приоритета при выполнении задач.

Для количественной оценки значимости сравниваемых видов ВВСТ разработаны:

алгоритм определения предпочтительно- — алгоритм комплексной оценки коэффици-сти сравниваемых объектов; ентов значимости видов ВВСТ.

Рисунок 1 - Общая схема проведения исследования по обоснованию рационального варианта

оснащения СВФ МЧС России

Методика определения значимости видов ВВСТ СВФ МЧС России (частная задача 1)

В основе методики определения значимости видов ВВСТ СВФ МЧС России лежит последовательное определение:

— вектора локальных приоритетов частных критериев;

— вектора локальных приоритетов задач, возложенных на СВФ МЧС России, с учетом значимости частных критериев;

— вектора локальных приоритетов видов ВВСТ с учетом значимости задач;

— вектора глобальных приоритетов видов ВВСТ СВФ МЧС России.

Анализ процедуры ранжирования, которая лежит в основе алгоритма определения предпочтительности сравниваемых объектов, показал,

что эта задача относится к области, где решение не поддается эффективной формализации и велика роль опыта и интуиции. Поэтому для сравнительной оценки объектов целесообразно использовать метод экспертных оценок, под которым следует понимать комплекс логических и математических методов и алгоритмов, позволяющих упорядочить и систематизировать процедуры сбора и анализа мнений специалистов, привести их к виду, наиболее пригодному для принятия рационального решения.

При разработке методики определения значимости видов ВВСТ СВФ МЧС России предусмотрено комплексное решение следующих частных задач: определение рационального состава и количества экспертов, оценка компетентности каждого эксперта и согласованности мнений всех экспертов, оценка предпочтительности сравниваемых частных критериев, задач, возложенных на СВФ МЧС России и

видов ВВСТ.

Проведенный анализ позволяет сделатв вывод о целесообразности исполвзования метода анализа иерархий (далее — МАИ) для решения задач определения предпочтителвности сравниваемых объектов и комплексной оценки коэффициентов значимости видов ВВСТ (12].

В основе решения задачи оценки предпочтителвности сравниваемых объектов лежит алгоритм определения локальных приоритетов, а задачи комплексной оценки коэффициентов

значимости видов ВВСТ — алгоритм определения глобальных приоритетов.

МАИ предполагает проведение декомпозиции процесса оснащения СВФ МЧС России и представление решаемой задачи в виде иерархического графа (дерева), в основу построения которого положены системный анализ их деятельности и декомпозиция процесса переоснащения современными образцами ВВСТ (рисунок 2).

Рисунок 2 - Иерархия основных элементов, учитываемых при решении задачи определения

значимости видов ВВСТ СВФ МЧС России

На начальном этапе исследования определены:

— цель исследования для сравнительной оценки частных критериев;

— частные критерии для сравнительной оценки задач, возложенных на СВФ МЧС России Ar = (1,2,..., г,..., К). Для определения частных критериев проанализированы факторы, влияющие на значимость задач;

— перечень задач, возложенных на СВФ МЧС России для сравнительной оценки видов ВВСТ Ар = (1, 2,...,/,..., F). Для этого проанализированы норматив-

ные правовые акты, определяющие множество задач, возложенных на СВФ МЧС России;

- перечень видов ВВСТ Ар = (1, 2,..., t, ...,Т).

Анализ графа, изображённого на рисунке 2, позволяет сделать следующие выводы:

1. Представленный граф является корневым деревом с отмеченной вершиной. Между любой парой вершин имеется путь.

2. Для указанного графа можно определить все маршруты от каждого t-го вида ВВСТ до вершины графа Р-оснащения СВФ МЧС России. Каждый путь представляет собой последовательность вершин и ребер,

при этом каждая вершина соединена со следующей ребром. На рисунке 2 каждый путь графа будет включать в себя следующие компоненты:

начало пути — £-ый вид ВВСТ;

/-ую задачу, которая решается СВФ МЧС России при реагировании на ЧС;

r-ый критерий, который необходимо учитывать при выборе рационального варианта оснащения СВФ МЧС России;

вершину дерева Р.

3. Представленный граф является взвешенным, поскольку каждому ребру можно поставить в соответствие некоторое значение (вес).

Таким образом, каждый путь из вершины «вид ВВСТ» до корня дерева Р — «переоснащение СВФ МЧС России» может быть «взвешен».

Вес конкретного пути находится как произведение весов отдельных его участков (ребер). Такой подход основан на том утверждении, что любой путь в графе может быть получен последовательным прохождением отдельных его участков. Именно последовательное прохождение отдельных участков пути представляется как произведение событий, или в нашем случае, — произведение весов ребер.

Если из одной вершины «вида ВВСТ» до корня дерева Р имеется несколько различных путей, то сложение весов этих путей даёт глобальную оценку wt (вес или значимость), которая показывает, важность t-го вида ВВСТ в процессе оснащения СВФ МЧС России.

Величина Wt является многокомпонентной, т.е. позволяет учесть влияние различных элементов иерархии (рисунок 2) на достижение основной цели.

Вектор W = (w\,... ,wt) рассчитывается по следующей формуле:

W = Т • F • R, (1)

где W = (wt) =

Wi

wt

вектор-

столбец коэффициентов значимости видов ВВСТ, t = фТ;

/ Wii ... Wif

Т = (wtf) = I ...............

у wti ... wtf матрица коэффициентов значимости t-го вида ВВСТ для решения /-ой задачи

t = l?,f = IJ;

f Wii ... WiR

F = (Wfr) = I ...............

\ Wfi ... WFR матрица коэффициентов значимости /ой задачи по r-му критерию f = 1,F, г = 1,R;

l wi\

R = (wr) = ... — вектор-столбец

\ WR /

коэффициентов значимости r-го частного критерия, г = 1,R.

После определения общего вида математической модели оснащения СВФ МЧС России оценивается «интенсивность», с которой различные элементы одного уровня влияют на элементы предшествующего уровня, чтобы можно было вычислять величину воздействий элементов самого низкого уровня на общую цель.

Нашей целью является получение из количественных суждений группы экспертов (т.е. из относительных величин, ассоциируемых с парами элементов) множества весов, ассоциируемых с отдельными объектами. Эти веса должны отражать количественные суждения группы экспертов.

Пусть Ci,C2,... ,Сп — совокупность элементов какого-то уровня иерархии. Количественные суждения о парах объектов {Ci,Cj) представляются матрицей размера ихи:

А = (ац), (i,j = 1,2, ...п). (2)

Элементы ад определены по следующим правилам:

Правило 1. Если ад = ад, то ад = 1/ад, а = 0.

Правило 2. Если суждения таковы, что Сг имеет одинаковую с Cj относительную важность, то ад = aji = 1. Итак, матрица А имеет вид:

Необходимо отметить, что в матрицу А заносятся числа в соответствии с выбранной шкалой относительной важности [12]. По соглашению, сравнение силы всегда производится для элемента, стоящего в левом столбце, по отношению к элементу, стоящему в верхней строке.

После представления количественных суждений о парах (Ci,Cj) в числовом выражении через aij, задача сводится к тому, чтобы п возможным элементам Ci,C2,... ,Сп поставить в соответствие множество числовых весов ш1,ш2,... ,шп, которые соответствовали бы зафиксированным суждениям.

Необходимо отметить, что с квадратной матрицей ассоциируются ее собственные векторы и соответствующие собственные значения. Поэтому в математических терминах получение множества числовых весов ш\,ш2,... ,шп означает вычисление главного собственного вектора матрицы (2*), который после нормализации становится вектором приоритетов.

Собственный вектор обеспечивает упорядочение приоритетов, а собственное значение является мерой согласованности суждений экспертов.

нормализовать:

Qi

п

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

j=\ ,

Wi=n £1«,

(3)

где qi — среднее геометрическое значений, находящихся в г-ой строке матрицы А, i — 1,п\

Wi — собственное число матрицы А — локальный приоритет, г — 1 ,п.

Для оценки согласованности матрицы А

применяется следующий метод. Умножив матрицу попарных сравнений А справа на полученную оценку вектора решения, получим новый вектор.

Апхп ■ ^2, . . . i^n) —(АЪ ^2, . . . ,Sn) . (4)

Разделив первую компоненту вектора si на первую компоненту оценки вектора решения Wi, вторую компоненту нового вектора S2 на вторую компоненту оценки вектора решения W2 и т. д., определим еще один вектор

Аг——, i—1,n. (5)

Wi

Заполненная матрица (2*) должна быть согласованной. Это означает, что при наличии основного массива необработанных данных все другие данные логически могут быть получены из них. Согласованность положительной обратно-симметричной матрицы эквивалентна требованию равенства ее максимального собственного значения \тахс п.

Вычисляем собственное значение и собственный вектор матрицы А, находя для каждой строки матрицы А среднее геометрическое значение, затем полученные числа необходимо

Разделив сумму компонент вектора (5) на число компонент, находим приближение к числу \тах (называемому максимальным или главным собственным значением), используемому для оценки согласованности, отражающей пропорциональность предпочтений. Чем ближе Атах к п (числу элементов в матрице), тем более согласован результат (3).

Отклонение от согласованности выражается индексом согласованности (ИС).

ис =( Атах-п). п—1

Индекс согласованности, сгенерированной случайным образом по шкале от 1 до 9 обратносимметричной матрицы с соответствующими обратными величинами элементов, называется случайным индексом (СИ) (12].

Отношение ИС к СИ для матрицы того же порядка называется отношением согласованности (ОС). Значение ОС, менвшее или равное

0.10, считается приемлемым.

Эти сравнения и вычисления устанавливают приоритеты элементов некоторого уровня иерархии относителвно одного элемента следующего уровня. Если уровней болвше, чем два, то различные векторы приоритетов могут бытв объединены в матрицы приоритетов, из которых определяется один окончателвный вектор приоритетов для нижнего уровня.

Методика определения рационального варианта оснащения СВФ МЧС России с учетом значимости видов ВВСТ (частная задача 2)

В основе методики определения рационального варианта оснащения СВФ МЧС России с учетом значимости видов ВВСТ лежит последовательное определение:

— приведенного значения веса (значимости) каждого вида ВВСТ с учетом стоимости и количества образцов ВВСТ;

— рационального количества финансовых средств, которые целесообразно выделить на закупку техники каждого вида ВВСТ;

— рациональных значений номенклатуры и количества образцов ВВСТ в каждом виде ВВСТ с использованием симплекс-метода и метода Гомори.

Исходными данными для решения задачи определения рационального варианта оснащения СВФ МЧС России с учетом значимости видов ВВСТ являются:

T = (1, 2, ..., t, ... T) — перечень видов ВВСТ, которые применяются СВФ МЧС России при реагировании на различные ЧС, t =1,T;

Jt= (1t, 2t, ... jt, ..., Jt) — перечень образцов техники, входящих в Тый вид ВВСТ,

jt= 1t, Jt;

wt — значимость (веса) t-го вида ВВСТ, с учетом значимости возложенных на СВФ МЧС России задач и частных критериев, используемых при выборе рационального варианта оснащения ВВСТ, Хд=1 wt= 1;

S — финансовые ресурсы, выделяемые СВФ МЧС России на переоснащение;

Qt= (nit, n2t, ..., njt, ..., nit) — штатное количество образцов техники в Сом виде ВВСТ в СВФ МТС России;

Qt = (nJt, nJt, ..., nJt, ..., njt) — списочное количество устаревших (превысивших установленный срок эксплуатации) образцов техники в Сом виде ВВСТ в СВФ МЧС России;

Qt°= (nCt, n2t, ..., nj, ..., npt) — списочное количество современных образцов техники в Сом виде ВВСТ в СВФ МЧС России;

QtH= (n?t, n£, ..., , ..., n][t) — неком-

плект современных образцов техники в Сом виде ВВСТ в СВФ МЧС России;

St= (Sit, S2t, ..., Sjt, ..., Sit) — вектор значений стоимости образцов техники в Сом виде ВВСТ в СВФ МЧС России;

Pjt — производительность j-го образца техники в Сом виде ВВСТ;

njt — штатное количество j-ых образцов техники в Сом виде ВВСТ.

Необходимо в условиях ограниченных финансовых ресурсов S определить такой план оснащения (номенклатуру и количество образцов ВВСТ) СВФ МЧС России образцами ВВСТ, при котором эффективность (производительность) выполнения АСДНР будет максимальной.

Для определения рациональных значений номенклатуры и количества образцов ВВСТ в СВФ МЧС России решаются частные задачи переоснащения Xt= (xjt), для каждого Сго вида ВВСТ с последующим объединением результатов.

Формализованная постановка задачи представлена следующим образом.

Найти набор целых чисел Xt= (xjt) , доставляющий максимум целевой функции

J

F (Xt) = У2 Pjt ■ Xjt ^ max (7)

. xjt

3=1

и удовлетворяющий системе ограничений

(8)

' E/=l Sjt ■ Xjt < wT- ■ 5,

E/=i xjt < Qt—Qt =Qt +Q?

Xjt > 0,

Xjt E Z,

где wtP-= f(wt, Sjt ,njt) — приведенное значение веса t-го вида ВВСТ с учетом стоимости и количества образцов техники в t-ом виде ВВСТ.

Сформулированная задача предусматривает решение двух частных задач:

Для определения значений вектора распределения финансовв1х средств на закупку образов техники каждого вида

cb__ fob cb cb ob\.

S = (S1, S2, •••, St , •••, ST)'

1. Определяется суммарная стоимости штатного количества образцов техники в Сом виде ВВСТ

J

St = njt*Sjt, (9)

3 = 1

где njt — штатное количество техники j-го образца в Сом виде ВВСТ;

Sjt — стоимости j -го образца техники в Сом виде ВВСТ.

2. Определяется доля финансовых средств, приходящихся на закупку образцов Сго вида ВВСТ

vt

St

Eh St

(10)

определения рационалвного распределения вв1деленнв1х из бюджета финансоввгх средств на закупку образцов техники каждого вида ВВСТ;

3. Определяется приведенное значение веса (значимости) Сго вида ВВСТ с учетом стоимости и количества образцов техники в Сом виде ВВСТ

определения рациональных значений номенклатуры и количества образцов ВВСТ в СВФ МЧС России с учетом:

вектора распределения финансовых средств по видам ВВСТ;

w

пр.

t

Vt*Wt

E?=i vtwt

(11)

где wt — значимость (вес) Сго вида ВВСТ.

4. Определяется рациональное количество финансовых средств, которое целесообразно выделить на закупку техники в Сом виде ВВСТ

штатного количества образцов техники в каждом виде ВВСТ;

списочного количества устаревших образцов техники в каждом виде ВВСТ;

списочного количества современных образцов техники в каждом виде ВВСТ;

некомплекта современных образцов техники в каждом виде ВВСТ;

выполнения условий целочисленности, накладываемых на решение задачи.

Sbt= S*wE-, (12)

где S — объем финансовых ресурсов, выделяемых СВФ МЧС России на переоснащение.

Для решения второй частной задачи — определения рациональных значений номенклатуры и количества образцов ВВСТ в СВФ МЧС России:

1. Задача приводится к каноническому виду. Решаемая задача может быть приведена к каноническому виду при помощи введения балансовых переменных: неравенство Ej=i Cj ■ xj < wi ■ S равносильно равенству

1 Cij ■ xij+x;(j+1)=wi ■ S и простейшему неравенству x;(j+1) > 0.

2. Система и целевая функция приводятся к единичному базису.

С помощвю приведения исходной системы ограничений и целевой функции к единичному базису возможно получитв допустимое решение задачи, которое определяется системой ограни-

чений (8).

Все необходимые решения получаются в таблице Гаусса. В первый блок таблицы заносятся данные исходной задачи. Последняя строка таблицы является индексной, в которую заносятся коэффициенты целевой функции. Первый блок таблицы Гаусса представлен в таблице 1.

Таблица 1 - Первый блок таблицы Гаусса

Хц Xi2 xi(j-1) xij xi(j+1) xim св.член

С-И Ci2 Ci(j— 1) Cij ci(j+1) C-im bi

1 1 l Яг

Ри Pi2 Pi(j-1) Pij Pi(j+1) Pim —po max

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Каждая итерация, т.е. переход от одного блока таблицы к другому осуществляется с помощвю преобразований Жордана-Гаусса [13, 14] для строк, которые позволяют привести систему ограничений и целевую функцию к единичному базису. Они сводятся к следующим действиям:

а) после выбора разрешающего столбца и разрешающей строки определяется разрешающий (ведущий) элемент cpq _ 0, где р —номер строки, q —номер столбца. Разрешающий элемент не может бытв взят из индексной стро-

ки [13].

б) разрешающая строка делится на cpq, а разрешающий столбец заменяют единичным с 1 вместо cpq. Составляется отношение ф свободных членов ^уравнений к положительным элементам ад разрешающего столбца. Строка, для которой найденное отношение наименьшее, принимается за разрешающую.

в) все остальные элементы (коэффициенты) блока пересчитываются по формулам (мнемоническое правило прямоугольника):

' c CpjCiq b =b bpCjg

j j cpq cpq

При этом необходимо следить за тем, чтобы новые свободные члены ф уравнений оставались неотрицательными.

3. Определяется рациональное количество образцов техники в t-ом виде ВВСТ без условия целочисленности на основе применения симплекс-метода.

Предположим, что найдено допустимое решение и оно имеет вид:

Xi _ (Р1, Р2,... ,Рг, 0, 0,... ,0). (13)

Если среди коэффициентов индексной строки нет положительных элементов, тогда допустимое решение (13) является рациональным. Переходим к шагу 4.

Если коэффициенты индексной строки име-

Pj _Pj-

CpqPq

cpq

i _ p, j _ q.

ют разные знаки, то соответствующее решение (13) не является рациональным. Переходим к очередной итерации (построению таблицы Гаусса) на шаге 2.

4. Определяется целочисленное решение задачи.

На шаге 3 определяется рациональное решение задачи без условия целочисленности. Для поиска целочисленного решения применяется метод Гомори [13, 15], который заключается в следующем.

Выбирается уравнение (строка последнего блока таблицы 3), для которого дробная часть свободного члена наибольшая. Это уравнение

имеет вид:

т

хг + ^2 Cij ■ Xij=bp. (14)

j=k+1

Неизвестное xr базисное, остальные свободные. Согласно уравнению (14) составляется следующее равенство (ограничение, отсечение):

т

— ^ с ij] ' х ij + X i(m+1) = — [ Ь р] , (15) 3 = 1

где (а] — дробная часть числа а.

Уравнение (15) присоединяется к системе ограничений решенной задачи, т.е. составляется новая таблица Гаусса с дополнительным столбцом для неизвестного x;(m+1), содержащая последний блок таблицы решенной задачи и новую строку, соответствующую построенному уравнению. Переходим к шагу 2.

5. Решение прекращается, как только все нужные компоненты рационального решения станут целыми числами.

В результате решения задачи целочисленного линейного программирования (7)-(8) получаем для каждого t-го вида ВВСТ вектор рационального количества технических средств

План переоснащения формируется путем объединения рациональных решений X* для каждого t-го вида ВВСТ в единое множество X*, т.е. X* = (X1, X2, ..., XT).

Разработанная методика определения рационального варианта оснащения СВФ МЧС России является инвариантной и может быть положена в основу создания соответствующей штабной методики и разработки рекомендаций по выбору рационального варианта оснащения любого СВФ МЧС России.

Литература

1. Основы единой государственной политики Российской Федерации в области гражданской обороны на период до 2020 года (утверждены Президентом Российской Федерации от 3.09.2011 № Пр-2613).

2. Указ Президента Российской Федерации от 20.12.2016 № 696 «Об утверждении Основ государственной политики Российской Федерации в области гражданской обороны на период до 2030 года». Собрание законодательства Российской Федерации от 26.12.2016 № 52 (часть V) ст. 7611.

3. Паспорта специальностей и примерные программы кандидатских экзаменов по группам специальностей: военно-теоретические науки, военно-специальные науки разработаны на основании Приказа Министерства образования и науки Российской Федерации от 16.02.2015 № 94-дсп «Об утверждении номенклатуры научных специальностей, по которым присуждаются ученые степени по группам специальностей: военно-теоретические науки, военно-специальные науки», (одобрены решением президиума Высшей аттестационной комиссии при Министерстве образования и науки Российской Федерации от 26.06.2015, протокол № 7/415).

4. Сулима Т.Г. Постановка научной задачи обоснования рационального варианта оснащения спасательного воинского формирования МЧС России // Научные и образовательные проблемы гражданской защиты. 2016. № 4. С. 27-32.

5. Проблемы развития спасательных воинских формирований МЧС России и пути их решения: монография. М.: ФГБУ ВНИИ ГОЧС (ФЦ), 2014. 172 с

6. Роенко В.В., Тараканов Д.В., Шкунов С. А. Критерии оценки вариантов переоснащения подразделений МЧС России // Технологии техносферной безопасности 2014. № 5 (57). (Электронный ресурс] — Режим доступа: http://academygps.ru/1280/ (дата обращения: 20.04.2017).

7. Марков Г.С., Онищенко Ю.А., Щеголькова В.В. Основные направления развития аварийноспасательной техники. Проблемные вопросы внедрения и контроля качества продукции / / Технологии гражданской безопасности. — М.: 2011. № 3 (29). С. 50-52.

8. Марков Г.С., Онищенко Ю.А., Щеголькова В.В., Лагутина А.В. Пути повышения эффективности технического оснащения сил МЧС России федерального подчинения // Технологии гражданской безопасности. — М.: 2013. № 2 (36). С. 52-55.

9. Сулима Т.Г. О методике обоснования перечня приоритетных образцов вооружения, военной и специальной техники воинских спасательных формирований МЧС России // Научные и образовательные проблемы гражданской защиты. 2015. № 1. С. 13-19.

10. Сулима Т.Г. Обоснование необходимости совершенствования методических подходов переоснащения спасательных воинских формирований МЧС России // Материалы XXV юбилейной Международной научно-практической конференции научно-педагогического состава и обучающихся. Химки.

— 2015. С. 115-118.

11. Полевой В.Г., Пономарев А.И., Сулима Т.Г. Методический подход к решению проблемных вопросов по обоснованию рациональных вариантов оснащения спасательных воинских формирований МЧС России современными образцами вооружения, военной и специальной техники // Научные и образовательные проблемы гражданской защиты. 2015, № 4. С. 37-41.

12. Саати Т.Л. Принятие решений. Метод анализа иерархий. — М.: Радио и связь, 1993. — 278 с.

13. Лунгу К.Н. Линейное программирование. Руководство к решению задач. — М.: ФИЗМАТ ЛИТ. 2005.

- 128 с.

14. Данко П.Е., Попов А.Г., Кожевникова Т.Я. Высшая математика в упражнениях и задачах: Учебное пособие для студентов втузов. В 2-х ч. Ч. I. — 4-е изд., испр. и доп. — М.: Высш. шк., 1986. — 304 с., ил.

15. Шевченко В.Н., Золотых Н.Ю. Линейное и целочисленное программирование. — Нижний Новгород,

2004. 15! с.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.