Концепция стратификационного представления и описания объектов городской инфраструктуры для оценки уровня сводного индекса техногенного риска

Рыбин Олег Александрович; Попов Василий Владимирович; Нестругин Александр Николаевич

МОНИТОРИНГ И ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ПРИРОДНЫХ И ТЕХНОГЕННЫХ РИСКОВ

УДК 614.842/.847

КОНЦЕПЦИЯ СТРАТИФИКАЦИОННОГО ПРЕДСТАВЛЕНИЯ И ОПИСАНИЯ ОБЪЕКТОВ ГОРОДСКОЙ ИНФРАСТРУКТУРЫ ДЛЯ ОЦЕНКИ УРОВНЯ СВОДНОГО ИНДЕКСА ТЕХНОГЕННОГО РИСКА О. А. Рыбин, В. В. Попов, А. Н. Нестругин

Объекты городской инфраструктуры являются критически важными элементами обеспечения целостности и безопасности жизнедеятельности общества, и их физический износ является серьезным фактором риска. Однако в практике надзорных органов МЧС России методам оценки риска и ранжированию объектов городской инфраструктуры с точки зрения уровня сводного индекса риска уделяется, на наш взгляд, недостаточное внимание.

В статье предлагается новый подход описания объектов городской инфраструктуры для оценки уровня его пожарной безопасности на основе сводного индекса риска.

Ключевые слова: риски, пожарная безопасность, надзор, критически важные элементы.

Введение. Старение оборудования объектов городской инфраструктуры (ОГИ) является естественным процессом. Проблемы возникают, когда эти процессы становятся неуправляемыми. Решение задачи обеспечения эффективного и безопасного использования ОГИ является ответственностью их владельца. В эпоху социализма и плановой экономики государство создало и поддерживало сложную систему управления инфраструктурой, которая включала отраслевые научно-исследовательские

Рыбин Олег Александрович, д-р техн. наук, проф. кафедры высшей математики и системного моделирования сложных процессов, Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России; Россия, г. Санкт-Петербург, e-mail: vmsmsp@mail. ru Попов Василий Владимирович, канд. воен. наук, доц., начальник кафедры высшей математики и системного моделирования сложных процессов, Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России; Россия, г. Санкт-Петербург, e-mail: vmsmsp@mail. ru Нестругин Александр Николаевич, соискатель кафедры высшей математики и системного моделирования сложных процессов, Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России; Россия, г. Санкт-Петербург, e-mail: vmsmsp@mail. ru

и проектные институты, органы надзора, учреждения высшего и среднего специального образования, технические службы на предприятиях.

Именно государство планировало и осуществляло безопасное использование и своевременное обновление основных фондов. В процессе перехода от социализма к капитализму значительная часть основных фондов сменила владельца. Теперь ответственность за безопасное и эффективное управление ложится на частного собственника. К сожалению, в процессе перехода экономики к новым товарно-рыночным отношениям была в значительной степени разрушена прежняя плановая структура управления, а новая, ориентированная на современные экономические реалии, буксует.

В условиях, когда средняя изношенность основных фондов достигает 80 % и продолжает нарастать, сложившаяся ситуация представляется исключительно опасной и требует безотлагательного вмешательства государства в вопросы управления инфраструктурой. В настоящее время износ достиг небывалой величины, для обновления нужны фантастические инвестиции, которые накопятся только со временем. Например, износ российских магистральных электрических сетей, по оценкам экспертов, составляет 41 %, распределительных электросетей — 70 %, износ муниципальных и

сельских сетей в отдельных регионах превышает 90 %. В химической отрасли средний уровень износа порядка 60 %, а по отдельным видам оборудования — от 80 до 100 %. В металлургии в среднем износ превышает 60 %. Ресурсы, имеющиеся для технического перевооружения, технического обслуживания и ремонта, существенно ограничены. В этих условиях возникновение техногенных аварий (или даже катастроф) которыми также является и пожары, представляется лишь делом времени [8].

Выполнение требований пожарной безопасности на надзорных объектах нацелено лишь на снижение индивидуального и социального пожарного риска, без учёта динамики состояния объекта, его места в общей инфраструктуре региона, а также возможных «прочих» и «неустановленных» причин пожара. При этом, учитывая существующие ограничения, в которых работают надзорные органы по количеству и видам проверок надзорных объектов, кардинально изменить ситуацию в лучшую сторону не представляется возможным, не изменив подхода к обеспечению комплексной безопасности в целом.

Между тем в теории и практике менеджмента уже выработаны концепции, подходы и методы, ориентированные на минимизацию рисков в условиях ограниченности ресурсов и изношенности объектов инфраструктуры. Для иллюстрации приведем так называемую философию Performance Focused Maintenance (PFM), или техническое обслуживание, ориентированное на результативность деятельности и эффективность компании в целом. Этот подход возник на западе и достаточно активно там пропагандируется [9]. Чтобы сегодняшнее управляющее воздействие вырабатывалось исходя из его влияния на достижение перспективных, стратегических целей необходимо выделяя ресурсы под те или иные работы технического обслуживания и ремонта, необходимо отслеживать их вклад в достижение целей, концентрировать ресурсы на тех работах, от которых ожидается наибольший вклад в безопасность, надежность, производительность и качество.

С целью совершенствования контроля за пожарной безопасностью ОГИ и введения новой формы работы — аудита безопасности задачами государственного пожарного надзора является оценка их безопасности на основе оценки рисков и консультирование по вопросам ее повышения. От того, на сколько качественно проведена оценка рисков зависит страховая сумма и уровень пожарной безопасности. Поэтому диагностика и прогнозирование уровня рисков пожарной опасности является и актуальной задачей для деятельности ГПН в обеспечении безопасности ОГИ.

Концепция описания объектов городской инфраструктуры для оценки уровня сводного индекса техногенного риска. Проведенный анализ существующих математических методов анализа рисков показал их недостатки, особенно при описании топологической структуры ОГИ [10]. Оценка

ППС ОГИ проводится на основании пожарных рисков, расчеты которых осуществляются с учетом множества факторов, влияющих на топологическую структуру объекта, и по которым нельзя сделать вывод о комплексной количественной оценке риска, а только об отдельных его элементах.

К применению предлагается концепция описания объектов городской инфраструктуры для оценки уровня сводного индекса техногенного риска, изложенная в [11]. Такое описание позволит ранжировать ОГИ по уровню сводного индекса техногенного риска и проводить превентивные мероприятия с целью предупреждения инцидентов, аварий и катастроф. На данный момент эта задача решается субъективно, фактически нет доступной методики числовой (количественной) оценки уровня техногенного риска объектов городской инфраструктуры.

Концепция предлагаемого описания основывается на стратификационном представлении и системном описании ОГИ [12-13] и заключается в том, что любой сложный ОГИ (например, производственное предприятие) может быть представлен состоящим из отдельных цехов, каждый цех — из установок, каждая установка — из отдельных узлов и элементов оборудования (рис.).

Каждый узел связан с другим узлом коммуникациями — трубопроводами, электрическими сетями и пр. Таким образом, можно каждую установку производственного объекта представить в виде цепочки последовательно и параллельно соединенных элементов оборудования. Каждому элементу оборудования можно назначить индекс риска (числовую величину). На основании этих числовых величин можно ранжировать элементы оборудования с точки зрения уровня опасности или риска. Получив эти значения, аналогичным образом можно ранжировать установки и цеха, как свертки индексов риска отдельных установок.

В свою очередь сам завод находится в неком городском районе, со своей собственной инфраструктурой, домами, больницами, детскими садами и пр. В этом смысле завод является элементом городской инфраструктуры, который аналогичным образом, как и производственный объект, оказывает влияние на другие элементы (объекты) городской инфраструктуры. Например, бензозаправка является объектом повышенной опасности и неизбежно будет влиять на соседние объекты городской инфраструктуры.

Инфраструктура города аналогичным образом может быть представлена в виде отдельных элементов (объектов), каждый объект в виде отдельных узлов и элементов городской инфраструктуры. Каждый узел связан с другим узлом коммуникациями — трубопроводами, электрическими сетями, сетями водопровода и канализации, сетями связи, дорогами и пр. Такое представление может быть легко описано единой математической моделью, например, в виде связного графа.

Рис. Многоуровневое стратификационное описание декомпозиции объектов городской инфраструктуры

Преимуществами такого описания ОГИ являются:

1) простой, наглядный и понятный способ описания и декомпозиции ОГИ;

2) единая универсальная модель описания и количественной оценки уровня техногенного риска на любом уровне иерархии ОГИ;

3) декомпозиция до необходимого уровня глубины.

До настоящего времени вопрос описание декомпозиции объектов городской инфраструктуры остается недостаточно изученным. Существующие нормативные методики учитывают не все физические факторы, явления и взаимосвязи, характерные для аварий на предприятиях различных отраслей. Не существует единой методики, позволяющей определять показатели риска с учетом вероятности возникновения крупных аварий. Открытыми остаются вопросы практического использования количественных оценок показателей риска.

Разработка методического аппарата количественной оценки опасностей и уровня риска для населения в результате крупных производственных аварий на различных производственных объектах является весьма актуальной задачей и имеет важное практическое значение для органов исполнительной власти различного уровня. С помощью этого инструмента можно в приемлемые сроки при сравнительно небольших затратах выделить те объекты, которые требуют повышенного внимания со стороны органов управления и контроля и установить очередность проведения комплекса мероприятий, направленных на повышение безопасности опасных предприятий и объектов города и повышение уровня защиты населения и окружающей среды [14—15].

Выводы. Представление ОГИ в ходе описания в виде иерархии страт позволяет:

- во-первых, выделить в структуре ОГИ элементы, функционирующие по единому поведен-

ческому алгоритму и осуществляющие информационное взаимодействие с элементами соседних иерархий;

- во-вторых, определить единую и универсальную математическую модель, посредством которой происходит описание и информационный обмен между элементами синтезируемой системы;

- в-третьих, обеспечить максимальную декомпозицию описания ОГИ до необходимого уровня;

Библиографический список

1. Максименко, Б. П. Политика предотвращения чрезвычайных ситуаций техногенного характера в странах Европейского Союза / Б. П. Максименко, М. Д. Сегаль, В. И. Степанчиков // Проблемы безопасности и чрезвычайных ситуаций. — 2003. — Вып. 2. — С. 150—159.

2. Guidance on the Preparation of a Safety Report to Meet the Requirements of Council Seveso Directive 96/82/EC (Seveso II). Report EUR 17690 EN.

3. Быков, А. А. Безопасность с глобальной и региональной точек зрения: концепция экологического паритета: препринт № 37 / А. А. Быков, И. И. Кузьмин, А. Н. Проценко. — М.: ИБРАЭ РАН. — 75 с.

4. Струнилин, П. Управление надежностью энергоснабжения / П. Струнилин // Новатор. — 2005. — № 6. — С. 26—29.

5. Крюков, И. Э. Менеджмент инфраструктуры в системе менеджмента качества / И. Э. Крюков, А. Д. Шадрин // Стандарты и качество. — 2006. — № 3. — С. 70—73.

6. Пасикун, В. Н. Механизм страхования и оценка рисков опасных производственных объектов: дис. ... канд. экон. наук / Пасикун В. Н. — М., 2008. —194 с.

7. Рябченко, Н. Н. Управление деятельностью государственного пожарного надзора МЧС России в области противопожарного страхования в субъекте Российской Федерации: дис. ... канд. тех. наук / Рябченко Н. Н. — СПб, 2005. — 201 с.

8. Месарович, М. Теория иерархических многоуровневых систем / М. Месарович, Д. Мако, И. Такаха-ра. — М.: Мир, 1973. — 332 с.

9. Performance-Focused Maintenance for Distribution Substations: Survey Guide with KPIs Algorithms for Living Predictive Maintenance. EPRI, Palo Alto, CA: 2006.

10. Лейн, А. Ф. Сравнительная оценка опасности и уровня риска для населения при авариях на химических, взрывопожароопасных и энергетических объектах: дис. ... канд. тех. наук/ Лейн А. Ф. — М., 2005. — 161 с.

11. Кузьмин, Б. И. Методика оценки и управления техногенными рисками предприятий газового комплекса региона: дис. . канд. экон. наук / Кузьмин Б. И. — Владимир, 2004. — 166 с.

12. Runciman, W. G. Towards a Theory of Social Stratification / W. G. Runciman // The Social Analysis of Class Structure / Ed. F. Parkin. — L: Tavistock Publications, 1974. — P. 55—68.

13. Волкова, В. Н. Основы теории систем и системного анализа / В. Н. Волкова, А. А. Денисов. — СПб.: Изд-во СПбГТУ, 1997. — 510 с.

14. Акимов, В. А. О федеральной целевой программе «Снижение рисков и смягчение последствий чрез-

- в-четвёртых, по результатам анализа данной модели можно выделить наиболее слабые звенья (надзорные объекты), которые и необходимо включать в план комплексных проверок, тем самым работая на упреждение возникновения чрезвычайных ситуаций.

References

1. Maksimenko, B. P. Politika predotvrashhe-niya chrezvychajnyx situacij texnogennogo xaraktera v stranax Evropejskogo Soyuza / B. P. Maksimenko, M. D. Segal', V. I. Stepanchikov // Problemy bezopasnosti i chrezvychajnyx situacij. — 2003. — Vyp. 2. — S. 150— 159.

2. Guidance on the Preparation of a Safety Report to Meet the Requirements of Council Seveso Directive 96/82/EC (Seveso II). Report EUR 17690 EN.

3. Bykov, A. A. Bezopasnost' s global'noj i re-gional'noj tochek zreniya: koncepciya e'kologicheskogo pari-teta: preprint № 37 / A. A. Bykov, I. I. Kuz'min, A. N. Pro-cenko. — M.: IBRAE' RAN. — 75 s.

4. Strunilin, P. Upravlenie nadezhnost'yu e'ner-gosnabzheniya / P. Strunilin // Novator. — 2005. — № 6. — S. 26—29.

5. Kryukov, I. E'. Menedzhment infrastruktury v sisteme menedzhmenta kachestva / I. E'. Kryukov, A. D. Shadrin // Standarty i kachestvo. — 2006. — № 3. —

S. 70—73.

6. Pasikun, V. N. Mexanizm straxovaniya i ocen-ka riskov opasnyx proizvodstvennyx ob'ektov: dis. ... kand. e'kon. nauk / Pasikun V. N. — M., 2008. —194 s.

7. Ryabchenko, N. N. Upravlenie deyatel'nost'yu gosudarstvennogo pozharnogo nadzora MChS Rossii v oblas-ti protivopozharnogo straxovaniya v sub'ekte Rossijskoj Federacii: dis. ... kand. tex. nauk / Ryabchenko N. N. — SPb, 2005. — 201 s.

8. Mesarovich, M. Teoriya ierarxicheskix mno-gourovnevyx sistem / M. Mesarovich, D. Mako, I. Takaxara. — M.: Mir, 1973. — 332 s.

9. Performance-Focused Maintenance for Distribution Substations: Survey Guide with KPIs Algorithms for Living Predictive Maintenance. EPRI, Palo Alto, CA: 2006.

10. Lejn, A. F. Sravnitel'naya ocenka opasno-sti i urovnya riska dlya naseleniya pri avariyax na ximi-cheskix, vzryvopozharoopasnyx i e'nergeticheskix ob'ek-tax: dis. ... kand. tex. nauk / Lejn A. F. — M., 2005. — 161 s.

11. Kuz'min, B. I Metodika ocenki i upravleniya texnogennymi riskami predpriyatij gazovogo kompleksa regiona: dis. ... kand. e'kon. nauk / Kuz'min B. I. — Vladimir, 2004. — 166 s.

12. Runciman, W. G. Towards a Theory of Social Stratification / W. G. Runciman // The Social Analysis of Class Structure / Ed. F. Parkin. — L: Tavistock Publications, 1974. — P. 55—68.

13. Volkova, V. N. Osnovy teorii sistem i sistem-nogo analiza / V. N. Volkova, A. A. Denisov. — SPb.: Izd-vo SPbGTU, 1997. — 510 s.

15. 14. Akimov, V. A. O federal'noj celevoj pro-

gramme «Snizhenie riskov i smyagchenie posledstvij chrezvy-

вычайных ситуаций природного и техногенного характера в Российской Федерации до 2005 года» / В. А. Акимов // Мир и безопасность. — 2000. — № 5. —

(http://www.secur.ru/vitjaz.htm). — (06.07.2002).

16. Воробьев, Ю. Л. Основы формирования и реализации государственной политики в области снижения рисков чрезвычайных ситуаций / Ю. Л. Воробьев. — М. ФИД «Деловой экспресс», 2008. — 248 с.

chajnyxsituacij prirodnogo i texnogennogo xaraktera v Rossijs-koj Federacii do 2005 goda» / V. A. Akimov // Mir i bezopas-nost'. — 2000. — № 5. — (http://www.secur.ru/vitjaz.htm). — (06.07.2002).

15. Vorob'ev, Yu. L. Osnovy formirovaniya i rea-lizacii gosudarstvennoj politiki v oblasti snizheniya riskov chrezvychajnyx situacij / Yu. L. Vorob'ev. — M. FID «Delo-voj e'kspress», 2008. — 248 s.

CONCEPT STRATIFICATION REPRESENTATION AND DESCRIPTION OF URBAN INFRASTRUCTURE TO ASSESS THE LEVEL OF TECHNICAL RISK OF THE COMPOSITE INDEX

Rybin O. A.,

D. Sc. in Engineering, Prof.,

Saint-Petersburg University of State Fire Service of EMERCOM of Russia,

Russia, Saint-Petersburg, e-mail: vmsmsp@mail.ru Popov V. V.,

PhD in military Sciences, Assoc. Prof.,

Saint-Petersburg University of State Fire Service of EMERCOM of Russia,

Russia, Saint-Petersburg, e-mail: vmsmsp@mail.ru Nestrugin A. N.,

PhD student,

Saint-Petersburg University of State Fire Service of EMERCOM of Russia,

Russia, Saint-Petersburg, e-mail: vmsmsp@mail.ru

Urban infrastructure are critical to the integrity and security of STI-life of society, and their physical deterioration is a serious risk factor. However, in practice, supervisors Russian Ministry of Emergency Situations methods of risk assessment and ranking of urban infrastructure in terms of the level of risk of the composite index is given, in our opinion, insufficient attention is. In this paper we propose a new approach descriptions of urban infrastructure to assess its level offire safety on the basis of the composite index of risk.

Keywords: risk, fire safety, supervision, critical elements.

W)

f6QV ВПО Воронежский HHgte.