CC BY
13
УДК 623.6
МЕТОДИЧЕСКИЙ ПОДХОД К ОПРЕДЕЛЕНИЮ ВРЕМЕНИ ВЫПОЛНЕНИЯ ЗАДАЧИ ИНЖЕНЕРНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЛИКВИДАЦИИ ЧРЕЗВЫЧАЙНОЙ СИТУАЦИИ МЕТОДОМ СТАТИСТИЧЕСКИХ
ИСПЫТАНИЙ
Ю.Н. Тарабаев
кандидат военных наук, доцент доцент кафедры инженерной защиты населения и территорий
Академия гражданской защиты МЧС России Адрес: 141435, Московская обл., г.о. Химки, мкр. Новогорск E-mail: i.tarabaevQamchs.ru
A.JI. Литвин
доцент кафедры
инженерной защиты населения и территорий Академия гражданской защиты МЧС России Адрес: 141435, Московская обл, г.о. Химки, мкр. Новогорск E-mail: al.litvinQamchs.ru
Аннотация. В статье обсуждается возможность использования метода статистических испытаний для определения времени выполнения задачи инженерного обеспечения ликвидации чрезвычайной ситуации. Предлагается структура методики оценки эффективности выполнения задачи инженерного обеспечения. Представлены математические зависимости, позволяющие получить оценку вероятности выполнения задачи инженерного обеспечения за время, не превышающее заданное значение.
Ключевые слова: задача инженерного обеспечения, инженерная техника, время выполнения задачи инженерного обеспечения.
Цитирование: Тарабаев Ю.Н., Литвин А.Л. Методический подход к определению времени выполнения задачи инженерного обеспечения ликвидации чрезвычайной ситуации методом статистических испытаний // Научные и образовательные проблемы гражданской защиты. 2020. № 1 (44). С. 3-7.
Одним из приоритетных направлений в области гражданской обороны является повышение эффективности применения сил гражданской обороны при выполнении различных задач, в том числе и задач инженерного обеспечения, что предполагает наличие методического аппарата, позволяющего определять численные значения соответствующих показателей эффективности.
При оценке эффективности выполнения некоторых задач инженерного обеспечения (например, задачи по подготовке пути движения сил ликвидации чрезвычайной ситуации в очаг поражения) в качестве показателя эффективности удобно рассматривать общее время их выполнения. В этом случае требуется знать закон распределения времени как случайной величины, зависящей от объема отдельных работ, составляющих задачу инженерного обеспечения, с учетом основных влияющих факторов: возможностей инженерных подразделений (формирований); условий выполнения задачи, включая возмож-
ное воздействие противника; выхода из строя и восстановления инженерной и другой техники. Сформулированное положение обусловлено вероятностным характером исследуемых процессов [1, 2, 3]. В аналитических зависимостях влияние приведенных выше факторов учесть достаточно затруднительно в силу значительной неопределенности исходной информации. Поэтому для количественного обоснования принимаемых решений и оценки эффективности выполнения задач инженерного обеспечения целесообразно применять метод статистических испытаний.
Одним из проблемных вопросов является формирование рациональных комплексов инженерной техники исходя из принципа достаточности, например, достаточно высокой вероятности выполнения задачи в установленный срок и недопущения значительной избыточности возможностей комплекса. Состав комплекса инженерной техники зависит, прежде всего, от объема работ при выполнении задачи, условий ее выполнения и установленных сроков.
20201(44)
Объемы работ при выполнении задачи зависят, в основном, от негативных последствий чрезвы чайной ситуации, характеризующихся определенной степенью воздействия поражающих факторов, и решения руководителя работ. Определение этих объемов является отдельной достаточно сложной проблемой и в данной статье не рассматривается.
Сроки выполнения задачи в подавляющем большинстве случаев имеют обоснованные ограничения (например, вероятность летального исхода для человека, находящегося в завале более шести часов, близка к единице).
На срок выполнения задачи в немалой степени влияет способ ее выполнения, который, в свою очередь, определяется возможностью обеспечить определенный фронт выполняемых работ. Если есть возможность выполнять работы сразу на нескольких объектах одновременно (параллельно), то срок выполнения всей задачи может быть существенно сокращен. Кроме того, на срок выполнения задачи влияют условия ее выполнения (погодные условия, время суток, квалификация механика-водителя, категория грунта и др.).
Также, поскольку при выполнении задачи инженерного обеспечения практически всегда применяется инженерная техника, на срок ее выполнения значительное влияние могут
оказать показатели надежности этой техники (в первую очередь, показатели, определяющие ее работоспособное состояние) [6].
В статье предложен методический подход, позволяющий исследовать влияние способа выполнения задачи, показателей производительности и работоспособности образцов инженерной техники на общее время выполнения задачи инженерного обеспечения, которое предлагается принять в качестве показателя эффективности выполнения этой задачи. Структура (укрупненная блок-схема) методики оценки эффективности выполнения задачи инженершло обеспечения представлена на рисунке 1.
В общем случае время выполнения задачи инженерного обеспечения (Твз) зависит от ряда факторов [2|, которые можно разделить на две группы
Твз = Т(ац, (12, .. .,ап,Р 1,^2, . . .,Рт), (1)
где ах, а2,... ,ап — факторы, на которые лицо, принимающее решение, оказать влияния не может;
^1,^2,..., Рт — управляемые факторы, за счет которых может быть повышена эффективность выполнения задачи.
Разработка оператнвно-тактнческого замысла ликвидации чрезвычайной ситуации
Разработка замысла инженерного обеспечения ликвидации чрезвычайной ситуации, в том числе определение перечня задач инженерного обеспечения Разработка замысла технического (материально-технического) обеспечения сил ликвидации чрезвычайной ситуации
Определение перечня работ, составляющих каждую задачу инженерного обеспечения ликвидации чрезвычайной ситуации
Определение показателей, характеризующих процессы выхода инженерной техники из строя н ее восстановления
Определение перечня комплексов инженерной техники, выполняющих каждую работу
Определение времени выполнения комплексами инженерной техники каждой работы с учетом показателей производительности, работоспособности образцов инженерной техники и условий выполнения работы
Определение показателя эффективности выполнения задачи инженерного обеспечения ликвидации чрезвычайной ситуации (общего времени ее выполнения) с учетом способа выполнения работ
Оценка вероятности выполнения задачи в установленный срок
Рисунок 1 Структурно-логическая схема методики оценки эффективности выполнения задачи инженерного обеспечения
Тарабаев Ю.Н., Литвин А.Л.
К первой группе можно отнести производительность инженерной техники, моменты времени выхода техники из строя, условия выполнения задачи и др. Ко второй — способы выполнения задачи, порядок восстановления вышедшей из строя техники и др.
При разработке методики приняты следующие ограничения и допущения:
процесс выполнения задачи инженерного обеспечения включает выполнение отдельных работ последовательным, параллельным или комбинированным способом (способ определяется лицом, принимающим решение);
передвижение инженерной техники от одного объекта работы к другому тоже является работой;
производительность инженерной техники есть непрерывная случайная величина, распределенная по треугольному правостороннему закону распределения;
объем работы есть непрерывная случайная величина, распределенная по треугольному левостороннему закону распределения;
промежуток времени между двумя последовательными выходами машины из строя есть непрерывная случайная величина, рас-
пределенная по показательному закону распределения;
время восстановления машины есть непрерывная случайная величина, распределенная по показательному закону распределения;
к началу расчетного периода процесс функционирования инженерной техники является установившимся.
Время Т^а), за которое машина выполнит необходимый объем г^)-й работы с учетом показателя работоспособности, определяется по следующей зависимости
Qi{j)
Ti(j) РгчлК ''
1 1 г(])х^тт
(2)
где Я^з) ~ объем г(])-й работы, ед. изм.;
Рг^) — производительность машины при выполнении г^)-й работы, ед. изм./ч;
Ктг — коэффициент технической готовности (комплексный показатель надежности [3, 4]).
Значения производительности машины моделируются по треугольному правостороннему закону распределения [2] в интервале [Ргí(j)max, РГги)тгп] п0 ЗавИСИМОСТИ
Р^i(j) Р^i(j)max (уРТi(j)max Р^i(j)min) //),
(3)
где РГ(з)таХ,Р— максимальная и минимальная производительность машины, ед. изм./ч.;
пределенной по равномерному закону в интервале [0, 1].
Значения максимальной и минимальной производительности машины определяются по зависимостям
РVi(j)max Р^Ti(j) тах кутах,
kv
(4)
Р 1"i(j)min Р^Ti(j) min ку тгп
где Ргттгп,Р 1"Ттах — минимальная и максимальная техническая производительность машины при выполнении i(j)-ü работы, ед. изм./ч.;
у тгп, ку тах
минимальное и максималь-
ное значения коэффициента, учитывающего условия выполнения работ (погодные условия, время суток, категория грунта и др.).
Объем выполняемой машиной работы моделируется по треугольному левостороннему закону распределения в интервале [ Qmin, Ятах] ПО ЗавИСИМОСТИ
Я = Я -(Я г(])тах Яг(])тгп (5)
гДе Яг{])тах, Яг{])тгп """"""""' максимальный И МИНИмальный объемы работ, выполняемые машиной, ед. изм.
Общее время выполнения задачи инженерного обеспечения
То = Y;Ti + maxkj=1Tj,
i=l
(6)
где Т0 — общее время выполнения задачи инженерного обеспечения, ч;
Тг — время выполнения г-й работы при последовательном способе выполнения, ч;
2020'1(44)
Т- — время выполнения ]-т работы при параллельном способе выполнения, ч;
т — количество работ при последовательном способе выполнения;
к — количество работ при параллельном способе выполнения.
Статистическая оценка среднего значения общего времени выполнения задачи инженерного обеспечения Т* определяется по следующей зависимости
1
N
гр * __\ л rpl
±0 _ N
1=1
(7)
где N — количество итераций;
Т* — общее время выполнения задачи инженерного обеспечения, определенное в ходе выполнения 1-й итерации, ч.
Среднеквадратическое отклонение статистической оценки общего времени выполнения
задачи инженерного обеспечения определяется по зависимости
ат0
\
1
N
N - 1
J2(To - тт)2
(8)
i=i
Согласно центральной предельной теореме теории вероятностей значения случайной величины общего времени выполнения задачи инженерного обеспечения Т* будут распределены по нормальному закону [5]. Тогда численное значение среднеквадратического отклонения статистической оценки общего времени выполнения задачи инженерного обеспечения позволит оценить вероятность выполнения этой задачи за время, не превышающее заданное (учитывается допустимое максимальное отклонение времени выполнения задачи в большую сторону)
Р (Т0 < Т*0 + А) _
гт*+д -СИ*)2
а,
То
V2k
dt0
(9)
е
о
где А — допустимое максимальное отклонение времени выполнения задачи инженерного обеспечения в большую сторону.
Описанный выше методический подход позволит оценивать продолжительность выполнения задачи инженерного обеспечения с учетом возможных отклонений (прежде всего в большую сторону).
В ходе дальнейших исследований целесообразно рассмотреть влияние своевременности обеспечения инженерных формирований необходимым имуществом и расходными материалами (в том числе обоснование необходимого возимого запаса имущества и расходных материалов с учетом установленных сроков автономности).
Литература
1. Венцель Е.С. Исследование операций: задачи, принципы, методология. М.: Наука, Главная редакция физико-математической литературы, 1980. 208 с.
2. Исследование операций. Учебник. /Под общей редакцией доктора технических наук Юркова Б.И. М.: ВИЛ. 1990. 528 с.
3. Волынский В.Ф. Эффективность военно-инженерной техники. М.: ВИА, 2000. 117 с.
4. Воскобоев В.Ф. Надежность технических систем и техногенный риск. Часть 1. Надежность технических систем (учебное пособие). М.: ООО ИД «Альянс», 2008, ООО Издательство «Путь», 2008. 200 с.
5. Венцель Е.С. Теория вероятностей: Учебник для вузов. 5-е издание стереотипное. М.: Высшая школа, 1998. 576 с.
6. ГОСТ 27.002-2015 Надежность в технике (ССНТ). Термины и определения.
Тарабаев Ю.Н., Литвин А.Л.
A METHODICAL APPROACH TO DETERMINING THE TIME OF ENGINEERING SUPPORT MISSION IMPLEMENTATION OF EMERGENCY MANAGEMENT
BY STATISTICAL TESTING
Abstract. The article discusses the possibility of using the statistical test method to determine the time of engineering support mission implementation of emergency management. It proposes a methodology for assessing the effectiveness of the mission of engineer support. Mathematical dependencies are presented, allowing you to get an estimate of the probability of performing a mission of engineer support for a time not exceeding the specified value.
Keywords: mission of engineer support, engineering vehicles, the time of engineering support mission implementation.
Citation: Tarabaev Yu.N., Litvin A.L. A methodical approach to determining the time of engineering support mission implementation of emergency management by statistical testing // Scientific and educational problems of civil protection. 2020. No. 1 (44). pp. 3-7.
1. Wenzel E.S. Operations research: tasks, principles, methodology. M.: Nauka, Main Edition of Physics and Mathematics, 1980. 208 p.
2. Operations Research. Textbook. / Under the general editorship of Doctor of Technical Sciences BN Yurkov M .: VIA, 1990. 528 p.
3. Volynsky V.F. The effectiveness of military engineering. M .: VIA, 2000. 117 p.
4. Voskoboev V.F. Reliability of technical systems and technological risk. Part I. Reliability of technical systems (study guide). M .: LLC Publishing House Alliance, 2008, LLC Publishing House Put, 2008. 200 p.
5. Wenzel E.S. Probability Theory: A Textbook for High Schools. 5th edition is stereotyped. M.: Higher school, 1998. 576 p.
6. GOST 27.002-2015 Reliability in technology (SSTN). Terms and Definitions.
Yuri TARABAEV
Candidate of Military Sciences, Associate Professor
Associate Professor of Engineering Protection
population and territories
Civil Defence Academy EMERCOM of Russia
Address: 141435, Moscow Region, Khimki,
md. Novogorsk
E-mail: i.tarabaevQamchs.ru
Alexander LITVIN
Associate Professor
engineering protection of the population and territories Civil Defence Academy EMERCOM of Russia Address: 141435, Moscow Region, Khimki, md. Novogorsk E-mail: al.litvinQamchs.ru
References
