CC BY
69
© А.С. Олейник, 2018
Научная специальность 05.13.10 — управления в социальных и экономических системах
МЕТОДИКА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ДЛЯ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ В СИСТЕМЕ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ВАЖНЫХ ГОСУДАРСТВЕННЫХ ОБЪЕКТОВ
Александр Сергеевич Олейник, старший преподаватель кафедры управления ОВД в особых условиях, кандидат технических наук
Академия управления МВД России (125993, Москва, ул. Зои и Александра Космодемьянских, д. 8) E-mail: [email protected]
Аннотация. Рассмотрена методика использования математической модели для совершенствования принятия решений в системе обеспечения безопасности важных государственных объектов.
Разработанная в ходе исследовании методика использования математической модели для совершенствования системы физической защиты важного государственного объекта (ВГО) позволяет, помимо анализа результатов вычислительного эксперимента, оценки системы физической защиты (СФЗ) ВГО на имитационной модели функционирования ВГО, произвести выбор наиболее приемлемого варианта (стратегии) сил охраны ВГО, не учитывая ценовые показатели с использованием математической модели боестолкновений сил охраны и нарушителей.
Ключевые слова: математическая модель, моделирование, системы обеспечения безопасности, эффективность.
METHOD OF USING A MATHEMATICAL MODEL FOR IMPROVING DECISION-MAKING IN THE SYSTEM OF ENSURING SECURITY OF IMPORTANT STATE OBJECTS
Oleynik S. Alexander, senior teacher of the Department of Internal Affairs in special conditions, candidate of technical sciences
Academy of Management of the Ministry of Internal Affairs of Russia (125993, Moscow, ul. Zoya and Alexander Kosmodemyanskikh, d. 8) E-mail: [email protected]
Annotation. The article considers the methodology of using a mathematical model for improving decision making in the system of ensuring security of important state objects.
In addition to analyzing the results of a computational experiment, the method of using the mathematical model for improving the physical protection system of the VGO allows us to evaluate the VGO SPZ on the simulation model of the VGO operation, to choose the most acceptable variant (strategy) of the VGO security forces, not including price indicators using the mathematical model of the fighting security forces and violators.
Keywords: mathematical model, modeling, security systems, efficiency.
Citation-индекс в электронной библиотеке НИИОН
Для цитирования: Олейник А.С. Методика использования математической модели для совершенствования принятия решений в системе обеспечения безопасности важных государственных объектов. Вестник Московского университета МВД России. 2018;(3):301-304.
Задачи создания (синтеза) сложных систем для большинства типов систем далеки от своего окончательного решения. Это справедливо даже для сложных систем, совершенствование которых проводится многие десятилетия, и для которых теории анализа и синтеза развиты достаточно хорошо. Если, как отмечалось ранее, создание теоретических основ анализа системы физической защиты (СФЗ) находится в настоящее время в стадии развития, то теоретические основы синтеза СФЗ только начинают создаваться1.
Единственной фундаментальной работой в России по синтезу СФЗ является монография2. В силу специфики вопросов, рассмотренных в ней, и ограни-
ченного ее тиража она известна только ограниченному кругу специалистов.
С математической точки зрения, задачи создания новых и совершенствования существующих СФЗ принципиально не отличаются. В дальнейшем, говоря о синтезе СФЗ, будем понимать под ним как создание, так и совершенствование систем. В наиболее простом случае задача синтеза СФЗ представляет собой выбор
1 Олейник А. С., Абаев Л. Ч. Система физической защиты важных государственных объектов: моделирование и управление: Моногр. Академия управления МВД, 2015.
2 Олейник А. С. Методы и модели принятия решений по охране и обороне важных государственных объектов: Моногр. Академия управления МВД, 2017.
одного из нескольких вариантов подсистем обнаружения, задержки и нейтрализации. При этом СФЗ как совокупность трех вариантов выбранных подсистем должна отвечать сформулированному правилу оптимальности. Если СФЗ оценивается несколькими показателями, то выбранный вариант сочетаний подсистем будет, как правило, не оптимальным, а рациональным. Это определяется тем, что не все значения показателей эффективности в выбранной системе могут оказаться абсолютно лучшими.
Один из вариантов описания задачи синтеза СФЗ сводится, в общем случае, к следующему: необходимо синтезировать СФЗ, которая состоит из трех подсистем: обнаружения, задержки и нейтрализации, каждая из которых вносит свой вклад в эффективность системы.
Практика показала, что все-таки существует ряд объектов, где возможность получения положительного результата обусловливается конструкцией объекта, рациональным его расположением, использованием на объекте технологического процесса, обладающего про-тивоаварийной устойчивостью и функциональной безопасностью, а также правильно выбранной концепцией создания СФЗ.
Так, конструкция основных сооружений объекта должна значительно затруднять проведение акций нарушителями.
Рациональное расположение объекта, в частности, предполагает: отсутствие в непосредственной близости населенных пунктов и других важных государственных объектов (ВГО).
Сложность для нарушителей скрытно подъехать и подойти к объекту вследствие удаленности или обособленности его расположения.
Малое время прибытия сил поддержки, необходимых для нейтрализации нарушителей.
Гидрогеологические условия, затрудняющие действия нарушителей (наличие препятствий в виде заболоченной местности, водных преград, тяжелые и скальные грунты, исключающие возможность подкопа, и т.д.).
Функциональная безопасность и противоаварий-ная устойчивость технологического процесса могут позволить сократить число предметов физической защиты и уязвимых мест, а также уменьшить масштаб отрицательных последствий противоправных действий, практически исключить возможность катастрофических последствий.
Становится очевидным, что возможность создания эффективной СФЗ закладывается еще на этапе принятия решения о строительстве ВГО и на начальных этапах его проектирования.
В случаях, когда необходимо повысить эффективность существующей СФЗ, следует предварительно оценить, приведет ли совершенствование СФЗ к ожидаемому результату, если предварительно (параллельно) не модернизируется технологический процесс объекта.
На практике задача синтеза СФЗ обычно решается без использования общей теории путем экспертных опросов с последующими итерациями. Итерации позволяют согласовать требования заказчиков и предложения проектировщиков СФЗ. Проектировщики, с одной стороны, опираются на результаты АУ, а с другой, —на возможности технических средств; заказчики исходят из возможного финансирования работ.
Как уже отмечалось, направленный перебор и сравнение альтернативных вариантов СФЗ могут быть рассмотрены как частный случай или составная часть процесса оптимизации СФЗ. В том случае, когда несколько вариантов проектов системы физической защиты уже созданы, сравнение решает задачу «оптимизации» в смысле выбора лучшего варианта системы.
Сравнение систем осуществляется по двум показателям: стоимостному показателю — цене и показателю предназначения — вероятности пресечения действий нарушителя при наложении ограничений на цену называются оптимизацией по показателю эффективность/стоимость. Значимость этой процедуры как в теоретическом, так и в практическом плане не вызывает сомнений, но требует разрешения описанных трудностей и противоречий, которые возникают при ее проведении. Кроме того, на практике сравнение сложных систем только по двум показателям, оказываемся недостаточным. Во многом это определяется тем, что любые сложные системы имеют множество весьма важных и близких по значимости характеристик, не учитывать которые при выборе варианта СФЗ для ВГО нельзя. На сегодняшней день в различных ведомствах имеется ряд руководящих документов, например, которые определяют требования к совокупности характеристик СФЗ существенно более широко, чем эффективность и цена.
Разработанная в ходе исследовании методика использования математической модели для совершенствования системы физической защиты ВГО позво-
jjiiL.
-^pr-
ляет, помимо анализа результатов вычислительного эксперимента оценки СФЗ ВГО на имитационной модели функционирования ВГО, произвести выбор наиболее приемлемого варианта (стратегии) сил охраны ВГО, не учитывая ценовые показатели с использованием математической модели боестолкновений сил охраны и нарушителей.
На рисунке 1 представлена структурная схема методики использования математической модели для совершенствования системы физической защиты важных государственных объектов.
На вход нашей математической модели поступают исходные данные полученные в ходе сбора информации на объекте.
Вычислительный эксперимент на имитационной модели представляет собой серию итераций с целью получения эмпирических данных (количественных характеристик СФЗ).
Итогом будут являться надежность СФЗ ВГО и содержащий, помимо этого, индивидуальные характеристики сил защиты и нападения, план охраны и обороны, цели сил нападения и их маршруты движения. В имитационной модели маршруты движения могут задаваться либо кратчайшим маршрутом (указывается две точки начало и конец), либо прописываются вручную.
В ходе работы нами раскрыты особенности имитационной модели функционирования СФЗ объекта.
Нами создана интеграция имитационной и игровой моделей защиты важных государственных объектов от террористических угроз.
Имитационная модель используется нами с целью сбора эмпирических данных, полученных в ходе компьютерного моделирования действий сил охраны и сил нападения.
Математическая модель боевых столкновений сил охраны и сил нападения используется для нахождения наиболее приемлемого варианта сил защиты ВГО из ряда возможных для обеспечения защиты наиболее уязвимых участков СФЗ.
В эксперименте рассматривался ряд параметров для улучшения СФЗ объекта. После улучшения параметров СФЗ объекта в пределах, позволяющих правоустанавливающими документами, полученные данные были снова проиграны с помощью имитационной модели.
Статистические данные, полученные путем проведения серии прогонов, в имитационной модели были сформированы в упорядоченные матрицы. Практические результаты исследования будут сформированы в приложении.
С целью выбора наиболее приемлемых стратегий защиты и обороны ВГО была создана математическая модель боевых столкновений, основанная на аппарате теории игр.
Были рассмотрены три варианта формирования игровой модели.
Антагонистическая игра (двух лиц) с нулевой суммой. Оба игрока действуют исходя из необходимости max (min) вероятности защиты объекта.
Модель с ненулевой суммой основана на том, что у каждого из игроков имеются собственные критерии принятия решения. У сил зашиты max защиты объекта нападения, а у сил нападения max числа оставшихся в живых.
Модель «иррациональное поведение». Основана на том, что и для сил нападения, так и для сил защиты неважен не только max собственного критерия эффективности (например, вероятность защиты объекта), но и min критерия эффективности противника.
Инфологическая модель сбора информации
Вычислительный
эксперимент на имитационной модели
Анализ результатов вычислительного
эксперимента на имитационной модели методами аппарата теории игр
Анализ результатов вычислительного
эксперимента на имитационной модели методами полимодельного подхода
Сходимость мат. модели
Нет
Да
1 1
Выводы
Генерация комплексных стратегий
Рис. 1. Структурна схема математической модели для совершенствования принятия решений в системе обеспечения безопасности важных государственных объектов
-^pr-
На выходе у всех моделей имеются:
1) оптимальные вероятности применения (элементарных) стратегий, улучшения по одному аспекту;
2) цена игры (математическое ожидания выигрыша).
Результаты позволяют создавать на основе элементарных стратегий стороны защиты комплексные стратегии стороны защиты, которые также «общиты-ваются» на имитационной модели, а с помощью аппарата теории игр проверяется их эффективность.
На выходе имеем решение задачи оптимизации выбора стратегии со стороны сил защиты ВГО методом интеграции имитационного моделирования и математической модели боевых столкновений.
Методика позволяет осуществить выбор наиболее приемлемого варианта сил защиты ВГО с разными критериями, который включает сбор исходных данных на входе модели и получение статистических данных на выходе этой модели. Далее, с использованием математической модели боестолкновений, основанной на методах теории игр, применив программное обеспечение Simplex Win 3.1. и GambitNew, непосредственно осуществляется решение. Это стандартное программное обеспечение для нахождения решения
игры с нулевой суммой и в биматричных играх. Решением и будет наиболее приемлемая стратегия сил защиты ВГО, возможно комплексирование стратегий. В ходе исследования установлено, что результат в игре с нулевой суммой, биматричной игре, иррациональной игре одинаков и взаимно проверяет друг друга3.
Помимо этого, результаты теории игр так же можно проверить методами полимодельного подхода на основе теории множеств с квазиоптимальным решением.
Данная методика создана для информационно-аналитической поддержки решений в системе управления подразделениями, частями и соединениями по охране важных государственных объектов.
На рисунке 2 представлены основные компоненты информационно-технологической инфраструктуры системы управления комплексной безопасностью объектов.
Методика будет применена в центрах служебно-боевого управления (ЦСБУ) войск национальной гвардии с целью совершенствования принятия решений в системе обеспечения безопасности важных государственных объектов.
3 Олейник А.С. Методы оценки эффективности защиты критически важных объектов // Вестник экономической безопасности. 2017. № 4. С. 90—94.
Рис 2. Основные компоненты информационно-технологической инфраструктуры системы управления комплексной безопасностью объектов
