CC BY
35
/20 Civil SecurityTechnology, Vol. 13, 2016, No. 4 (50) УДК 614.8
Методология прогнозной логико-вероятностной оценки эффективности действий по реализации управленческих решений на ликвидацию чрезвычайных ситуаций
ISSN 1996-8493
© Технологии гражданской безопасности, 2016
М.И. Фалеев, В.И. Измалков, В.А. Владимиров Аннотация
Предложены основы современного метода исследования структуры сложных систем в целях анализа и оптимизации управленческих решений при чрезвычайных ситуациях. Применение метода рассмотрено на примере ликвидации реальной чрезвычайной ситуации.
Ключевые слова: эффективность; логико-вероятностный метод; ликвидация чрезвычайной ситуации.
Methodology of Prediction Probabilistic Logic Assessment on Actions Effectiveness for Management Decisions Implementation on Emergencies Elimination
ISSN 1996-8493
© Civil Security Technology, 2016
M. Faleev, V. Izmalkov, V. Vladimirov
Abstract
The article describes bases of complex systems structure research modern method. This method implementation is considered by the example of real emergency elimination.
Key words: effectiveness; probabilistic logic method; emergency elimination.
Введение
Как известно, при решении задач по ликвидации любой ЧС, независимо от ее характера и масштаба, весьма важное значение имеет прогнозная оценка эффективности действий создаваемой группировки сил и средств.
Указанная группировка с ее органами управления может рассматриваться в системном контексте, поскольку силы и средства, в данном случае, объединены общей целью, взаимосвязями и представляют в некотором смысле единое функциональное целое. Весьма важным свойством любой системы, в том числе рассматриваемой системы сил и средств, является эффективность ее функционирования.
Эффективность в системном контексте—это комплексное операционное свойство целенаправленного процесса функционирования системы. При этом, целенаправленный процесс функционирования происходит лишь при условии эффективного управления выполнением предусмотренных принятым решением мер и действий по ликвидаций ЧС. В рамках данной статьи представлялось целесообразным рассмотреть методологию прогнозной оценки эффективности действий по реализации управленческих решений на ликвидацию ЧС, основанную на использовании ЛВМ.
1. Логико-вероятностный метод исследования структурно-сложных систем в контексте прогнозной оценки эффективности действий по реализации управленческих решений на ликвидацию чрезвычайных ситуаций
Основоположником метода в России по праву считается профессор, контр-адмирал И. А. Рябинин, создавший в Военно-морской академии научную школу логико-вероятностных исследований [1-3].
Метод находит все большее признание и широкое распространение. Он применяется и в ряде организаций МЧС России для оценки надежности и безопасности систем, в частности, в АГПС и ВНИИ ГОЧС [4,5].
По мнению авторов, ЛВМ может быть с успехом применен для исследования свойств любых сложных социотехнических систем, в том числе группировок сил и средств, создаваемых для ликвидации ЧС.
В возможности и корректности применения ЛВМ для исследования свойств систем рассматриваемых сил и средств легко убедиться, если принять во внимание следующие соображения.
Рассматриваемая группировка представляет собой систему, то есть определенную совокупность сил и средств, объединенных общей структурой и целью и может интерпретироваться как некое функциональное целое связанных и взаимодействующих элементов. Такое суждение вытекает из теории систем и системных закономерностей [6, 7].
В соответствии с действующей в МЧС России организацией, состав временной группировки сил и средств, включаемых в эту систему, определяется оперативным штабом, назначаемым для руководства ликвидацией ЧС.
Проведенный нами анализ возможностей метода дает основание полагать, что он в полной мере приемлем для прогнозной оценки эффективности действий по реализации управленческих решений на ликвидацию ЧС.
При этом, под эффективностью функционирования группировки (системы) сил и средств по ликвидации ЧС нами понимается степень соответствия управленческого решения и планируемых действий группировки возможности решения поставленной задачи в полном объеме.
В таком случае, в качестве показателя эффективности может быть использована вероятность принятия управленческого решения и действий по его реализации, обеспечивающих выполнение поставленной задачи в полном объеме.
Методологию оценки эффективности, с учетом приведенных выше соображений, представляется целесообразным построить с использованием ЛВМ. В связи с этим коротко коснемся основ ЛВМ исследования структурно сложных систем в контексте прогнозной оценки эффективности действий по реализации управленческих решений на ликвидацию ЧС.
Основное содержание элементов логико-вероятностного подхода к анализу рассматриваемого свойства группировки (системы) сил и средств можно свести к следующему:
на этапе формализованной постановки задачи (структурно-логического моделирования), предусматриваемой ЛВМ, формирование структурно-функциональной модели системы, отвечающей задаче по ликвидации ЧС, построение схемы функциональной целостности (СФЦ), применительно к исследованию эффективности функционирования системы;
описание СФЦ на языке алгебры логики, определение логического критерия функционирования системы сил и средств, реализации основных функций системы в контексте исследуемого свойства;
построение логической функции работоспособности системы, которая однозначно выражает сложное случайное событие реализации системой исследуемого свойства, а также вероятностной функции, позволяющей оценить вероятность реализации этого свойства [3].
Основной задачей исследователя, использующего этот метод в интересах оценки эффективности функционирования сил и средств, выделенных для ликвидации ЧС, является разработка и построение структурно-функциональной модели системы в виде графа и его трансформирование в схему функциональной целостности (СФЦ), выражающейся в виде функции, аргументами которой являются множество вершин графа и множество связывающих их вершин, а также выбор логического критерия функционирования системы (ЛКФ), который определяет конечный
результат проводимого исследования. Заметим, что ЛКФ—это булева функция, аргументы которой— обозначения выходных функций тех вершин, которые представляют исследуемое свойство системы.
При разработке этой модели анализируется организационно-функциональная структура создаваемой системы сил и средств, а также связей ее элементов.
Далее в разработанной модели выделяется определенное число базовых элементов, из которых составляется граф, называемый в ЛВМ схемой функциональной целостности(СФЦ). Каждый из этих элементов представляется (отождествляется) элементом, в котором реализуется определенная функция рассматриваемой системы сил и средств, происходит простое (бинарное) событие с двумя возможными исходами. Исход события называют прямым, когда он выражается в положительном явлении, и инверсным — при негативной реализации события.
Построение СФЦ является творческим процессом и может быть выполнено лицом, хорошо владеющим знаниями и практическим опытом в предметной области проводимого исследования. В рассматриваемом случае речь идет о знаниях и практическом опыте в области предупреждения и ликвидации ЧС.
Далее на основе алгебры логики осуществляется так называемое первичное структурно-логическое моделирование системы в контексте исследования интересующего свойства системы.
Причем разработку логической функции работоспособности системы, вероятностной функции и проведение необходимых расчетов по плану исследования в настоящее время представляется возможным производить с помощью специально разработанного программного комплекса ПК ACM или АРБИТР.
При этом определяются логические условия реализации выходных функций каждого элемента системы, производится логически строгое вербальное и графическое (аналитическое)описание множества элементов системы и множества условий реализации ими своих системных функций.
2. Методология логико-вероятностной оценки эффективности действий по реализации управленческих решений на ликвидацию чрезвычайных ситуаций на конкретном примере
Рассматриваемая методология логико-вероятностной оценки эффективности включает:
разработку схемы функциональной целостности модели сформированной системы сил и средств для ликвидации ЧС;
формулирование прямых случайных событий, свойственных функциональным вершинам СФЦ, то есть происходящих в элементах системы сил и средств, соответствующих этим вершинам, а также определение (в рамках проводимых расчетов иллюстративного характера—интуитивный выбор) вероятностных параметров указанных событий;
проведение расчетных операций с помощью автоматизированного программного комплекса АРБИТР.
Разработка схемы функциональной целостности
Формирование и обоснование схемы функциональной целостности и последующие исследования проведены на примере действий по ликвидации ЧС, возникшей при аварии на радиохимическом заводе Сибирского химкомбината в цехе по переработке ядерного топлива 6 апреля 1993 года.
В цехе возник взрыв, в результате которого произошли серьезные разрушения оборудования, здания цеха, а также выброс радиоактивной парогазовой смеси в атмосферу и радиоактивное загрязнение окружающей среды.
Радиоактивному загрязнению подверглась значительная территория, радиоактивное облако накрыло два населенных пункта—села Георгиевка и Черная речка. Уровни радиации на радиоактивном следе в первом из сел составляли 50 мкР/ч, во втором— 30 мкР/ч. Период полураспада обнаруженных на следе радионуклидов был относительно небольшим. Территория с уровнями радиации более 60мкР/ч имела протяженность 27 км, наибольшую ширину — 1,5 км с уровнем радиации более 16 мкР/ч — соответственно 28 и 6 км.
На место аварии прибыла комиссия ГКЧС России во главе с заместителем председателя Госкомитета В. А. Владимировым (одним из авторов данной статьи), которая через созданный оперативный штаб осуществляла общее руководство и координацию действий сформированной группировки сил и средств по ликвидации возникшей ЧС. В ее работе приняли участие представители Минатома России, Минздрава России, МПР России, Росгидромета и других ведомств.
Следует отметить, что по результатам анализа и оценки сложившей обстановки и прогноза ее развития, вопрос об укрытии людей в защитных сооружениях и эвакуации их из зоны загрязнения не ставился. Из населенных пунктов, оказавшихся на следе радиоактивного облака, были вывезены только дети дошкольного возраста.
Как уже отмечалось, схема функциональной целостности системы строится путем вербального и графического описания в совокупности двух множеств: множества элементов, выделенных в исследуемой системе сил и средств по ликвидации ЧС, и множества условий реализации элементами своих системных функций. При этом выделенные элементы должны иметь наименования, соответствующие реальным объектам системы. В соответствии с этим положением, в системе сил и средств по ликвидации ЧС в качестве элементов могут быть выделены силы и средства: выявления обстановки в районе ЧС; анализа и оценки обстановки; принятия управленческих решений; ликвидации ЧС.
Эти элементы могут рассматриваться в качестве подсистем исследуемой системы. В этом случае в каждой из подсистем выделяются функциональные
элементы, которые условно могут быть названы элементами второго уровня. Все выделенные подсистемы можно включить в единое множество элементов системы. Каждый элемент множества наделяется вполне определенной функцией.
Методология разработки схемы функциональной целостности модели системы сил и средств, привлекаемых к решению задач по ликвидации ЧС, предусматривает учет двух следующих важных допущений принятых в ЛМВ (5).
Во-первых, каждый функциональный элемент системы может находиться в одном из двух несовместимых состояний (например, правильное или неправильное выполнение заданной функции), т.е. имеет место бинарность случайного события, которое реализуется в элементе.
Во-вторых, независимость в совокупности всех выделенных бинарных событий, означающая, что вероятностные параметры случайных событий на функциональных элементах являются независимыми, т.е. не изменяются в зависимости от того, выполняют или не выполняют свои функции другие элементы.
Рассмотрим вербальное и графическое представление схемы функциональной целостности рассматриваемой системы.
В самом общем виде образуемая определенной совокупностью элементов системы схема функциональной целостности представляется в виде описания графа:
(X, У),
где:
X—множество отдельных элементов системы, то есть приведенных ранее подсистем группировки сил и средств;
У — множество условий реализации элементами своих системных функций.
Для графического представления схемы функциональной целостности модели системы рассматриваемых сил и средств будем использовать следующие понятия и обозначения:
1) Функциональные вершины, изображающие на графе СФЦ элементы системы в виде кружка с номером элемента внутри его. Система разделяется на определенное число Н элементов 1, 2,..., Н, каждый из которых при моделировании представляется простым (бинарным) событием с двумя возможными исходами: прямым и инверсным (противоположным по смыслу).
2) Фиктивные вершины, служащие для расширения возможностей графического представления сложных логических связей, введения дополнительных условий для реализации функций тех или иных элементов системы.
3) Ребра (дуги), соединяющие вершины в СФЦ. Они могут быть дизъюнктивными и конъюнктивными.
Напомним, что дизъюнкция в алгебре логики — это логическое сложение, конъюнкция—логическое умножение. Дизъюнктивные и конъюнктивные дуги графически отображают приведенные ниже виды информации.
Дуга, исходящая из функциональной вершины (прямая выходная дуга) служит для выражения логической связи с вершиной, в которую она направлена, а также в некотором смысле и условий, необходимых для реализации (выполнения) выходной функции обеспечиваемого элемента. Имеется в виду, что указанные условия по существу определяются некоторой совокупностью логических связей.
Дуга, исходящая из обеспечивающей вершины и заходящая в рассматриваемую функциональную вершину, обозначает одно логическое условие обеспечения реализации выходной функции рассматриваемой функциональной вершины.
Используя рассмотренные понятия, характеристику аварии, возникшей ситуации и действий комиссии ГКЧС России, представляется возможным составить схему функциональной целостности модели группировки (системы) сил и средств по ликвидации ЧС.
Эта схема приведена на рисунке. Цифрами в кружках обозначены номера функциональных вершин, то есть функциональных элементов рассматриваемой системы.
Рис. Схема функциональной целостности модели системы сил и средств, решавших задачи по ликвидации ЧС
Прямые случайные события на функциональных вершинах в подсистемах СФЦ
1. Подсистема выявления обстановки в районе ЧС. Прямое случайное событие: достоверное выявление обстановки в районе ЧС.
2. Подсистема анализа и оценка обстановки. Прямое случайное событие: формулирование выводов из оценки обстановки, отражающих сложившиеся реалии.
3. Подсистема подготовки предложений на принятие управленческого решения по ликвидации ЧС. Прямое случайное событие: предложения разработаны с учетом сложившейся обстановки и отражают оптимальный вариант применения выделенных сил и средств.
4. Основная подсистема управления (основной пункт управления) ликвидацией ЧС. Прямое случайное событие: решение на ликвидацию ЧС соответствует реалиям и обеспечивает выполнение задачи в полном объеме.
5. Резервная подсистема управления (резервный пункт управления) ликвидацией ЧС. Прямое случайное событие: решение на ликвидацию ЧС соответствует реалиям и обеспечивает выполнение задачи в полном объеме.
6. Подсистема сил и средств, решающих основные задачи по ликвидации ЧС. Прямое случайное событие: задача по реализации управленческих решений на ликвидацию ЧС выполнена в полном объеме.
7. Подсистема информационной и информационно-интеллектуальной поддержки выполнения
частных задач, решаемых по плану ликвидации ЧС, подготовки решения на действия по ликвидации ЧС, а также действий подсистемы сил и средств при ликвидации ЧС. Прямое случайное событие: по своему содержанию и объему соответствует потребностям избирательно поддерживаемых сил и средств.
8. Подсистема анализа и оценки управленческого риска действий подсистем 1 и 2. Прямое случайное событие: управленческий риск не превышает установленного, нормированного по отношению к ПДУ, значения.
9. Подсистема анализа и оценки управленческого риска действий подсистем 3,4 и 5. Прямое случайное событие: управленческий риск не превышает установленного, нормированного по отношению к ПДУ, значения.
10. Вывод результатов: эффективность управленческого решения на ликвидацию чрезвычайной ситуации —это вероятность принятия управленческого решения и действий по его реализации, обеспечивающих решение поставленной задачи в полном объеме.
Примечание: № 1-9—функциональные вершины, № 10—фиктивная вершина, не отражающая функциональных свойств системы.
Проведение расчетных операций с помощью автоматизированного программного комплекса АРБИТР
В качестве исходных данных, вводимых в программный комплекс для проведения расчетов, в соответствии с рассматриваемой методологией использовались:
схема функциональной целостности, приведенная на рисунке;
вероятностные параметры простых бинарных событий, происходящих на функциональных вершинах.
Ниже приведена таблица, в которой содержатся исходные данные по статической вероятности бинарных событий с прямым (положительным) исходом и результаты полученных при расчетах показателей значимости каждого из элементов систем с точки зрения их вклада в исследуемое свойство.
Таблица
Номер вершины СФЦ Вероятность прямого случайного события Показатель значимости элемента
1 0,9 0,68185
2 0,95 0,64596
3 0,87 0,70536
4 0,92 0,049409
5 0,92 0,049409
6 1,0 0,61367
7 0,95 0,64596
8 0,95 0,64596
9 0,92 0,66703
10 1,0 0,61367
Исходные данные по вероятностным параметрам и результаты оценки
значимости элементов системы
Итоговый результат:
Вероятность реализации логического критерия функционирования системы, т.е. вероятность принятия управленческого решения и действий сил и средств на его реализации, обеспечивающих решение поставленной задачи на ликвидацию ЧС в полном объеме равна 0,613665895608 или округленно Р = 0,61.
Примечания к таблице:
1. Предполагается, что вероятностные случайные события, являющиеся исходными данными для расчетов, определены экспертным методом.
2. Показатели значимости элементов системы, полученные при расчетах, могут быть использованы для анализа и оценки качества ее структурных звеньев и внесения соответствующих изменений в рассматриваемую систему.
Полученные результаты прогнозной оценки эффективности подвергаются анализу с учетом рекомендации, отмеченной во втором примечании. В случае, когда величина показателя эффективности ниже требуемого значения, могут быть приняты меры по повышению вероятностных параметров простых случайных событий и повышению значимости определенных элементов системы.
Выводы
1. Из результатов проведенного исследования вытекает возможность и целесообразность применения логико-вероятностного подхода как для прогнозной оценки эффективности действий системы сил и средств при решении задач по ликвидации ЧС, так и для анализа реального применения сил и средств.
2. С учетом полученных результатов, представляется возможным вносить корректуру, касающуюся состава привлекаемых сил и средств, и методом последовательных приближений добиваться нужного результата по эффективности и значимости элементов системы.
3. Представляется, что метод может применяться и в других случаях, связанных с действиями формирований МЧС России, которые могут рассматриваться в системном контексте.
Литература
1. Рябинин И. A. Надежность и безопасность структурно-сложных систем. СПб.: Политехника, 2000.
2. Можаев А.С., Демидов Ю.Ф. Алгоритмические основы технологии автоматизированного структурно-логического моделирования в задачах системного анализа надежности безопасности и риска // Труды Международной научной школы МА БР-2002. СПб.: ГОУ ВПО «СПб ГУАП», 2002.
3. Можаев А.С. Общий логико-вероятностный метод анализа надежности структурно-сложных систем. СПб.: Военно-морская академия, 1988.
4. Измалков В. А. Методические основы оценки надежности си-стемы-112: доклад // Материалы научно-практической конференции «Комплексная безопасность». M., 2013.
5. Федоров А.В., Семериков А.В., Лебедева М.И. Материалы XX Научно-практической конференции «Системы безопасности». М., 2011.
6. Прангишвили И.В. Системный подход и общесистемные закономерности. М.: СИНТЕГ, 2000.
7. Прангишвили И. В., Бурков В. Н., Горгидзе И. А., Джава-хад-зе Г. С., Хурадзе Р. А. Системные закономерности и системная оптимизация. М.: СИНТЕГ, 2004.
Сведения об авторах
Фалеев Михаил Иванович: к. полит. н., Федеральное казенное учреждение «Центр стратегических исследований гражданской защиты МЧС России», начальник центра. 121352, Москва, ул. Давыдковская, 7. E-mail: csi430@yandex.ru
Измалков Владимир Иванович: д. т. н., проф., засл. деятель науки РФ, Федеральное казенное учреждение «Центр стратегических исследований гражданской защиты МЧС России», гл. н. с.
121352, Москва, ул. Давыдковская, 7. E-mail: csi430@yandex.ru
Владимиров Виктор Алексеевич: д. т. н., проф., засл. деятель науки РФ, Федеральное казенное учреждение «Центр стратегических исследований гражданской защиты МЧС России», гл. н. с. 121352, Москва, ул. Давыдковская, 7. E-mail: csi430@yandex.ru
Основные издания ФГБУ ВНИИ ГОЧС (ФЦ)
Продолжение. Начало на с. 13, 19.
Авторы, название URL
Молчанов В.П. и др. Риски чрезвычайных ситуаций в Арктической зоне Российской Федерации. Монография elibrary.ru/item.asp?id=17085718
Акимов В.А. и др. Актуальные вопросы предупреждения чрезвычайных ситуаций. Научно-методическое издание elibrary.ru/item.asp?id=15549671
Акимов В.А. и др. Подготовка и аттестация научных и научно-педагогических кадров в системе МЧС России. Учебно-методическое пособие. Изд. 2-е, переработанное и дополненное elibrary.ru/item.asp?id=18203569
Акимов В.А. и др. Информационно-коммуникационные технологии обеспечения безопасности жизнедеятельности. Монография elibrary.ru/item.asp?id=15017754
Акимов В.А. и др. Введение в статистику экстремальных значений и ее приложения. Монография elibrary.ru/item.asp?id=15549489
Акимов В.А. и др. Опасные гидрометеорологические явления на территории России. Монография elibrary.ru/item.asp?id=15017838
Цаликов Р.Х. и др. Оценка природной, техногенной и экологической безопасности России. Монография elibrary.ru/item.asp?id=15017860
Цаликов Р.Х. и др. Междисциплинарные исследования проблем обеспечения безопасности жизнедеятельности населения в современных условиях. Техногенные катастрофы и проблемы безопасности. Москва, 18-20 апреля 2007 г. Сборник трудов конференции elibrary.ru/item.asp?id=23536413
Воробьев Ю.Л. и др. Цунами: предупреждение и защита. Монография elibrary.ru/item.asp?id=23535962
Акимов В.А. и др. Катастрофы и безопасность elibrary.ru/item.asp?id=23535998
Воробьев Ю.Л. и др. Стратегические риски России: оценка и прогноз. Монография elibrary.ru/item.asp?id=23355961
Акимов В.А. и др. Наука и стратегия на службе безопасности. Центру стратегических исследований гражданской защиты МЧС России 10 лет elibrary.ru/item.asp?id=23536336
Продолжение на с. 44.
Information about authors
Faleev Michael I.: PhD in Political Science, Federal state institution "Center for Strategic Studies, the Russian Emergencies Ministry Civil Protection", Center Head. 121352, Moscow, str. Davydkovskaya, 7. E-mail: csi430@yandex.ru
Izmalkov Vladimir I.: Dr. Sci. Tech, prof., Honored Scientist of the Russian Federation, Federal state institution "Center for Strategic Studies, the Russian Emergencies Ministry Civil Protection", Chief Researcher. 121352, Moscow, str. Davydkovskaya, 7. E-mail: csi430@yandex.ru
Vladimirov Victor A.: Dr. Sci. Tech, prof., Honored Scientist of the Russian Federation, Federal state institution "Center for Strategic Studies, the Russian Emergencies Ministry Civil Protection", Chief Researcher. 121352, Moscow, str. Davydkovskaya, 7. E-mail: csi430@yandex.ru
