CC BY
28
ПРОБЛЕМЫ РАЗВИТИЯ ГРАЖДАНСКОЙ ОБОРОНЫ И ЗАЩИТЫ НАСЕЛЕНИЯ
УДК 351.862.4; 629.7.017.3
МОДЕЛИ ОРГАНИЗАЦИЙ ЖИЗНЕОБЕСПЕЧЕНИЯ НАСЕЛЕНИЯ
В.Ф. Воскобоев
доктор технических наук, профессор,
Заслуженный деятель науки РФ, профессор
кафедры устойчивости экономики
и систем жизнеобеспечения
Академия гражданской защиты МЧС России
Адрес: 141435, Московская обл., г. Химки, мкр. Новогорск
E-mail: [email protected]
Аннотация. В статье рассматриваются модели типовых структур организаций жизнеобеспечения населения. Представлены соотношения, позволяющие оценивать как полную, так и частичную устойчивость их функционирования.
Ключевые слова: организация, жизнеобеспечение, устойчивость функционирования, модель жизнеобеспечения.
Цитирование: Воскобоев В.Ф. Модели организаций жизнеобеспечения населения // Научные и образовательные проблемы гражданской защиты. 2017. № 4 (35). С. 73-77.
При анализе устойчивости функционирования организаций, необходимых для выживания населения, существенным элементом является рассмотрение их структурного построения. Подобный анализ связан, прежде всего, с построением модели таких организаций, причём модель должна учитывать возможность влияния факторов как ЧС, так и военных конфликтов или последствий этих конфликтов.
Целью настоящей работы является построение моделей типовых структур организаций жизнеобеспечения населения, обеспечивающих получение оценок как полной, так и частичной устойчивости, в том числе и в условиях ЧС и (или) военных конфликтов.
В настоящее время можно выделить следующие типовые структуры организаций:
1. Единичный объект;
2. Совокупность объектов, представляющих собой группу объектов, выполняющих независимо самостоятельно одну или несколько требуемых для организации функций;
3. Совокупность объектов, выполняющих требуемые функции при иерархическом взаимодействии этих объектов
Примерами таких структур являются: для структуры №1:
— источник тепловой энергии - устройство, предназначенное для производства тепловой энергии [1];
— газоперекачивающий агрегат единой системы газоснабжения.
для структуры Же 2:
— группа скважин добычи газа, совместная работа которых обеспечивает требуемый объём газа для последующей перекачки.
для, структуры Же 3:
— тепловая сеть, представляющая собой совокупность устройств (включая центральные тепловые пункты, насосные станции), предназначенные для передачи тепловой энергии теплоносителя от источников тепловой энергии до тепло-потребляющих установок [1].
Условно схему функционирования единичного объекта можно графически представить следующим образом (Рисунок 1):
201Г4(35)
Рисунок 1 Единичный объект
На Рисунке 1 обозначено:
- внешние условия для г-го объекта; {^гз } — набор выполняемых г-ым объектом функций ] = 1,... для каждого конкретного объекта г. Общее количество функций ^ для разных объектов будет различным. Пунк-
тиром обозначена граница организации.
В случае если организация содержит совокупность К независимых объектов, то схема функционирования представляется в следующем виде (Рисунок 2).
К} {¿У
Рисунок 2 Группа объектов
На каждый к-ът объект воздействует свой набор внешних условий (-)к и каждый объект выполняет свою совокупность функций
{ркз } , 3 = 1 ,...,Л.
При иерархической структуре организации, необходимой для выживания населения,
элемент схемы функционирования представляется в следующем виде (Рисунок 3). В представленной схеме на каждый г-ый объект верхних) уровня замыкается функционирование Б объектов низшего уровня.
.л ,]=1......и ,]=!,..., ]5
Рисунок 3 Элемент иерархической структуры
Предполагается, что на каждый объект воздействует свой набор внешних условий (•). Объект верхнего уровня г выполняет набор функций {Р^,] = 1,..., <1^, Б объектов нижнего уровня - свои наборы ,] = 1,..., <13].
Сформулируем условия устойчивого функционирования для каждого варианта структуры организации.
Пусть событие А¿, г = 1,п означает, что г-ый единичный объект устойчиво функционирует, т. е. выполняет заданные функции в создавшихся внешних условиях. Здесь термин «заданные функции» понимаются в широком смысле - производимая продукция, оказание услуг, т. п.
Если это событие связано с одновременным выполнением всех функций этого объекта, то
Аг = П (1)
3 = 1,
если имеет место соотношение вида
Л = П ^ (2)
3 = 1, 3 = ь
то это означает условие частичной устойчивости г-го объекта, при котором не выполняется к-ая функция. Например, пусть источником энергии является теплоэлектростанция, при функционировании которой производство электрической энергии связано с производством тепловой энергии. Условием устойчивого функционирования такого объекта является одновременно производство как тепла, так и электроэнергии. В этом случае ^ = 2, а условие (1) примет вид:
^г = Ъг р| ^2, (3)
где Рц - выполнение функции производства тепла;
Р%2 — выполнение функции производства электроэнергии.
Если, например, Рц = 0, т. е. тепло не производится, то частичная устойчивость теплоэлектростанции примет вид:
Аг = Рг2.
В случае группы объектов (Рисунок 2) пусть событие Ао означает, что организация, необходимая для выживания населения, функционирует устойчиво. Тогда в силу предположения независимости К объектов этой организации
к
Л = П (4)
к= 1
Подставляя (1) в (4), получим К Л
^0 = П П (5)
к=13=1
Из выражения (4) следует, что такая организация будет функционировать устойчиво, если одновременно выполняются все функции для заданной группы объектов. Для организации вида (Рисунок 2) можно сформулировать условие частичной устойчивости. В этом случае выражение (4) примет вид:
к
л = П (6)
к, к=т
которое означает, что т-ый объект не выполняет свои функции и поэтому исключён из рассмотрения.
Рассмотрим схему (Рисунок 3). Устойчивое функционирование з-го объекта будет реализовано только в случае, если одновременно устойчиво функционируют как г-й объект верхнего уровня, так и объект в. Формально условие совместного устойчивого функционирования записывается в следующем виде:
Вгз = А, р| А8, (7)
где Аг] А3 - события, заключающиеся в устойчивом функционировании объектов г и в, соответственно. Подставляя в (7) выражение (1) и, учитывая соответствующие индексы, получим:
" Ji " Js
Bis = f]Fl3 n f]FS3
J=i J=i
где Bis ~ событие совместного устойчивого функционирования объектов ins.
2017'4(35)
' -к 5
Вг = п ^ п п ^
^=1 8=1 _з=1
По аналогии можно записать условия устойчивого функционирования для каждой ветви структуры (Рисунок 3).
В этих выражениях общим членом будет условие устойчивого функционирования объекта верхнего уровня г. Тогда для структуры (Рисунок 3) получим:
(9)
где Вг - событие, заключающееся в устойчивом функционировании иерархической структуры Рисунок 3.
Рассмотрение в качестве базовой структуры двухуровневой системы не снижает общности подхода, т. к. такие двухуровневые системы могут быть использованы как основные элементы (модули) при анализе более общих многоуровневых систем.
Таким образом, из рассмотрения типовых структур организаций следует, что устойчивое функционирование будет обеспечено для любой структуры, если будут выполняться все требуемые функции на каждом уровне (для каждого объекта). Нарушение этого условия приведут либо к частичной устойчивости, либо к полному нарушению устойчивости в случае невыполнения всех функций объекта верхнего уровня в иерархической структуре.
Из выражений (5), (6), (9) вытекает способ получения оценки устойчивого функционирования организации.
Выберем в качестве показателя устойчивого функционирования г-ой организации вероятность устойчивого функционирования за заданный интервал времени [0, т] Ра% .
Тогда для организаций, представляющих собой единичный объект, оценка
как
РаМ = П рЗ (V ,
3 = 1
(10)
где Р] (¿) - вероятность выполнения ^'-той функции.
В случае, если организация представляет собой группу объектов, вероятность устойчивого функционирования может быть получена
к Jk
ра0 (1) = ПП ръ (V, к=\1=1
(11)
где Р/у - вероятность выполнения ^'-ой функции к-ым объектом.
Для иерархической структуры на основе (9) для г-го уровня получим
5 к зк
рВг (1) = ППП (1), (12) 8=1к=11=1
где Рг31к ~ вероятность выпол нения ^'-ой функции объектом системы на уровнях г и
В [2] было получено выражение для вероятности устойчивого функционирования объекта, связывающего собственные характеристики объекта и показатели вспомогательных систем:
Р (1) = К(1) ■ + (1 - Б) ■ Р(1%) ■ Р (1*в)
(13)
где К(Ь) - вероятность безотказной работы объекта;
И — достоверность определения технического состояния объекта;
Р (¿3), Р ) - функции распределения суммарного времени ¿з срабатывания системы защиты и диагностирования и времени восстановления Ьв',
¿3, Рв - максимально допустимые с точки зрения обеспечения устойчивости функционирования объекта значения времени ¿з и Ьв соответственно.
Выражение (13) позволяет учесть влияние факторов, обусловленных военными конфликтами. Как правило, воздействие таких факторов приводит к появлению разрушений, уничтожению или существенным повреждениям элементов объектов жизнеобеспечения. Проводимые для восстановления функционирования мероприятия будут существенно отличаться от действий, предпринимаемых для обеспечения устойчивого функционирования в мирное время. В конечном итоге это будет сводиться к более длительным интервалам выполнения операций по обеспечению процесса
функционирования, что приведёт к уменьшению вероятности устойчивого функционирования. На этой основе возможно решение обратной задачи: определению таких интерва-
лов времени выполнения отдельных операций ¿3 и , при которых вероятность устойчивого функционирования будет иметь значение не менее требуемого.
Литература
1. Федеральный закон «О теплоснабжении» от 27.07.2010 г. № 190-ФЗ [Электронный ресурс] -Режим доступа: http://docs.cntd.ru/document/902227764 (дата обращения: 2.11.2017).
2. Воскобоев В.Ф. Рейхов Ю.Н. Структура совместной оценки устойчивости и безопасности функционирования технического объекта/ / Научные и образовательные проблемы гражданской защиты. 2013. №2. С. 6-14.
STRUCTURE OF THE METHODOLOGY OF ESTIMATION OF PROTECTION OF MAIN PRODUCTION FUNDS OF CRITICALLY IMPORTANT OBJECTS FROM THE DESTRUCTIVE FACTORS OF CONVENTIONAL MEANS OF DAMAGE
Viktor VOSKOBOEV
Doctor of Technical Sciences, Professor, Honored Scientist of Russia, Professor of the Department of Sustainabilitv of Economics and Life Support Systems Academy of Civil Defence EMERCOM of Russia Address: 141435, Moscow Region, Khimki, md. Novogorsk E-mail: [email protected]
Abstract. Discusses model structures of the organizations of life sustenance of the population. Presented connections enable to evaluate both full and partial stability of their functioning Keywords: the organization, life support, stability of functioning.
Citation: Voskoboev V.F. (2017) Modeli organizacij zhizneobespecheniya naseleniya. [Models of life sustenance of the population]. Scientific and educational problems of civil protection, no. 4(35), pp.73-77 (in Russian).
