Моделирование и оптимизация программы повышения уровня техногенной безопасности региональной социально-экономической системы Текст научной статьи по специальности «Математика»

о тревожной ситуации и необходимости поиска новых и совершенствования существующих методов по их предотвращению.

Одним из таких методов на сегодняшний день является система управления рисками включающая в себя все имеющиеся риски в сфере дорожного движения, такие как риск организаций, осуществляющих грузовые и пассажирские перевозки, риск управляющих автомобильными дорогами, железнодорожными переездами и другими дорожными сооружениями, риск медицинских организаций, риск учебных организаций (осуществляющих подготовку водителей), риск владельцев дорог и транспортных средств и т.д.

Лишь с оценкой подверженности всем видам рисков дорожного движения возможно минимизировать вероятность возникновения ДТП, а также тяжелых последствий (гибели и травматизма людей) в результате ДТП.

Список использованной литературы

1. «Банк данных учета дорожно-транспортных происшествий и лиц, в них пострадавших» Министерства внутренних дел Республики Казахстан.

2. Сайт Агентства по статистике Республики Казахстан www. stat.gov.kz

3. Брушлинский Н.Н., Соколов С.В., Клепко Е.А., Белов В.А., Иванова О.В., Попков С.Ю. Основы теории пожарных рисков и ее приложения. Академия ГПС МЧС России, Москва, 2012. - 28 с.

4. Закон Республики Казахстан от 17 апреля 2014 года № 194 «О дорожном движении».

МОДЕЛИРОВАНИЕ И ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОГРАММЫ ПОВЫШЕНИЯ УРОВНЯ ТЕХНОГЕННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ РЕГИОНАЛЬНОЙ СОЦИАЛЬНО-ЭКОНОМИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ

И.А. Чуб, начальник кафедры, д.т.н., профессор В.М. Попов, проректор, к.т.н., доцент Национальный университет гражданской защиты Украины,

г.Харьков

При решении задачи обеспечения техногенной безопасности территорий и населения необходимо учитывать постоянное повышение требований к системе гражданской защиты как по ее составу так и к качеству управления [1,2], наличие дефицита финансовых и материальных ресурсов государства и предприятий, высокий износ основных фондов

территориальных (региональных, местных) подсистем гражданской защиты и предприятий.

Одним из этапов управления является определение текущего уровня техногенной безопасности региона и решение двух взаимосвязанных задач: разработка стратегии повышения уровня техногенной безопасности, а также обеспечение текущего уровня безопасности региона с учетом фактора старения основных фондов предприятий, ухудшения состояния инженерной инфраструктуры городов, понижения рекреационных способностей региона.

Решение этих задач, как правило, осуществляется в рамках многоэтапных программ обеспечения безопасности в региональных социально-экономических системах.

Различным аспектам оценки и обеспечения техногенной безопасности потенциально опасных объектов (ПОО), посвящено множество научных публикаций. В работе [3] обсуждается переход от концепции «абсолютной» безопасности к концепции «приемлемого» риска. Вопросы создания формальных средств оценки эффективности региональной системы гражданской защиты как целенаправленной системы изучались в [4-6].

Модели разработки многоэтапных программ обеспечения безопасности в региональных системах и методы решения соответствующих оптимизационных задач рассматривались в работах В. Н. Буркова, А. Ф. Грищенко [7], А.И. Хлытчиева [8] и других авторов.

Анализ этих и других публикаций показывает, что инструментальные средства математического моделирования и решения задачи повышения уровня техногенной безопасности региона в условиях ограниченных ресурсов развиты недостаточно. Это объясняется сложностью параметрической идентификации задачи в силу ее большой размерности, наличия неформализованных данных, экспертной информации и, следовательно, комбинаторной сложностью.

В настоящее время не существует универсальной методики оценки уровня техногенной безопасности ПОО. Такая ситуация обусловлена большим количеством и разнородностью ПОО, характеризующихся собственными множествами свойств и параметров, а также опасных факторов чрезвычайных ситуаций (ЧС), возникновение которых на ПОО является наиболее вероятным. Техногенная безопасность - это понятие многофакторное, оно включает, по крайней мере, пожарную безопасность, а также химическую, радиационную и другие виды безопасности.

В основу всех имеющихся методик оценки техногенной безопасности объектов положена концепция определения численных значений критериев техногенной безопасности ПОО, которые характеризуют влияние опасных факторов техногенной ЧС на человека и окружающую среду, а также опасность уничтожения или повреждения

материальных ценностей.

Рассмотрим регион, в котором расположено конечное множество N предприятий - объектов повышенной опасности. Каждый ПОО характеризуется своим уровнем техногенной безопасности у п, п = 1,2,...,N. В общем случае уп представляет собой вектор, компоненты которого к = \,2,..., Кп, характеризуют уровни различных видов

техногенной безопасности.

Измерение уровней безопасности и риска реализации различных видов опасности может осуществляться как в качественных («низкий», «средний», «высокий») [3], так и в количественных шкалах в зависимости от предпочтений лица, принимающего решение (ЛИР). В работе используется целочисленная количественная шкала [0,1,..., М^], такая, что уровень уП безопасности к-го вида п-го ИОО связан с уровнем риска хП соотношением хП + уП = Мк тах. Пусть при этом отсутствие к-го вида опасности на ИОО означает ук = Мк тах.

Тогда скалярная оценка у п общего уровня безопасности ИОО представляется как:

Уп = * т\ Ук ■ (1)

Таким образом, использование скалярной оценки уровней уп, п = 1,2,.. техногенной безопасности множества ПОО региона позволяет построить интегральную оценку техногенной безопасности региона в виде аддитивной функции

у=£Л Уп, (2)

п =1

гдеА = {Л,Л.....Ддд} - вектор оценок значимости каждого из N

предприятий для региона.

Имеет место следующая двухкритериальная задача: необходимо определить Т-этапную программу повышения уровня техногенной безопасности региона до требуемой величины Уорр с минимальными затратами.

Отметим также следующие особенности рассматриваемой задачи.

Начальные уровни безопасности различных предприятий могут быть различными:

- затраты на повышение уровня безопасности п-го ИОО с величины у п = П до значения уп = j в период t составляют (I) единиц;

- затраты С'п (/) на поддержание достигнутого уровня у п = П безопасности ИОО не являются постоянными как в силу необходимости учета инфляционных процессов, так и в силу амортизационных расходов, необходимых для компенсации физического и морального износа

основных фондов предприятий;

- общая сумма затрат для каждого периода t ограничена Zfon.

С учетом вышеприведенных особенностей задача такова: составить Т-этапную программу повышения уровня безопасности региона до максимально возможной величины Ymax в рамках выделяемого по этапам финансирования Zдоп = {Zf^, Zgon,..., Zgon }.

Предположение 1. В течение периода времени [t, (t+1)] повышение безопасности n-го ПОО может осуществляться не более, чем на один уровень.

Замечание 1. Величина затрат С'п (t), S^ (t) может быть задана только

для первого периода программы обеспечения техногенной безопасности, а затем индексироваться в соответствии с уровнем инфляции г. В общем

случае, индекс инфляции представляет собой вектор r = {r: ,....,rr |.

В условиях Предположения 1 матрица Sn (t) является верхней треугольной. Элементы затрат Cln(t) располагаются на главной диагонали матриц Sn(t), п = 1,2,...,N.

Элементы матриц затрат в следующие моменты времени выполнения программы определяются по правилу Sj{ (t) = (1+rt) • Sj{ (t — 1). На основании Предположения 1 достаточно заполнить наддиагональные элементы матриц Sn (t).

Предлагаемый подход к решению задачи основан на ее представлении в виде ряда подзадач с функциями цели и ограничениями более простого вида, соответствующими этапу t выполнения программы. При этом значения компонент вектора y формируются последовательно в соответствии с выполняемыми итерациями.

Таким образом, t-я итерация метода имеет вид:

1. Решение дискретной оптимизационной задачи

N

x* = arg max F(x) = arg max X Xn (yfn +xn), (3)

xeDt xeDt n=1

где Nt - количество компонент вектора y, удовлетворяющих неравенству yn < Mmax, область допустимых решений Dt задается ограничениями

N

X {(1—xn )Cnyn (t)+Xn Syn (yn+1)(t)} < Zf^, (4)

n

xn €={0,1}, n = 1,2,... Nt. (5)

2. Определение вектора y^+1 = yfn + xn.

3. Если для некоторого индекса n • yl+l = Mmax, то N j = Nt — 1. Этот факт означает, что предприятие n достигло заданного уровня

безопасности, поэтому на следующих этапах решения для п-го ПОО учитываются только затраты Сп (/).

4. Определение соответствующих значений затрат + 1) = (1+г)• 81 (г) и Оп(г + 1) = (1+г()-Оп(г).

5. Переход к следующей итерации г = г + 1, г < Т.

Функция цели Г(х) в выражении (3), для конкретного этапа решения,

N

содержит константу К = ^ЛГ!у„ и может быть записана в более простом

п=1

N

виде: F (х) = X + К).

п=1

Оптимизационная задача (3)-(5) относится к классу задач булевого программирования, оптимизационный ее метод решения основан на применении аддитивного алгоритма Балаша [3], позволяющего уже на первых шагах решения найти вектор х*, близкий к глобально-оптимальному.

Правила построения частичного решения основаны на следующих особенностях оптимизационной задачи (3)-(5):

1. Задача имеет только одно ограничение, при этом все коэффициенты функции ограничения при неизвестных переменных больше нуля.

Таким образом, изменение значения неизвестной хп с 0 до 1 увеличивает левую часть неравенства (7) на величину

{5у,() _ суг (I)} >0.

2. Функция цели (4) аддитивна, поэтому в целях упрощения процесса решения допускает упорядочение слагаемых Апхп по

уменьшению коэффициентов Ад.

Следовательно, в качестве нижней оценки Fo>pг (х) оптимального

значения функции цели задачи можно принять величину F8pt (х) = ^Ап хп,

п=1

где ^ - количество переменных хп, значения которых равны 1, причем

(у"+1)(г) _ суг (0} < 2д°п.

п=1

Список использованной литературы

1. Белов П.Г. Теоретические основы системной инженерии безопасности / П.Г. Белов. - М.: МИБ СТС, 1996 - 424 с.

2. Бурков В.Н. Задачи оптимального управления промышленной безопасностью/ В.Н. Бурков, А.Ф. Грищенко, О.С. Кулик. - М.: ИПУ РАН,

2000. - 70 с.

3. Бурков В.Н. Экологическая безопасность / В.Н. Бурков, А.В. Щепкин. - М.: ИПУ РАН, 2003. - 92 с.

4. Чуб И.А. Модель адаптивной системы техногенной безопасности региона / И.А. Чуб, М.В. Новожилова, В.М. Попов // Системи обробки шформацп. 2012. - Вип. 6 (104). - С. 248-252.

5. Чуб И.А. Концептуальное представление системы техногенной безопасности региона / И.А. Чуб, М.В. Новожилова, В.М. Попов // Системи обробки шформацп. 2012. - Вип. 9(107). - С. 201-205.

6. Левтеров О.А. Оцшка небезпеки населення регюшв Украши як критерш ефективност державно!' системи цившьного захисту / О.А. Левтеров, Д.В. Олшник, В.В. Тютюник, Р.1. Шевченко // Проблеми надзвичайних ситуацш. 2010. - № 12. - С. 92-103.

7. Бурков В.Н. Задачи оптимального управления промышленной безопасностью / В.Н. Бурков, А.Ф. Грищенко, О.С. Кулик. - М.: ИПУ РАН, 2000. - 70с.

8. Хлытчиев Анатолий Ильич. Методы оценки и оптимизации уровня безопасности региона: диссертация ... кандидата технических наук: 05.13.10.- Воронеж, 2005. - 111 с.

КОНФИГУРАЦИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ЦЕНТРА ПОДДЕРЖКИ ПРИНЯТИЯ

РЕШЕНИЙ ПО ПРЕДУПРЕЖДЕНИЮ И ЛИКВИДАЦИИ ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЙ

О.А. Медведев, начальник филиала А.А. Захаров, научный сотрудник Уральский филиал ФГБУ ВНИИ ГОЧС МЧС России, г.Екатеринбург

В состав автоматизированной системы АЦ ППР поддержки управления (АСПУ) должны входить следующие функциональные модули:

- подсистема наблюдения;

- подсистема связи и передачи информации из зоны ЧС (объекта АС и ДНР) на пункт управления;

- справочно-информационная и геоинформационная подсистемы;

- аналитическая (экспертная) подсистема поддержки принятия решений;

- блок администрирования и единого интерфейса системы.

Аналитическая (экспертная) подсистема поддержки принятия

решений является основным компонентом АСПУ. Установление рациональных решений осуществляется в результате применения