CC BY
17
УДК 005.722
ОБЩАЯ ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ОБОСНОВАНИЯ РАЦИОНАЛЬНОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ РЕСУРСОВ И НАЗНАЧЕНИЯ ЗАДАЧ В ОПЕРАТИВНОЙ ДЕЖУРНОЙ СМЕНЕ ПРИ ЛИКВИДАЦИИ ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЙ
М.В. Очередько
адъюнкт научно-исследовательского центра Академия гражданской защиты МЧС России Адрес: 141435, Московская обл., г.о. Химки, мкр. Новогорск E-mail: mik_ovQmail.ru
P.JI. Белоусов
кандидат технических наук, научный сотрудник лаборатории информационного обеспечения населения и технологий информационной поддержки РСЧС НИО НИЦ Академия гражданской защиты МЧС России Адрес: 141435, Московская обл., г.о. Химки, мкр. Новогорск E-mail: scilabQamchs.ru
A.B. Рыбаков
доктор технических наук, профессор, начальник научно-исследовательского отдела (по проблемам ГО и ЧС)
Академия гражданской защиты МЧС России Адрес: 141435, Московская обл., г.о. Химки, мкр. Новогорск
E-mail: anatoll_rubakovQmail.ru
A.A. Глушаченков
доктор исторических наук, доцент заведующий кафедрой (педагогики и психологии) Академия гражданской защиты МЧС России Адрес: 141435, Московская обл., г.о. Химки, мкр. Новогорск
E-mail: а.glushachenkovQamchs.ru
Аннотация. В статье рассмотрены возможные пути по совершенствованию организации работы оперативной дежурной смены Центра управления в кризисных ситуациях территориального органа МЧС России. Обоснована необходимость применения новых подходов к организации работы дежурной смены. Предложен способ повышения оперативности реагирования оперативной дежурной смены при ликвидации чрезвычайных ситуаций. Сформулирована научная задача, определены исходные данные, проведен выбор методов решения задачи исследования. Ключевые слова: оперативность реагирования, центр управления в кризисных ситуациях, ситуационные центры, организационная структура, назначение задач.
Цитирование: Очередько М.В., Белоусов Р.Л., Рыбаков A.B., Глушаченков A.A. Общая постановка задачи обоснования рационального распределения ресурсов и назначения задач в оперативной дежурной смене при ликвидации чрезвычайных ситуаций / / Научные и образовательные проблемы гражданской защиты. 2019. № 4 (42). С. 38-45.
Введение
Для оперативного реагирования на чрезвычайные ситуации в каждом субъекте Российской Федерации созданы ситуационные центры управления в кризисных ситуациях МЧС России (далее — ЦУКС), в которых организовано круглосуточное дежурство оперативной дежурной смены (далее — ОДС).
От времени выполнения функциональных задач операторами ОДС при ликвидации чрезвычайных ситуаций, т.е. от времени реагирования, зависит эффективность управления силами и средствами [1]. Эффективность управления оказывает непосредственное влияние на возможный размер ущерба от чрезвычайной ситуации.
Статистические данные по ущербу от ЧС за последние 5 лет [2-4] подтверждают
необходимость повышения оперативности реагирования дежурной смены при ликвидации чрезвычайных ситуаций.
В рамках проводимой государственной политики в области защиты населения и территорий от чрезвычайных ситуаций [5] для повышения оперативности реагирования на ЧС был реализован ряд мер. К таким мерам относятся:
совершенствование структуры управления — переход на трехуровневую модель управления силами единой государственной системы предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций (далее — РСЧС);
изменение регламентов реагирования, направленное на снижение нормативного времени выполнения задач.
Реализация приведенных выше мероприятий при ограничении на используемые ресурсы (штатная численность и укомплектованность ОДС остались неизменными) повлекла за собой ряд негативных последствий. В трехуровневой системе управления функционирование межрегионального уровня реагирования РСЧС обеспечено расширением полномочий территориальных органов МЧС России. Произошло увеличение круга выполняемых задач, и, как следствие, возрастание нагрузки на операторов.
Оперативные изменения в обстановке при реагировании на ЧС вынуждают ОДС работать в режиме максимальных нагрузок. Распределение этой нагрузки производится заблаговременно, без учета неоднородности привлекаемых ресурсов, т.е. не учитываются индивидуальные особенности операторов при выполнении ими задач. Совокупное влияние различных факторов делает каждую чрезвычайную ситуацию уникальной [6].
Существующая структура оперативной дежурной смены не позволяет при задержке в выполнении задач перераспределить нагрузку между операторами ОДС, поскольку разработанные технологические карты ОДС включают в себя только те разделы регламента
и задачи в них, к выполнению которых привлекается конкретный оператор. Возникновение новых задач, т.е. задач, которые не входят в технологические карты операторов, может привести к возникновению проблемной ситуации. С одной стороны, необходимо новую задачу назначить исполнителю, с другой стороны, это назначение может привести к отклонению от нормативного времени выполнения регламента.
Данная проблемная ситуация может быть разрешена за счет совершенствования существующей структуры ОДС.
Структуру ОДС можно разделить на две составляющих: организационную и функциональную. Первая составляющая определяет, каким образом распределяются полномочия и обязанности между операторами, вторая каким образом распределяются задачи и функции между операторами [7].
Структурный состав ОДС регламентируется в зависимости от характеристик субъекта РФ (площадь территории, количество населения, риск возникновения чрезвычайных ситуаций, количество потенциально-опасных объектов и др.). На рисунке 1 представлена типовая структура ОДС.
Рисунок 1 Типовая структура ОДС
Структура ОДС включает несколько функциональных групп. Разделение на группы позволяет добиться согласованности совместных действий с оперативным штабом ликвидации чрезвычайной ситуации [8].
Как правило, конкретная задача ОДС может выполняться ограниченным числом
операторов. Состав ОДС формируется различными подразделениями ЦУКС. На рисунке 2 показано, что операторы, назначаемые от одного подразделения, могут выполнять функции разных групп ОДС. Например, специалисты 4-го отдела могут входить как в группу 2, так и в группу 3.
Специалист
Рисунок 2 Организационная структура ОДС
Необходимо отметить, что эффективность функционирования дежурной смены можно оценить но двум показателям: устойчивость функционирования ОДС и оперативность реагирования. В этом случае иод устойчивостью функционирования ОДС понимается способность выполнять задачи но предназначению в условиях повышения нагрузки. Под оперативностью реагирования понимается способность выполнять задачи но предназначению за минимальное время.
Одним из способов повышения устойчи-
вости функционирования является изменение организационной структуры ОДС. Поскольку число операторов смены фиксировано, возможно изменение только функциональной составляющей, которая определяет взаимосвязи между специалистами, т.е. каким образом распределяются задачи и функции между операторами.
Взаимосвязи между специалистами можно изменить таким образом, что задачи будут назначаться не конкретному оператору, а функциональной группе ОДС (рисунок 3).
Рисунок 3 Предлагаемая структура ОДС
Способ повышения оперативности реагирования заключается в рациональном распределении нагрузки при ликвидации ЧС между операторами, т.е. в составлении оптимального расписания выполнения задач [9]. Оптимизация расписания производится для конкретной организационной структуры ОДС. Можно констатировать, что изменение структуры приведет к изменению оптимального расписания.
В данной статье объектом исследования выступает реагирование ОДС при ликвидации ЧС, предметом исследования параметры функционирования ОДС. В качестве свойств ОДС рассматриваются: организационная структура ОДС и расписание выполнения задач операторами ОДС.
Постановка задачи
Сформулируем постановку научной задачи, решение которой позволит повысить эффективность функционирования ОДС.
Введем следующие обозначения:
М = {т1,т2,... ,тг} — множество задач ОДС. Задачи дежурной смены делятся по следующим основаниям: по функции (задачи контроля, учета, оперативного управления,
планирования), по сущности (расчетные, аналитические, организационные, интеллектуальные) и по информационной иерархии (задачи с данными, задачи с информацией и задачи со знаниями) [10].
01 и О2 и — и Ор = О
множество опера-
ций. Множество задач М можно разбить на непересекающиеся подмножества Ог,г = 1,р таким образом, чтобы каждое подмножество О^ образовало операцию. Все задачи внутри операции Ог не зависят друг от друга и порядок их выполнения не имеет значения. Все операции выполняются последовательно. Другими словами, пока не будут выполнены все задачи операции О^ операция Ог+1 не будет начата.
К = {г1,г2,...,гп} — множество операторов ОДС.
Е = {в1 ,в2,...,ег} — множество функциональных взаимосвязей между операторами.
Организационную структуру дежурной смены можно представить в виде ориентированного графа С = (Е,^), где К = {г,-} — множество операторов ОДС, э = 1,п, Е = — связи между специалистами,
^ 1,г (рисунок 4).
Рисунок 4 - Граф структуры ОДС С = (К,Е)
Деятельность ОДС сводится к обработке и передаче информации, на основании которой принимаются решения но .ликвидации чрезвычайной ситуации. Каждый оператор имеет индивидуальную производительность при выполнении задач.
^ = {£к3} — производительность ОДС, которую можно представить в матричном виде (таблица 1), где каждый элемент матрицы соответствует времени выполнения ^'-ым оператором к-ой задачи, где Я = {г^ — множество операторов ОДС, ] = !,п, М = {т,к} — множество задач ОДС, к = 1,1.
Таблица 1 Производительность ОДС
Задача/Оператор Г\ Г2 Гп
т1 ¿11 ¿12 ¿1? ¿1га
Ш2 г 21 ¿22 ¿2га
тк tk2 ^к]
т ¿и ¿12 ¿1п
При ограничении на используемые ресурсы (количество операторов в смене постоянно) количество вершин Я графа С фиксировано. Связи между специалистами можно пе-
рестраивать, поэтому ребра Е графа С могут изменяться. При изменении ребер структура ОДС может принимать новый вид С = (Я,Е') (рисунок 5).
г5 * Г7
Рисунок 5 - Вариант структуры ОДС С = (Я,Е')
Тогда задача исследования может быть сформулирована следующим образом. На множестве организационных структур С=(К,Е') составить оптимальное расписание, т.е. найти такую последовательность выполнения задач операторами, чтобы время реагирования ОДС Т при ликвидации ЧС было минимальным.
где р — количество операций; .] — упорядоченные номера операторов, которым были назначены задачи г-ой операции, г = 1,р\К — упорядоченные номера задач г-ой операции. Между номерами К и .] установлено взаимно однозначное соответствие.
Для решения сформулированной научной задачи необходимо решить следующие частные задачи исследования:
разработать модель оценки влияния организационной структуры оперативной дежурной смены на устойчивость функционирования ОДС при ликвидации ЧС;
разработать алгоритм распределения ресурсов и задач между операторами ОДС при ликвидации чрезвычайных ситуаций.
Решая первую частную задачу исследования, функционирование ОДС при ликвидации ЧС можно представить случайным процессом с дискретными состояниями. Для моделирования действий и организации управления ОДС исходные данные можно представить в виде сети Петри. Классические или обычные сети Петри хорошо моделируют простые системы. Для увеличения возможностей моделирования часто используют расширения и модификации известных общепринятых вариантов сетей Петри, например, цветные сети Петри [11,121.
Решение второй частной задачи исследования связано с необходимостью распределения задач между операторами. Использование полного перебора вариантов для получения точного решения задач не рационально, так как с увеличением количества переменных (количества задач, количества исполнителей) система неравенств и время ее решения растет экспоненциально. Для решения, в большинстве случаев применяется метод ветвей и границ, позволяющий минимизировать количество проверяемых решений [13].
Решение научной задачи позволит повысить эффективность функционирования ОДС за счет распределения задач между операторами с учетом их производительности. Такой подход снизит время нахождения задачи в очереди на исполнение, в том числе при поступлении не учтенных в регламенте задач.
Решение частных задач исследования позволит разработать предложения по совершенствованию организационной структуры ОДС и но организации управления ОДС при ликвидации чрезвычайных ситуаций.
Вывод
Таким образом, создание новой организационной структуры ОДС позволит проводить распределение задач между операторами в режиме реального времени при выполнении мероприятий по ликвидации ЧС.
Составление оптимального расписания, которое адаптируется к задержкам выполнения задач и учитывает неоднородность привлекаемых ресурсов, позволит снизить время реагирования дежурной смены.
Автоматизация процесса распределения задач между операторами ОДС позволит без привлечения дополнительных должностных лиц создать благоприятные условия для качественного управления силами и средствами, привлекаемыми к ликвидации ЧС.
Литература
1. Очсрсдько М.В.. Рыбаков А.В.. Белоусов Р.Л. О результатах системного анализа оперативности реагирования центра управления в кризисных ситуациях при ликвидации чрезвычайных ситуаций // Научные и образовательные проблемы гражданской защиты. 2019. № 2 (41). С. 51-60.
2. Государственный доклад «О состоянии защиты населения и территорий Российской Федерации от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера в 2016 году» / М.: МЧС России. ФГБУ ВНИИ ГОЧС (ФЦ), 2017. 370 с.
3. Государственный доклад «О состоянии защиты населения и территорий Российской Федерации от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера в 2017 году» / М.: МЧС России. ФГБУ ВНИИ ГОЧС (ФЦ), 2018. 428 с.
4. Государственный доклад «О состоянии защиты населения и территорий Российской Федерации от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера в 2018 году» / М.: МЧС России. ФГБУ ВНИИ ГОЧС (ФЦ), 2019. 344 с.
5. Указ Президента РФ от 11 января 2018 г. № 12 «Об утверждении Основ государственной политики Российской Федерации в области защиты населения и территорий от чрезвычайных ситуаций на период до 2030 года» [Электронный ресурс]. (Доступ из справ.- правовой системы «КонсультантПлюс» (дата обращения: 06.11.2019).
6. Муравьева Е.В., Романовский В.Л. Ситуационная составляющая техносферных рисков // Известия Самарского научного центра РАН. 2012. №1-3. С. 777-778.
7. Аалст В.В., Хей К.В. Управление потоками работ: модели, методы и системы // М.: Физматлит, 2007. 316 с.
8. Методические рекомендации по организации деятельности оперативных штабов ликвидации чрезвычайных ситуаций и оперативных групп территориальных органов МЧС России, местных гарнизонов пожарной охраны (утв. МЧС России 1 ноября 2013 г. № 2-4-87-34-14) [Электронный ресурс] (Доступ из справ.- правовой системы «КонсультантПлюс» (дата обращения: 06.11.2019).
9. Зак Ю.А. Построение расписаний выполнения заданий для параллельно работающих систем машин и поточных линий // Проблемы управления. 2013. № 6. С.62-70.
10. Антюхов В.И., Остудин Н.В. Методика выявления и анализа проблемных вопросов в деятельности должностных лиц центров управления в кризисных ситуациях МЧС России // Вестник Санкт-Петербургского университета Государственной противопожарной службы МЧС России. 2016. № 1. С. 97-106.
11. Ехлаков Ю. П., Тарасенко В.Ф., Жуковский О.И., Сенченко П.В., Гриценко Ю.Б. Цветные сети Петри в моделировании социально-экономических систем / / Доклады Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники. 2013. № 3 (29). С. 83-92.
12. Мальков М.В., Малыгина С.Н. Сети Петри и моделирование // Труды Кольского научного центра РАН. 2010. № 3. С. 35-40.
13. Коновалов И.С., Остапенко С.С., Кобак В.Г. Сравнение эффективности работы точных и приближенных алгоритмов для решения задачи о покрытии множества / / Вестник Донского государственного технического университета. 2017. № 3 (90). С. 137-144.
GENERAL S ТАТЕ M ENT OF THE PROBLEM OF JUSTIFICATION OF RATIONAL ALLOCATION OF RESOURCES AND ASSIGNMENT OF TASKS IN THE OPERATION AL DUTY SHIFT IN EMERGENCY SITUATIONS
Mikhail OCHEREDKO
Adjunct Research Center
Civil Defence Academy EMERCOM of Russia
Address: 141435, Moscow Region, Khimki,
md. Novogorsk
E-mail: Mik_ovQmail.ru
Roman BELOUSOV
Ph.D(Technical), Researcher Associate of the Laboratory of Information Support of the Population and Information Support Technologies of the Research Center Civil Defence Academy EMERCOM of Russia Address: 141435, Moscow Region, Khimki, md. Novogorsk E-mail: scilabQamchs.ru
Anatoly RYBAKOV
Doctor of Technical Sciences, Professor,
Head of research department (on issues of civil defense
and emergency)
Civil Defence Academy EMERCOM of Russia Address: 141435, Moscow Region, Khimki, md. Novogorsk
E-mail: anatoll_rubakovQmail.ru
Alexey GLUSHACHENKOV
Doctor of Historical Sciences, Associate Professor Head of the department (pedagogy and psychology) Civil Defence Academy EMERCOM of Russia Address: 141435, Moscow Region, Khimki, md. Novogorsk
E-mail: a.glushachenkovQamchs.ru
Abstract.The article considers possible ways to improve the organization of the operational duty shift of the crisis management center of EMERCOM of Russia. The necessity of application of new approaches to the organization of work of duty shift is proved. A method of increasing the responsiveness of the operational duty shift in emergency situations is proposed. The scientific problem is formulated, the initial data are determined, the choice of methods for solving the research problem is carried out.
Keywords: responsiveness, crisis management center, situation centers, organizational structure, assignment of tasks.
Citation: Ocheredko M.V., Belousov R.L., Rybakov A.V., Glushachenkov A.A. General statement of the problem of justification of rational allocation of resources and assignment of tasks in the operational duty shift in emergency situations // Scientific and educational problems of civil protection. 2019. No. 4 (43). pp. 38-45.
References
1. Orechko M.V., Rybakov A.V., Belousov R.L. About the results of a system analysis of the responsiveness of the control center in crisis situations during emergency response // Scientific and educational problems of civil protection. 2019.No 2 (41). P. 51-60.
2. State report "On the state of protection of the population and territories of the Russian Federation from natural and man-made emergencies in 2016" / M.: EMERCOM of Russia. FSBI VNII GOCHS (FC), 2017. 370 p.
3. State report "On the state of protection of the population and territories of the Russian Federation from natural and man-made emergencies in 2017"/ M.: EMERCOM of Russia. FSBI VNII GOCHS (FC), 2018. 428 p.
4. State report "On the State of the Protection of the Population and Territories of the Russian Federation from Natural and Technogenic Emergencies in 2018" / M .: EMERCOM of Russia. FSBI VNII GOCHS (FC), 2019. 344 p.
5. Decree of the President of the Russian Federation dated January 11, 2018 No. 12 "On approval of the Fundamentals of the state policy of the Russian Federation in the field of protecting the population and territories from emergency situations for the period up to 2030" [Electronic resource]. (Access from sprav.-legal system "Consultant Plus"(date of treatment: 06.11.2019).
6. Muravyova E.V., Romanovsky V.L. Situational component of technosphere risks // Bulletin of the Samara Scientific Center of the Russian Academy of Sciences. 2012. No. 1-3. P. 777-778.
7. Aalst V.V., Hay K.V. Workflow management: models, methods and systems // M .: Fizmatlit, 2007. 316 p.
8. Guidelines for organizing the activities of emergency response response operations headquarters and operational groups of territorial authorities of the Ministry of Emergencies of Russia, local fire brigades (approved by the Ministry of Emergencies of Russia on November 1, 2013 No. 2-4-87-34-14) [Electronic resource] (Access from ref.- of the legal system "Consultant Plus" (date of access: November 6, 2019).
9. Zach Yu.A. Scheduling tasks for parallel operating systems of machines and production lines // Management Problems. 2013. No. 6. P. 62-70.
10. Antyukhov V.I., Ostudin N.V. Methodology for identifying and analyzing problematic issues in the activities of officials of control centers in crisis situations EMERCOM of Russia // Bulletin of the St. Petersburg University of the State Fire Service EMERCOM of Russia. 2016. No. 1. P. 97-106.
11. Ekhlakov Yu.P., Tarasenko V.F., Zhukovsky O.I., Senchenko P.V., Gritsenko Yu.B. Colored Petri nets in the modeling of socio-economic systems // Reports of Tomsk State University of Control Systems and Radioelectronics. 2013. No. 3 (29). P. 83-92.
12. Malkov M.V., Malygina S.N. Petri nets and modeling // Transactions of the Kola Science Center of the Russian Academy of Sciences. 2010. No. 3. P. 35-40.
13. Konovalov I.S., Ostapenko S.S., Kobak V.G. Comparison of the performance of exact and approximate algorithms for solving the problem of covering a set // Bulletin of the Don State Technical University. 2017. No 3 (90). P. 137-144.
