CC BY
15УДК 614.843
Сараев И. В., Бубнов А. Г., Маслов А. В., Моисеев Ю. Н., Курочкин В. Ю., Семенов А. Д.
ОБЗОР МЕТОДИК ДЛЯ ВЫБОРА ГИДРАВЛИЧЕСКОГО АВАРИЙНО-СПАСАТЕЛЬНОГО ИНСТРУМЕНТА
Проведён обзор методик, предлагающих выбор гидравлического аварийно-спасательного инструмента с помощью различных критериев. Выявлено, что большинство из них основаны на расчётах либо скорости выполнения различных операций, либо тактико-технических характеристиках оборудования и стоимости его закупки. Предложена методика рационального выбора аварийно-спасательного инструмента, использующая критерии риска потери работоспособности, апробированная на примере Ивановской области.
Ключевые слова: вероятность потери работоспособности, аварийно-спасательный инструмент, выбор, надёжность, риск гибели, ущерб.
В настоящее время наблюдается тенденция к увеличению числа техногенных аварий и катастроф, влекущих всё более тяжкие последствия. В России это обусловлено высокой степенью изношенности оборудования в большинстве отраслей промышленности.
При возникновении чрезвычайной ситуации (ЧС) работы по её ликвидации связаны с особым риском для жизни людей, в том числе и профессиональных спасателей. Это, в свою очередь, требует принятия неотложных мер по повышению готовности аварийно-спасательных подразделений, уровня их оснащённости для снижения риска отказов оборудования и повышения эффективности его работы.
Общеизвестно, что темп и эффективность спасательных работ зависит от множества факторов, поэтому выбор аварийно-спасательного устройства при ограниченных ресурсах имеет одно из первоочередных значений.
Авторами статьи [1] за основу решения подобной задачи - выбор портфеля антирисковых программ - был взят алгоритм редукции переменных для решения одномерной задачи с одним ограничением, эффективность которого подтверждена многочисленными экспериментами. Процесс решения задачи выбора в указанной работе был разбит на два этапа:
- первый - редукция переменных, ведущая к значительному сокращению размерности задачи;
- второй - определение оптимальных значений оставшихся (нередуцированных) переменных за счёт эффективного использования динамического программирования).
Следует отметить, что этапы решения такой блочной задачи весьма громоздки, поэтому авторы настоящей статьи поставили цель: предоставить аналитический обзор и обобщение суще-
ствующих методик по отбору оптимального аварийно-спасательного оборудования на примере гидравлического аварийно-спасательного инструмента (ГАСИ), а также разработку рекомендаций по решению проблемы выбора оптимального комплекта аварийно-спасательного инструмента (АСИ). Таким образом, рассмотрение вариантов и методов, с помощью которых возможен выбор нужного АСИ, отвечающего предъявляемым требованиям, авторы статьи провели, используя методики выбора ГАСИ, как наиболее часто используемого.
Обзор вариантов (методов), по мнению авторов данной статьи, следует начать со сравнительной оценки технических параметров ГАСИ, поскольку она не предполагает финансовых затрат и её можно разделить на две группы: эксплуатационные (основные) и дополнительные параметры ГАСИ [2].
Эксплуатационные (основные) параметры ГАСИ:
- количество различных операций, выполняемых одним рабочим инструментом;
- величина рабочего хода;
- длительность выполнения (время) рабочих операций;
- время подготовки к выполнению рабочих операций;
- рабочее усилие;
- надёжность.
Дополнительные параметры ГАСИ:
- рабочее давление в гидросистеме;
- масса;
- габариты;
- экономичность;
- эргономические характеристики;
- мобильность;
- транспортабельность;
- стоимость.
Надёжности и стоимости комплектов ГАСИ отведено далеко не первоочередное значение. Методика [2], упомянутая выше, применима для выбора ГАСИ, но не предполагает учёта специфики
субъекта Российской Федерации, на котором расположено пожарно-спасательное подразделение (ПСП), а также не предполагает учёта климатических зон, в которых возможна работа ГАСИ.
Методика оценки эффективности ГАСИ. Авторы статьи [3] оценивали эффективность инструмента «с научной точки зрения». В методике для сравнительной оценки эффективности ГАСИ, используемого при АСР, предлагается проводить его оперативную оценку, которая позволяет определять показатели эффективности инструментов по исходным данным, полученным в ходе проведения реальных сравнительных испытаний на базе ПСП. Сравнительные испытания комплектов предполагают однотипные требования к инструменту, там же представлены величины и параметры для оценки [3]. В частности, согласно методике [3], показатель эффективности равен сумме этих показателей комплектов ГАСИ, определяемых по прилагаемым в статье [3] формулам. Оценка эффективности инструментов и комплектов ГАСИ проводится в условных единицах, в качестве дополнительных параметров, влияющих на оценку эффективности, используются габаритные размеры оборудования. Их целесообразно применять, когда основной показатель эффективности имеет равную величину для сравниваемых инструментов ГАСИ. Наиболее эффективным инструментом или комплектом ГАСИ считается тот, который имеет наивысший показатель (сумма показателей) эффективности по сопоставлению с комплектами-аналогами. По результатам оценки приводятся выводы о сроке и, соответственно, о величине эксплуатационных затрат, связанных с рассматриваемым комплектом, где первый показатель эффективности - общая сумма затрат на представленный образец, складывающаяся из величины стоимости самого образца и суммы, затрачиваемой на его эксплуатацию. Полученные цифры совместно со сроком эксплуатации комплекта определяют второй важный показатель эффективности - величину экономического показателя надёжности. Технический уровень элемента - третий ключевой параметр - получается путём проведения оценки эргономических характеристик ГАСИ, его надёжности, технических возможностей и производительности [3].
С помощью методики оценки эффективности были проведены сравнительные испытания комплектов ГАСИ на базе Центрального аэромобильного спасательного отряда МЧС России. Из сравниваемых отечественных комплектов ГАСИ высокие результаты показал комплект фирмы «СПРУТ». Номенклатура представленного комплекта включала полный комплект инструмента, необходимого для выполнения базовых операций при проведении АСР. Ножницы универсальные НКГС-80 и резак челюстной КГС-80 признаны наиболее мощными из сравниваемых. Комплект ГАСИ фирмы «КОМБИТЕХ» по своим конструктивным и техническим характеристикам близок к комплекту фирмы «СПРУТ» и, согласно представленным данным, занял второе место.
Представленная в статье [3] методика охватывает более широкие критерии выбора комплекта ГАСИ и использует большее количество расчётных показателей, но эффективность определяется как суммарный показатель скоростей выполнения различных операций ГАСИ, сведённый к его стоимости и массе, соответственно, не затрагивается специфика эксплуатации ГАСИ в субъектах Российской Федерации, на которых расположено ПСП. Следует помнить, что не каждое ПСП может позволить себе провести такие испытания в силу различных обстоятельств.
Методика в работе [4] предполагает обобщение показателей технических характеристик, полученных с помощью экспертной оценки оборудования, и приведение полученных данных к безразмерным комплексным показателям. В числителях уравнений отражена полезная работа, а в знаменателях - затрачиваемая работа, необходимая для достижения полезного эффекта (потенциальная энергия). Таким образом, оценка эффективности как отдельных элементов, так и комплекта ГАСИ в целом сводится к сравнению полученных в ходе расчётов, величин коэффициентов технического эффекта зондируемых образцов. Следовательно, чем выше показатель этого коэффициента, тем выше его эффективность.
Методика, представленная в работе [4], достаточно универсальна, поскольку построена на общепризнанных методах аналогии и анализа размерностей сравниваемых показателей, также автор в работе [4] сформировал так называемый условный комплект ГАСИ, имеющий максимальные значения эффективности по сравнению с другими комплектами. Но, как и предыдущие авторы различных методик, он не учёл показатели надёжности и вероятности отказа как отдельных образцов, так и комплектов ГАСИ.
Методика в статье [5] основана на расчёте показателя вероятности безотказной работы (ВБР) оборудования, с помощью закона распределения Вейбулла. Полученные результаты позволяют оценить ВБР как элемента оборудования, так и комплекта в целом. Одной из основных проблем, решаемых данной методикой, является определение ВБР оборудования к концу срока эксплуатации с учётом возникновения внезапной потери работоспособности. Недостатками этой методики можно назвать громоздкость и запутанность проводимых расчётов, требующих определённых знаний, из-за чего не каждый сможет ей воспользоваться.
Методика, представленная в статье [6], рассматривается авторами с точки зрения выбора рационального состава комплекта технических средств для проведения аварийно-спасательных и других неотложных работ. Основная формула,
рассчитывающая показатель величины ожидания успеха работы, представлена в виде дроби: в числителе находится допустимое время выполнения работы, а в знаменателе - фактически затрачиваемое время выполнения определённого вида работ.
Авторы статьи [6] предлагают выбор такого ГАСИ, где в качестве показателя эффективности принят показатель ожидания успеха, тогда максимальное значение показателя ожидания успеха будет являться условием рациональности выбора комплекта ГАСИ. Но выбор оборудования по представленным тактико-техническим характеристикам не гарантирует надёжности инструмента.
Выбор ГАСИ на современном рынке весьма затруднителен и представляет нетривиальную задачу, поскольку рассмотренные методы для выбора наиболее эффективного и надёжного ГАСИ основаны на расчётах либо скорости выполнения различных операций, либо тактико-технических характеристиках оборудования и стоимости его закупки.
В статье [7] показано, что для выбора пожарного оборудования возможно использование интегрального показателя: математического ожидания ущерба от прекращения его работы как дополнительного критерия выбора комплекта пожарных рукавов. Поэтому авторы данной статьи предполагают, что показатель относительной общей пользы может быть использован и для выбора ГАСИ при оценке по формуле:
УГ =
V
(с+ву
B = QУ,
снижение темпа спасательных работ. Ущерб от выхода из строя техники У будет напрямую зависеть от санитарных и безвозвратных потерь, причиной которым послужило снижение темпа АСиДНР.
Для наглядной демонстрации возможности использования формул (1) и (2) для рационального выбора комплектов ГАСИ принимается условие, что наихудшим событием при отказе инструмента будет потеря одной человеческой жизни (гибель в результате ЧС). Поскольку стоимость жизни в Российской Федерации на законодательном уровне до сих пор не определена, то для расчёта У можно воспользоваться показателем статистической стоимости жизни (в настоящее время этот показатель не применяется для принятия решений о компенсации за причинённый ущерб):
ССЖ = ВВП-^, N
(3)
(1)
где V - величина предотвращённого ущерба, руб., т. е. оценка величины предотвращённого ущерба, который мог быть причинён в случае смертности или травматизма при ликвидации последствий ЧС, причём V = У, где У - ущерб в случае отказа ГАСИ; G - затраты на предотвращение и снижение уровня техногенного риска (эксплуатационные затраты на обслуживание ГАСИ), руб.; B - уровень техногенного риска, руб., который можно представить как математическое ожидание ущерба от ГАСИ.
Уровень техногенного риска В в стоимостном выражении (математическое ожидание ущерба) рассчитывается по формуле:
(2)
где Q - вероятность отказа оборудования при использовании ГАСИ (в условиях ЧС).
Наихудшим событием при ликвидации последствий ЧС, а также проведении аварийно-спасательных и других неотложных работ (АСиДНР) с использованием ГАСИ является его выход из строя (потеря работоспособности) и, как следствие этого,
где ВВП - валовый внутренний продукт, руб. (валовый региональный продукт на душу населения для Ивановской области в 2015 г. составлял 253 926 руб.); N - численность населения в регионе (на 1 января 2016 г. в Ивановской области проживало 1 029,8 тыс. человек); Tср - средняя продолжительность жизни населения в регионе (в Ивановской области Tср = 67,2 года). Данные приняты по сведениям Территориального органа Федеральной службы государственной статистики по Ивановской области [8].
Согласно исследованиям, проведённым Центром стратегических исследований компании Росгосстрах [9], стоимость человеческой жизни составляет в России 4,5 млн руб. (исследование проводилось в 36 крупных и средних российских городах в начале 2016 г.). Относительная общая польза W, приносимая ГАСИ при спасении одной человеческой жизни, может быть рассчитана при известных данных по затратам G на предотвращение потери работоспособности комплекта. Если же ещё знать и реальные вероятности выхода из строя оборудования Q, то можно получить более достоверные данные для сравнения комплектов ГАСИ (чем выше величина W, тем более надёжен и эффективен комплект ГАСИ).
На рисунке представлены результаты расчётов W по методике, представленной в статье [7], с учётом показателя статистической стоимости жизни по Ивановской области и данных стоимости человеческой жизни в Ивановской области при страховании, предоставленных страховой компанией Россгосстрах. Кроме того, для проведения расчётов учитывались значения Q из документа [8] для различных комплектов ГАСИ, характеризующие эксплуатационную надёжность инструмента.
з
«о 30
ПРР МДВ
Образцы инструментов
Рисунок. Относительная общая польза сравниваемых образцов инструмента: СПТ, ПРР, МДВ - сокращённые названия оборудования, незарегистрированные владельцами торгового оборудования;
■ - с учётом данных страховой компании Россгосстрах; - с учётом данных показателя статистической стоимости жизни
Анализ полученных данных, представленных на рисунке, показывает, что к рассмотрению не следует принимать вариант закупки комплект спасательного инструмента МДВ без повышения их показателей безотказности, а вариант закупки комплекта СПТ представляется предпочтительным из сравниваемых для оснащения пожарно-спасательной службы Федеральной противопожарной службы Ивановской области.
Изложенный подход к оценке надёжности и выбору ГАСИ с использованием показателей риска и общей относительной пользы может служить дополнительным критерием при обсуждении результатов сертификационных испытаний, а именно: для принятия рациональных управленческих решений по материально-техническому оснащению подразделений МЧС России [11, 12].
ЛИТЕРАТУРА
1. Ingargiola G. P., Korsh J. F. Reduction algorithm for zero-one single knapsack problems. Management Science, 1973, vol. 20 (4), part 1, pp. 460-463. DOI: 10.1287/mnsc.20.4.460.
2. Одинцов Л. Г. Гидравлический аварийно-спасательный инструмент [Электронный ресурс] // Противопожарные и аварийно-спасательные средства. - 2005. - № 3. - С. 14-18. Режим доступа: http://www.secuteck.ru/articles2/firesec/tech_review_gasi_2/ (дата обращения 01.12.2015 г.).
3. Одинцов Л. Г., Тодосейчук С. П., Парамонов В. В. Сравнительная оценка эффективности ГАСИ [Электронный ресурс] // Противопожарные и аварийно-спасательные средства. -2005. - № 3. - С. 20-21. Режим доступа: http://www.secuteck.ru/ articles2/firesec/odincov_todosejchuk_paramonov (дата обращения 01.12.2015 г.).
4. Филановский А. М. Методика комплексной оценки эффективности гидравлического аварийно-спасательного инструмента, применяемого при ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций на транспорте: дис... канд. техн. наук: 05.26.02 / Филановский Александр Маркович. - СПб., 2013. - 124 с.
5. Боровик И. Н. Определение вероятности безотказной работы жидкостной ракетной двигательной установки межорбитального транспортного аппарата многоразового использования к концу срока эксплуатации // Вестник МГТУ им. Н. Э. Баумана. Серия: Машиностроение. - 2014. - № 2 (95). - С. 86-93.
6. Федорук В. С., Попов П. А, Федотов С. Б., Тикунов К. Б., Чурсин В. Ф, Козлов А. А, Залозный В. В. Основные пути повышения эффективности применения аварийно-спасательных служб при ликвидации ЧС // Стратегии гражданской защиты: проблемы и исследования. - 2013. - Т. 3, № 1. - С. 213-231.
7. Сараев И. В., Бубнов А. Г., Курочкин В. Ю, Моисеев Ю. Н, Семенов А. Д. Относительная общая польза - дополнительный комплексный критерий выбора пожарных рукавов // Пожаро-взрывобезопасность. - 2015. - Т. 24, № 4. - С. 66-71.
8. Территориальный орган Федеральной службы государственной статистики по Ивановской области [Электронный ресурс] // Ивановостат [сайт]. Режим доступа: http://ivanovo.gks.ru (дата обращения 01.05.2017 г.).
9. Центр стратегических исследований компании «РОСГОССТРАХ» [Электронный ресурс] // Страховая компания «РОСГОССТРАХ» [сайт]. Режим доступа: http://www.rgs.ru (дата обращения 01.05.2017 г.).
10. Справочные материалы для преподавателей и слушателей учебно-тренировочных комплексов МЧС России по подготовке спасателей к действиям при ликвидации последствий дорожно-транспортных происшествий. - М.: ФГУ ФГБУ ВНИИ ГОЧС (ФЦ), 2011. - 81 с.
11. Теребнев В. В., Семенов А. О., Тараканов Д. В. Теоретические основы принятия решений при управлении силами и средствами на пожаре // Пожаровзрывобезопасность. -2012. - Т. 21, № 10. - С. 14-17.
12. Роенко В. В., Тараканов Д. В., Шкунов С. А. Критерии оценки вариантов переоснащения подразделений МЧС России [Электронный ресурс] // Технологии техносферной безопасности. - 2014. - № 5 (57). Режим доступа: http://academygps.ucoz.ru/ ИЬ/2014-5/2014-5.html (дата обращения 01.05.2017 г.).
Материал поступил в редакцию 09 ноября 2016 года.
Saraev, I., Bubnov A., Maslov A., Moiseev Yu., Kurochkin V., Semenov A.
REVIEW OF METHODOLOGIES FOR SELECTING HYDRAULIC RESCUE TOOL
ABSTRACT
Purpose. The aim of this work was a review and generalization of existing techniques for optimal selection of rescue equipment (hydraulic rescue tools) and working out recommendations for solving the problem of choosing the optimal set of rescue tools.
Methods. A brief overview of techniques involving selection of hydraulic rescue tools according to various criteria of effectiveness is represented. It is noted that the rate and efficiency of rescue operations depend on many factors, so the selection of preferable equipment with limited resources is one of the priority values. It is revealed that criteria of efficiency of the considered techniques vary ranging from the simple consideration of tactical and technical characteristics and in situ comparative tests to conventional methods of analogy and dimensional analysis of compared parameters of hydraulic rescue tools and Weibull distribution law.
Findings. For selecting firefighting equipment it is possible to use the integral of the relative shared benefit W acting as an additional criterion for the selection of fire rescue equipment. Then an assumption was made that the indicator of relative shared benefit can be used to select the best set of hydraulic rescue tools. The relative shared benefit provided by the hydraulic rescue tools in case of rescuing a single
human life can be calculated with the known data on costs of kit failure prevention. The knowledge of the actual probabilities of the equipment failure allows obtaining more reliable data for comparison of sets of hydraulic rescue tools (the higher is the value of W, the more reliable and effective the set of hydraulic rescue tools is).
Research application field. The results of calculations of W inclusive of the statistical life value and according to the data of the insurance company ROSGOSSTRAKH are given. The values of probability of the hydraulic rescue tools failure, characterizing the operational reliability of the tools, were taken into account in calculations.
Conclusions. The presented approach to the assessing reliability and selection of hydraulic rescue tools with the use of risk indicators and the relative shared benefit may serve as an additional criterion when discussing the results of certification tests for further rational management decision making associated with the material-technical equipment of units of EMERCOM of Russia.
Key words: probability of failure, rescue tools, choice, reliability, risk of loss, damage.
REFERENCES
1. Ingargiola G.P., Korsh J.F. Reduction algorithm for zero-one single knapsack problems. Management Science, 1973, vol. 20 (4), part 1, pp. 460-463. DOI: 10.1287/mnsc.20.4.460.
2. Odintsov L.G. Hydraulic rescue tool. Protivopozharnye i avariino-spasatel'nye sredstva, 2005, no. 3, pp. 14-18, available at: http://www.secuteck.ru/articles2/firesec/tech_review_gasi_2/ (accessed January 01, 2015). (in Russ.).
3. Odintsov L.G., Todoseichuk S.P., Paramonov V.V. Comparative evaluation of the effectiveness of hydraulic rescue tool. Protivopozharnye i avariino-spasatel'nye sredstva, 2005, no. 3, pp. 20-21, available at: http://www.secuteck.ru/articles2/firesec/ odincov_todosejchuk_paramonov (accessed January 01, 2015). (in Russ.).
4. Filanovskii A.M. Metodika kompleksnoi otsenki effektivnosti gidravlicheskogo avariino-spasatel'nogo instrumenta, primeniaemogo pri likvidatsii posledstvii chrezvychainykh situatsii na transporte [Methods of complex evaluation of the effectiveness of hydraulic rescue tools used for elimination of consequences of emergency situations on transport. Ph.D. thesis in eng. sci.]. St. Petersburg Publ., 2013. 124 p.
5. Borovik I.N. Determination of the probability of failure-free operation of a liquid rocket propulsion system of an interorbital
transport vehicle of reusable use at the end of its useful life. Vestnik MGTUim. N.E. Baumana. Seriya: Mashinostroenie, 2014, no. 2 (95), pp. 86-93. (in Russ.).
6. Fedoruk V.S., Popov P.A., Fedotov S.B., Tikunov K.B., Chursin V.F., Kozlov A.A., Zaloznyi V.V. The main ways to improve the effectiveness of emergency services in disaster management. Strategii grazhdanskoi zashchity: problemy i issledovaniia, 2013, vol. 3, no. 1, pp. 213-231. (in Russ.).
7. Saraev I.V., Bubnov A.G., Kurochkin V.Yu., Moiseev Yu.N., Semenov A.D. Avail total advantage - additional criterion of the fire hoses choice. Pozharovzryvobezopasnost', 2015, vol. 21, no. 4, pp. 66-71. (in Russ.).
8. Territorial body of Federal state statistics service in the Ivanovo region. Available at: http://ivanovo.gks.ru (accessed May 01, 2017). (in Russ.).
9. ROSGOSSTRAKH (RGS) Center for Strategic Studies. Available at: http://www.rgs.ru ru (accessed May 01, 2017). (in Russ.).
10. Reference materials for teachers and trainees of EMERCOM training complexes for training rescuers for actions in the aftermath of road traffic accidents [Reference materials for teachers and trainees of EMERCOM training complexes for training
rescuers for actions in the aftermath of road traffic accidents]. Moscow, All-Russian Scientific Research Institute for Civil Defense and Emergencies Publ., 2011. 81 p. (in Russ.).
11. Terebnev V.V., Semenov A.O., Tarakanov D.V. Decision Making Theoretical Basis of Management on Fire. Pozharovzryvobezopasnost', 2012, vol. 21, no. 10, pp. 14-17. (in Russ.).
12. Roenko V.V., Tarakanov D.V., Shkunov S.A. Criteria for evaluating options reequipment units of EMERCOM of Russia. Tekhnologii tekhnosfernoi bezopasnosti: internet-zhurnal, 2014, no. 5 (57), available at: http://academygps.ucoz.ru/ttb/2014-5/ 2014-5.html (accessed May 01, 2017). (in Russ.).
iVAN SARAEV
Andrei Bubnov
ALEKSEi MASLOV Yuri Moiseev
Vadim Kurochkin Andrei Semenov
Ivanovo Rescue and Firefighting Academy of EMERCOM of Russia, Ivanovo, Russia
Grand Doctor of Philosophy in Chemical Sciences, Associate Professor Ivanovo Rescue and Firefighting Academy of EMERCOM of Russia, Ivanovo, Russia
Ivanovo Rescue and Firefighting Academy of EMERCOM of Russia, Ivanovo, Russia
Ivanovo Rescue and Firefighting Academy of EMERCOM of Russia, Ivanovo, Russia
Doctor of Philosophy in Engineering Sciences
Ivanovo Rescue and Firefighting Academy of EMERCOM of Russia,
Ivanovo, Russia
Doctor of Philosophy in Engineering Sciences
Ivanovo Rescue and Firefighting Academy of EMERCOM of Russia,
Ivanovo, Russia
