CC BY
18
УДК519.87 Доц. В.М. Попов, канд. техн. наук -
НУ цивильного захисту Украти
ОПТИМ1ЗАЦ1Я СТРУКТУРИ СИСТЕМИ ТЕХНОГЕННО1 БЕЗПЕКИ НА ЕТАП1 ФОРМУВАННЯ М1СН ПРОГРАМИ Н РОЗВИТКУ
Проан^зовано етап генерування мгёи програми розвитку територiальноl системи техногенно! безпеки, включаючи об'ектс^ системи техногенно! безпеки. Запропоновано оптишзацшну математичну модель структури i параметров системи техногенно! безпеки потенцiйно небезпечних об'eктiв як продукту програми розвитку з урахуванням характеристик множини небезпечних впливш можливо! надзвичайно! ситуацп на навколишне природне середовище та населення регiону. Такий пiдхiд дае змогу оргашзувати кера-цiйний алгоритм визначення бажаних параметрiв продукту програми розвитку терминально! системи техногенно! безпеки.
Ключовi слова: системи техногенно! безпеки, мiсiя програми, надзвичайна ситу-ацiя, багатокритерiальна оптимiзацiя.
Постановка проблеми. Техногенна безпека характеризуе стан захище-ностi населення, територií, об'ектДв вДд негативних наслiдкiв надзвичайних ситу-ацш (НС) техногенного характеру i визначаеться не тiльки специфiкою мiсцевих природно-географiчних умов, рiвнем розвитку продуктивних сил, особливостя-ми виробничо1 та транспортно1 iнфраструктури, а й характером i масштабами негативного впливу на природне середовище НС на потенщйно-небезпечних об'ектах (ПНО) промисловостД, транспорту, житлово-комунального господарства територií тощо. Рiшення проблеми забезпечення прийнятного рДвня техногенно1 безпеки регюну безпосередньо пов'язане з шдвищенням ефективностi територД-ально1 системи техногенно1 безпеки (ТСТБ), включаючи об'ектовi системи тех-ногенно1 безпеки (ОСТБ).
Одним з основних стратегiчно важливих еташв проектування та реалДза-цií програми розвитку ТСТБ е етап генерування мiсií програми, що реалiзуеться на передДнвестищйнш фазi 11 життевого циклу. Саме на цьому еташ визначають-ся параметри (кiлькiснi характеристики властивостей) оптимально!' структури ТСТБ, що формують вiдповiднi частиннi критерií ефективностi створювано!' програми розвитку. Передiнвестицiйна фаза також мДстить оцiнку ресурсiв, не-обхДдних для досягнення цiлей програми. Розмiр i номенклатура ресурсiв зале-жить як вДд поточного стану ТСТБ, якДсних та кiлькiсних характеристик терито-рiальноí виробничо! системи (ТПС), так i вiд параметрiв i трендiв розвитку систем бiльш високого ршня (державний або свiтовий рДвень), якД формують зов-нiшне середовище ТСТБ.
Наявш виклики сучасностi вимагають змiни пiдходiв до питань управлш-ня техногенною безпекою в рамках програмного пiдходу на основi розроблення та iмплементацií засобiв математичного моделювання оптимально! структури i параметра ТСТБ.
Аналiз останнiх дослщжень i публшацш. ВидДлимо такi напрямки дослщжень з цiеí проблематики та сумiжних питань. У роботi [2] розглянуто мето-дологiчнi питания профшювання мiсií державнох цiльовоí соидальнох програми цившьного захисту. У статтi [3] запропоновано шдхвд до формування оптимального складу складноí техиiчноí системи на стадп п проектування. Публiкаиiя [4] присвячена побудовД математичноí моделi Д методу рiшения динамiчноí задачi управлшня обмеженими ресурсами проекту.
5. !нформацшш технологи галузi
363
Нащональний лкотехшчний унiверситет Украши
У робоп [5] вся множина заходiв щодо забезпечення техногенно! безпеки територп, ят входять до компетенцл ТСТБ, роздалена на 2 типи за засобами !х реалiзацií. Пасивним заходом е вибiр рацiональних технiчних i технолопчних параметрiв на етапi проектування або реконструкцп ПНО. До активних заходш забезпечення техногенно!' безпеки вiднесено створення ефективних ОСТБ i ТСТБ загалом завдяки реалiзацií оптимально!' структури i параметрiв ТСТБ з урахуванням особливостей регiону в динамiцi розвитку на заданому горизонтi планування [/0, ?о + Т], /0 - початок проектування та реалiзацií програми розвитку ТСТБ.
Мета роботи - побудова оптишзацшно1 математично! моделi стосовно структури i параметрiв системи техногенно! безпеки ПНО територií як продукту програми розвитку ТСТБ.
Основна частина. Беручи до уваги дворiвневу iерархiчну структуру ТСТБ: рiвень ПНО i власне територп, розглянемо декомпозицию задачi визна-чення оптимальних параметрiв ТСТБ вщповвдно до рiвнiв iерархií.
Нехай БУк, к = 1,Н - кортеж змшних поточного стану к-го елемента мно-
жини ПНО розглядувано! територií. Характеристики БУк включають опис стану
основних фондiв шдприемств, склад i кiлькiсть небезпечних речовин й iншi фак-тори, що визначають можливiсть виникнення НС на ПНО, а також множину Ц небезпечних впливiв на навколишне природне середовище та населения регiону внаслвдок НС на к-му ПНО. Далi вважатимемо, що причина виникнення НС на к-му ПНО i, вiдповiдно, реалiзацií множини ик - випадковi збо! устаткування i систематичнi вiдмови, зумовленi старiниям основних фондiв к-го ПНО [6].
Покладемо, що множина ик = {ик}, г = 1,1к, мае дискретний характер. Загалом множини ик складають множину и = {и}, г = 1,1, всiх можливих небез-
Н
печних впливiв на природне середовище та населення регiону: и = и ик.
к=1
Позначимо 1к дискретну випадкову величину, яка кiлькiсно (у грошовому вираженш у виглядi вiдповiдного збитку) характеризуе величину впливу ик на природне середовище та населення регюну.
У загальному випадку 1к приймае множину значень Ьк = {1кЬ}, Ьг = 1, В г, з ввдомими ймовiрностями р (1кЬ), i оцiнка Лк усередненого збитку набувае такого вигляду:
В
лк = Е ¡кЬ• р,(1кЬг). (1)
Ь =1
Якщо розподш ймовiрностей рг(1кЬ) невщомий, то всi вони вважаються рiвноiмовiрними: р(1к1) = р(1к2) =... = р(IгкВ) та
1В
лк=1 е 1кЬ, (2)
В г Ь=1
або особа, яка приймае ршення, може висловлювати певнi гiпотези у виглядi "суб'ективних ймовiрностей". Нехай 2 = {2т}, т = 1,М - дискретна множина
компоненпв, можливих для модернiзацií структури СТБ будь-якого ПНО для протидц множинi небезпечних впливш ик = {ик}, г = 1, 1к.
Введемо матрицю Е = (Ет)¡=ат=1М [2] ефективностi множини компонен-тiв 2. Елементи Ет е безрозмiрними величинами i можуть бути визначеш на пiдставi статистичних даних або з використанням експертних ощнок. Тодi вектор ет = (Е1т,Е2т,...,Е1т) визначае стушнь ефективностi впливу компонента 2т на дискретну множину впливiв и. При цьому в структуру СТБ включаються тальки тi компонента, якi надають протидiю хоча б одному впливу иг з множини и.
Нехай Зк - вектор, що визначае деякий варiант структури СТБ к-го ПНО. При цьому 10 - стан СТБ у момент часу /0, 3/0 е 5Ут.
Позначимо через зкт елемент вектора Зк, що визначае наявнкть або ввд-сутнiсть т-го компонента в СТБ. Зазначимо, що елементи зкт можуть бути двох видш. По-перше, елемент ъкч може приймати значения {0,1}, що визначае наявшсть або ввдсутнкть q-го компонента в СТБ, д = 1, Qк, Qк < М. Наприклад, наяв-нiсть або ввдсутнкть на об'ектi системи пожежно1 автоматики тощо. По-друге, елемент може приймати дискретш значення зi скшченно1 множини значень ъкп е Б„, |5„| = У„ (наприклад, кiлькiсть пожежних автомобшш), „ = 1, Ык, Ык < М, Q + N = М. У цьому випадку постае питання визначення сумар-но1 ефективноста Е„т (зк„) компонентав системи 2т.
Приймаючи, що сумарна ефективнкть Е„т (^кп) внеску компонента 2т у загальну ефективнiсть ТСТБ не може перевищувати 1 та внесок кожно1 наступ-но1 одиницi компонента 2т менший за попереднiй, можна визначити структуру функцц Е„т ($к„) як лопстично1 або полiномiальноí функцп.
Таким чином, оцiнка кiлькостi можливих варiантiв модернiзацií системи
Nк
техногенно!' безпеки пiдприемства становить 2^^У„. Розглянемо питання побу-
„=1
дови основних обмежень задачi оптимiзацiйноí математично! моделi системи техногенно! безпеки ПНО.
По-перше, це обмеження на загальну варткть системи та вартiсть (юль-кiсть) певних ресурсiв. Обчислимо кшьккть Су(1к) у -го ресурсу на побудову к-го СТБ ПНО:
М
СА*к) = Е Якт ■ У , (3)
т=1
де п^т - оцiнка ресурсного забезпечення процесу модернiзацií СТБ, включаючи демонтаж застаршого обладнання та власне введення до СТБ елементу . Тодi вартiсть СТБ щодо к-го ПНО загалом визначаеться як
I I М
С(А) = Е с/*к) • у3 = Е г Е Чт • У, (4)
3=1 3=1 т=1
де г - варткть одинищ у -го ресурсу.
Таким чином, обмеження на загальну варткть системи мае вигляд
5. 1пформашйш технологи галун 365
Нащональний лкотехшчний унiверситет УкраХни
J M
2 rj 2 Shm ' cjm £ Cmax , (5)
j=1 m=1
де Cmax - максимально можливий обсяг фшансового ресурсу. Аналогiчно визна-чаються обмеження на вартiсть або кшьккть ресурсiв окремих видш.
Ще одним важливим обмеженням е можлива несумкнкть компонентов { i, j } ТСТБ. Для формування вiдповiдного обмеження як вихщна формуеться матриця вдаоввдносп W=(Wij)MyM, де Wy = 1, якщо компоненти { i, j } сумкш, та Wj = 0 у противному випадку.
Тодi обмеження на включення до СТБ h-го ПНО несумiсноí комбiнацií компонент виглядае таким чином:
Shi ■ Shj ■ Wij = 1, i, j = 1, M, i * j . (6)
Кожен варiант Sh побудови СТБ ощнюеться за векторним кригеркм якосп:
F(E,C,Sh) ® extr, (7)
де G - множина припустимих ртень, яка задаеться системою фшансових, тех-нолопчних, техшчних, часових обмежень з урахуванням виду функиiй (3-6).
Критерiй (6) дае змогу ощнювати властивостi обраного ртення sh.
Для визначення структури критерiю F(E,C, sjh) можна використовувати форму вщомих критерiíв, що дають змогу тим або шшим чином ощнити еконо-мiчну ефективнкть функцiонування рiзних систем техногенно!' безпеки, наприк-лад критерiй максимуму середньорiчного запобiгання збиткам [6]; критерш еко-номй' вiд збитку [7]; критерш мiнiмiзацií сумарних витрат на оснащення та експлуатацiю систем безпеки [8] тощо.
Висновки. Розглянуто iнструментальнi засоби моделювання оптимально! структури ТСТБ. У щлому сформульована задача (5) е стохастичною задачею дискретно! (дискретно-неперервно!) багатокритерiальноí оптимiзацií, та ii розв'язання засноване на 1мплементацп методу послщовного аналiзу варiантiв. Зважаючи на iерархiчний характер побудови ТСТБ, параметри S* оптимально! структури h-го СТБ ПНО, h = 1, H, у сукупносп е екзогенними для задачi визначення оптимальних характеристик ТСТБ на рiвнi територц. Такий шдхщ дае змогу органiзувати трацшний алгоритм визначення бажаних параметров продукту програми розвитку ТСТБ.
Лiтература
1. Сидорчук О.В. Системы засади визначення Micii державних цшьових програм / О.В. Сидорчук, В В. Босак, О.О. Сидорчук // Управления проектами, системний аналiз i логiстика : зб. наук. праць. - 2011. - Вип. 8. - С. 175-177.
2. Новожилова М.В. Методы выбора варианта построения автоматизированной системы предупреждения чрезвычайных ситуаций / М.В. Новожилова, К.А. Овечко // Проблеми надзви-чайних ситуацш : зб. наук. праць. - 2006. - Вип. 4. - С. 172-178.
3. Чуб И. А. Постановка и решение оптимизационной динамической задачи управления ограниченными ресурсами проекта / И.А. Чуб, А.С. Иванилов, М.В. Новожилова // Проблемы машиностроения : сб. науч. тр. - 2010. - Т. 4, № 2. - С. 79-85.
4. Попов В.М. Концептуальное представление системы техногенной безопасности региона / В.М. Попов, И.А. Чуб, М.В. Новожилова // Системи управлшня, навк-ацл та зв'язку : зб. наук. праць. - 2012. - Вип. 3(23). - С. 206-209.
5. Попов В.М. Структура имитационной модели устойчивости производственной системы с потенциально опасными объектами / В.М. Попов, М.В. Новожилова // Информатика и радиоэлектроника : сб. науч. тр. - 2014. - № 4. - С. 47-51.
6. Шепитько Г.Е. Проблемы безопасности объектов / Г.Е. Шепитько, И.И. Медведев. - М. : Изд-во Академии экономической безопасности МВД РФ, 2005. - 120 с.
7. Абалмазов Э.И. Декомпозиция и композиция систем безопасности / Э.И. Абалмазов, М.Э. Кротова // Системы безопасности, связи и телекоммуникации : сб. науч. тр. - 1995. - № 6. -С. 19-21.
8. Топольский Н.Г. Анализ эффективности функционирования автоматизированных интегрированных систем безопасности критически важных объектов / Н.Г. Топольский, И.Ю. Святен-ко, А.Л. Холостов // Технологии техногенной безопасности : сб. науч. тр. - 2007. - № 1. - С. 7-12.
Попов В.М. Оптимизация структуры системы техногенной безопасности на этапе формирования миссии программы ее развития
Проведен анализ этапа генерации программы развития территориальной системы техногенной безопасности, которая включает объектовые системы техногенной безопасности. Предложена математическая модель структуры и параметров системы техногенной безопасности потенциально опасных объектов как продукта программы развития с учетом характеристик множества опасных влияний возможной чрезвычайной ситуации на окружающую природную среду и население региона. Такой подход позволяет организовать итерационный алгоритм определения желаемых параметров продукта программы развития территориальной системы техногенной безопасности.
Ключевые слова: системы техногенной безопасности, миссия программы, чрезвычайная ситуация, многокритериальная оптимизация.
Popov V.M. The Optimization of Technological Safety Structures at the Stage of its Mission Program Development
A territorial system of technological safety with enterprise's subsystems of technogenic safety has been considered. The generation phase of a system development program has been analyzed. A mathematical model describing structure and parameters of technological safety system being considered as a product of the development program has been proposed. The model was constructed taking into account the set of hazardous effects of possible technogenic emergency that affect the environment and people in the region. This approach allows organizing iterative algorithm preferred options product development program territorial system of technological safety.
Keywords: technogenic safety system, program mission, emergency, multicriteria optimization.
УДК 330.341.1:658 Завiдувач бЬзнес-ткубатора А.Р. Стояновський,
канд. екон. наук; спещалкт бiзнес-iнкубатора З.С. Тимняк; студ. О. О. Чорненький - НУ "Львiвська полiтехнiка"
ВЗАбМОЗВ'ЯЗОК М1Ж СТРУКТУРОЮ КОШТОРИСНО1 ВАРТОСТ1 1ННОВАЦ1ЙНИХ ПРОЕКТ1В I РЕЗУЛЬТАТАМИ IX РЕАЛ1ЗАЦН
Встановлено взаемозв'язок мiж структурою кошторисно! вартост шновацшного проекту та фшансовими результатами дiяльностi шновацшного шдприемства в ходi його реалiзацií у виглядi економшо-математично! модели Також отримано математичний ви-раз розрахунку прибутку за перюд реалiзацií шновацшного проекту, виходячи iз струк-тури його кошторисно! вартосп. Застосування зазначено! моделi дае змогу перевiрити правильшсть розрахунку планових (еталонних) вхщних i вихщних показниюв дшльност виконавця проекту у ходi його реалiзацií та оцшити доцшьшсть реалiзацií зазначеного шновацшного проекту у межах шновацшно! структури.
Ключовi слова: шновацшна дшльшсть, шновацшний проект, шновацшна структура, оцшювання ефективност шновацшно! дшльносп.
5. !нформацшш технологи галул
367
