Оценка эффективности комплексов инженерной техники спасательных воинских формирований МЧС России Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

/76 Civil SecurityTechnology, Vol. 12, 2015, No. 3 (45) УДК 623:355.8

Оценка эффективности комплексов инженерной техники спасательных воинских формирований МЧС России

ISSN 1996-8493

© Технологии гражданской безопасности, 2015

Ю.Н. Тарабаев, А.В. Усович, К.Ю. Буланова

Аннотация

Описан новый методический подход к оценке эффективности комплексов инженерной техники при ликвидации чрезвычайных ситуаций, который позволяет учесть основные тактико-технические характеристики, показатели надежности входящих в состав комплексов машин и способы выполнения задач инженерного обеспечения.

Ключевые слова: эффективность комплекса инженерной техники; задача инженерного обеспечения; ресурс времени пребывания средства в работоспособном состоянии; показатель эффективности; показатели надежности.

Evaluating of Complexes Engineer Vehicles Effectiveness in Rescue Military Units EMERCOM of Russia

ISSN 1996-8493

© Civil Security Technology, 2015

Y.N. Tarabaev , A.V. Usovich , K.Y. Bulanova

Abstract

The article describes a new methodological approach to evaluating of complexes engineer vehicles effectiveness in liquidation of emergency situations, which allows taking into account the basic performance characteristics, reliability indicators of vehicles including in the complex and fashions performing of engineer support missions.

Key words: complex engineer vehicles effectiveness; missions of engineer support; resource residence time means in operable condition; indicator of efficiency; indicators of reliability.

В современном мире военно-политическая обстановка остается напряженной. Увеличилось число локальных войн и конфликтов, в том числе на постсоветском пространстве. Ядерное оружие теперь рассматривается лишь как фактор сдерживания агрессии. По оценкам западных и российских специалистов, вероятность применения такого оружия сводится к минимуму. Зато происходит актуализация применения обычных, в том числе высокоточных, средств поражения, но все чаще авиационные бомбы и артиллерийские снаряды попадают не по военным объектам, а по жилым кварталам и системам жизнеобеспечения населения: водоочистным сооружениям, объектам электроснабжения, газоснабжения и др. Чаще используются диверсионные группы, обстрелы колонн техники при движении, из-за чего разрушениям подвергаются здания, инженерные сооружения, дорожно-мостовые объекты и другие элементы путей движения. Примерами служат Южноосетинский конфликт и события на юго-востоке Украины.

Поэтому сейчас большое внимание стало уделяться обороноспособности страны, которая невозможна без обеспечения Вооруженных Сил России современной техникой, в том числе усовершенствованными образцами инженерной техники. Инженерная техника, состоящая на вооружении спасательного центра МЧС России, прописана в его организационно-штатной структуре. Однако она нуждается в обновлении в связи с новыми особенностями чрезвычайных ситуаций, обусловленных военными конфликтами, и появлением новых образцов военно-инженерной техники. Встала задача, как переоснастить спасательный центр. Для выполнения этой задачи необходимо иметь возможность проводить сравнительную оценку эффективности применения различных образцов или комплексов инженерной техники.

В связи с этим, очень важной целью является совершенствование подхода к сравнительной оценке применения комплексов инженерной техники, используемых для выполнения задач инженерного обеспечения.

Для успешного выполнения задач инженерного обеспечения необходимо определить наиболее подходящий из возможных состав комплекса привлекаемых сил и средств(выявить наиболее эффективный комплекс).

Существуют разные подходы к сравнительной оценке эффективности комплексов инженерной техники [2, 3]. В имеющихся в настоящее время методиках оценки в качестве основных показателей эффективности обычно берется время или объем выполнения задачи. Время выполнения задачи в основном складывается из времени движения от объекта к объекту, времени работы на каждом объекте и способа выполнения задачи (последовательно-объектный, параллельный, комбинированный).

В зависимости от особенностей технологического процесса и от степени универсализации входящих в комплекс средств, можно выделить следующие способы их совместного применения.

Первый способ. Каждое средство инженерного обеспечения применяется в ходе выполнения задачи независимо от остальных средств. Выполняемый объем работы в любой момент времени с применением любого средства, не влияет на объем работ, выполняемый с применением других средств, но влияет на конечный результат. Этот способ применяется при пространственной и временной удаленности друг от друга объектов работ, на которых применяются инженерные средства, а также при затруднении их совместного применения по другим причинам.

Второй способ. Средства инженерного обеспечения применяются параллельно в тесной связи друг с другом для выполнения однотипной работы. Результат выполнения общей задачи зависит от каждого объема выполнения работы с применением каждого средства и определяется посредством суммирования объемов работ, выполненных с применением каждого средства в отдельности. Этот способ является более эффективным, так как недостаток сил можно легко компенсировать, минимально резервируя средства.

Третий способ. Этот способ характеризуется тем, что средства, входящие в состав комплекса, применяются как единая технологическая система. Эффективность выполнения задачи зависит от возможности применения каждого средства. Потеря работоспособности одного средства приводит к потере работоспособности всей системы.

Время выполнения работы на каждом объекте зависит от объема работы, производительности комплекса инженерной техники и основных показателей надежности.

При существующем подходе надежность предлагается учитывать, используя коэффициент укомплектованности исправной техникой. Коэффициент укомплектованности исправной техникой представляет собой долю средств определенного вида, которые находятся в работоспособном состоянии к началу ведения работ(на практике он определяется по факту перед началом ведения работ) [3].

Зная значения коэффициента укомплектованности исправной техникой, можно определить время, которое понадобится на выполнение той или иной задачи (или части ее объема) при применении комплекса. Однако данный коэффициент не является идеальным, так как считается неизменным в течение определенного времени (обычно времени выполнения работ), то есть линейно отражает зависимость объема выполненных работ от времени их выполнения (на самом деле эта зависимость имеет более сложный характер). Другой недостаток заключается в том, что этот коэффициент определяется для каждого вида техники отдельно, иначе теряется смысл в его применении. Разные виды инженерной техники применяются для выполнения различных видов работ, обладают разной производительностью и надежностью, а следовательно, за одно и то же время выполняются разные работы в разных объемах, которые и необходимо скорректировать, применив со-

/78 См! SecurityTechnology, Vol. 12, 2015, N0. 3 (45)

ответствующий коэффициент укомплектованности исправной техникой. Кроме того, коэффициент укомплектованности исправной техникой не учитывает возможность выхода техники из строя по техническим причинам в ходе выполнения задачи, а значит дает весьма приближенные, как правило завышенные результаты.

В качестве альтернативной замены коэффициенту укомплектованности исправной техникой предлагается использовать критерий эффективности комплекса с учетом ресурса времени пребывания средства (комплекса) в работоспособном состоянии [1]:

эЛ,

Т

(1)

где в — ресурс времени пребывания средства в работоспособном состоянии, ч;

Т — расчетное время работы, ч.

Ресурс времени пребывания средства в работоспособном состоянии в период выполнения задачи определяется из соотношения:

в = Р (

(2)

где tl — время начала работы, ч; ^ — время окончания работы, ч; Р(Г) — вероятность безотказной работы, которая определяется как:

(3)

где X — интенсивность отказов, ч-1, t — продолжительность работы, ч. Время выполнения задачи с учетом данного критерия:

Т

ТЗ =-. 3 Э

(4)

Расчет ресурса времени пребывания всего комплекса инженерной техники в работоспособном состоянии в период выполнения задачи определяется в зависимости от способа применения образцов техники в составе комплекса. Данный подход позволяет более точно определить время выполнения определенной задачи с учетом надежности техники и учитывает основные тактико-технические характеристики и специфику применения, как единичных средств, так и комплекса в целом.

Критерий эффективности с учетом ресурса времени пребывания средства в работоспособном состоянии учитывает возможность выхода из строя по техническим причинам образца инженерной техники. Однако при его использовании считается, что каждый образец, вышедший из строя, не способен выполнять дальнейшую задачу, то есть не учитывается возможность восстановления техники на месте выполнения работ.

Поэтому необходимо разработать комплексный подход, при котором будут учтены основные тактико-технические характеристики инженерной техни-

ки (производительность, скорость движения и др.) и показатели технической надежности (интенсивность отказов и интенсивность восстановления).

Рассматривая единичное средство, входящее в состав комплекса инженерной техники, можно говорить, что процесс его функционирования представляет собой совокупность чередующихся отрезков времени — времени работы и времени восстановления. Время работы отображает временные интервалы, в которые средство было в работоспособном состоянии и может использоваться в технологическом процессе. Время восстановления представляет собой интервалы, в течение которых средство находится в процессе восстановления и не может применяться для выполнения поставленной задачи.

Особенностью процесса функционирования является его случайный характер. Нет возможности предположить, в какой именно момент времени средство перейдет из работоспособного в неработоспособное состояние (будет находиться в процессе восстановления).

Показателями, которые характеризуют время пребывания средства в работоспособном состоянии и в процессе восстановления, являются интенсивность отказов и интенсивность восстановления .

Граф состояния для системы с двумя возможными состояниями [1] представлен на рис. 1.

Я

Рис. 1. Граф состояния

Имеет место система уравнений:

— = -Ярк + црщ.

¿Рш Ж

= ^Рк + МРш ,

(5)

Рк + Рш =1

где рк — вероятность пребывания средства в работоспособном состоянии;

р№ — вероятность пребывания средства в процессе восстановления;

Решение уравнения имеет вид:

а =УН - ^);

Рш =

, 1 е А + А

М-(л+м)<

(6) (7)

Решение показывает, что установившееся значение данных вероятностей не зависит от начального состояния.

Ресурс времени пребывания средства в работоспособном состоянии лежит в интервале 0 <в< ТЗ.

Успех выполнения задачи по инженерному обеспечению зависит от реального учета всех указанных факторов. При заданных объемах работ время, затрачиваемое на их выполнение, не может быть меньше, чем время, определяемое техническими возможностями средства. Отсюда следует, что выделяемое время на выполнение задачи должно быть не меньше минимально необходимого. Поэтому можно говорить о необходимом ресурсе времени пребывания средства в работоспособном состоянии .

Таким образом, показатель эффективности может быть представлен как математическое ожидание из соотношения (1):

Э = М

Т_ ~в

Необходимый ресурс времени не является случайной величиной, тогда:

Э _

_ М [Т]

и

в Л+ и в

(8)

Выражения для показателей эффективности комплексов целесообразно рассматривать лишь в том случае, когда показатели эффективности для единичных средств уже определены.Метод определения показателя зависит от способа применения средств в комплексе, которые рассматривались выше.

Для первого способа интегральный показатель эффективности вычисляется как:

Э = Ё к • э',

(9)

где КВ — коэффициент весомости /'-ого средства; п — количество средств (подгрупп) в комплексе. Для второго способа показатель эффективности оценивается как вероятность выполнения поставленной задачи применением всех входящих в комплекс средств:

Э = п *

(10)

Обязательно должно выполняться условие, что каждый показатель эффективности единичного средства должен рассчитываться по одному и тому же соотношению.

При третьем способе применения в качестве комплекса средств рассматривается соединение в единую технологическую систему нескольких средств инженерного комплекса и производится расчет аналогично показателю единичного средства. При этом интенсивности представляют собой соотношения вида:

Л = £Л;

М =

Л

n 1 i

Л

h 7

(11)

(12)

Под комбинированным способом применения подразумевается способ, при котором могут чередоваться рассмотренные выше способы. А некоторые комплексы при выполнении отдельных этапов могут даже простаивать. Поскольку каждый этап может характеризоваться заданными объемами, имеющими разные единицы измерения (м, м3 и др.), то показатель эффективности определяют только из соотношения между ресурсом времени пребывания средства в работоспособном состоянии и заданным временем работы. Комбинированный способ применения сводится к одному из вышеперечисленных способов применения.

Таким образом, можно говорить о том, что интегральный показатель эффективности, найденный через ресурс времени пребывания образца инженерной техники в работоспособном состоянии, учитывает восстановление в ходе выполнения задачи вышедших из строя машин, дает более адекватное значение с учетом особенностей каждого средства и комплекса в целом.

Описанный подход позволит провести совершенствование комплексов инженерной техники, предназначенных для выполнения задач инженерного обеспечения ликвидации различных ЧС. При этом следует, опираться не только на улучшенные тактико-технические характеристики новых инженерных машин (производительность, скорость движения, наработка на отказ), но и учитывать ресурс времени пребывания в работоспособном состоянии при организации восстановления вышедшей из строя техники в полевых условиях, а также способ выполнения задачи (способ применения машин в комплексе). Следует обратить внимание на улучшение показателей: интенсивности отказов и интенсивности восстановлений. Если интенсивность отказов является величиной, заложенной в тактико-технических характеристиках средства, то интенсивность восстановлений можно повысить за счет применения подвижных мастерских по ремонту инженерного вооружения (МРИВ), обучения механиков-водителей и специалистов-ремонтников в области восстановления машин в полевых условиях. Имеет смысл дополнить комплекты запасных инструментов и принадлежностей (ЗИП) необходимыми агрегатами и деталями.

Литература

1. Волынский В.Ф. Эффективность военно-инженерной техники. М.: ВИА, 1999.

2. Исследование операций: Учебник / Под ред. д. т. н. Б.Н.Юркова. М.: ВИА, 1990.

3. Тарабаев Ю.Н. Математическое моделирование выполнения задач инженерного обеспечения предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций: Учеб. пособ. Новогорск: АГЗ МЧС России,2001.

Сведения об авторах

Тарабаев Юрий Николаевич: к. в. н., доц., ФГБОУ ВПО «Академия гражданской защиты» МЧС России, проф. каф.

141435, Московская обл, г. Химки, микрн Новогорск. Тел.: (498) 699-04-00. E-mail: ytarabaev@yandex.ru

з

i=1

i=l

i=1

/80 Civil SecurityTechnology, Vol. 12, 2015, No. 3 (45)

Усович Алексей Викторович: ФГБОУ ВПО «Академия гражданской защиты» МЧС России, доц. каф. 141435, Московская обл, г. Химки, микрн Новогорск. Тел.: (498) 699-04-00.

Буланова Ксения Юрьевна: ФГБОУ ВПО «Академия гражданской защиты» МЧС России, студ. 141435, Московская обл, г. Химки, микрн Новогорск.

Information about authors

Tarabaev Yuri N.: Candidate of Military Sciences, Associate Professor, Federal State Educational Institution of Higher Professional Education of the Academy of Civil

Protection of EMERCOM of Russia, Professor of the Department.

141435, Moscow region, Khimki, Novogorsk. Теl.: (498) 699-04-00. E-mail: ytarabaev@yandex.ru

Usovich Alexey V.: Federal State Educational Institution of Higher Professional Education of the Academy of Civil Protection of EMERCOM of Russia, Associate Professor of the Department.

141435, Moscow region, Khimki, Novogorsk. Теl.: (498) 699-04-00.

Bulanova Ksenia Y.: Federal State Educational Institution of Higher Professional Education of the Academy of Civil Protection of EMERCOM of Russia, student. 141435, Moscow region, Khimki, Novogorsk.