CC BY
49
УДК 614.8:621
Проблемы и перспективы применения методологии программно-целевого планирования для управления развитием технического оснащения сил ликвидации чрезвычайных ситуаций
ISSN 1996-8493
© Технологии гражданской безопасности, 2013
Ю.А. Онищенко, Г.С. Марков, А.В. Лагутина
Аннотация
В статье рассмотрены проблемы и перспективы применения методологии программно-целевого планирования для управления развитием технического оснащения сил ликвидации чрезвычайных ситуаций (ТОСЛЧС). Приведены результаты анализа основных плановых документов по развитию системы ТОСЛЧС (государственная программа вооружения, государственный оборонный заказ), выявлены некоторые закономерности, влияющие на эффективность управления развитием системы ТОСЛЧС в интересах достижения конечных целей, а также на показатели качества самих этих документов, таких, как устойчивость, достижимость, достоверность планов развития и ряд других.
Ключевые слова: управление развитием технического оснащения сил ликвидации чрезвычайных ситуаций; методология программно-целевого планирования; государственная программа вооружения; государственный оборонный заказ; жизненный цикл образцов техники (комплексов, систем); векторная альтернатива.
Problems and Prospects of Application of the Methodology of Performance-Oriented Planning to Drive the Development of Technical Equipment Emergency Response Forces
ISSN 1996-8493
© Civil Security Technology, 2013
Y. Onishchenko, G. Markov, A. Lagutina
Abstract
The authors demonstrated unfavorable environment situation in the Russian Federation — high pollution of surface The article shows that the problems and prospects of application of the methodology of performance-oriented planning to drive the development of technical equipment Emergency Response Forces (TEERF). The results of the analysis of the main planning documents for the development of TEERF (the state armaments program, the state defense order), revealed some patterns that influence the effectiveness of the control system development TEERF in order to achieve the ultimate purpose, as well as on quality of these documents, such as stability, accessibility, reliability, and development plans for several others.
Key words: management of the development of technical equipment emergency response forces; the methodology of performance-oriented planning; the state armaments program; the state defense order; the life cycle of equipment models (complexes); that are an alternative vector.
Современный подход к управлению развитием технического оснащения сил ликвидации чрезвычайных ситуаций (ТОСЛЧС) базируется на модифицированном методе программно-целевого планирования [1]. Данный метод позволяет улучшать согласованность и сбалансированность перспективной системы технического оснащения с финансовыми и экономическими возможностями России на программный период, техническими и технологическими возможностями промышленности, и направлен на обеспечение формирования рациональных пропорций (долей) финансовых ресурсов по видам техники на всех этапах жизненного цикла [2].
Однако недостаточное качество программ (планов) развития ТОСЛЧС, формируемых с использованием технологии программно-целевого планирования (ПЦП) [3, 4], некоторые авторы [5] объясняют тем, что несоответствие априорных и апостериорных показателей качества программ (планов) развития ТОСЛЧС в основном обусловлено недостатком бюджетных средств, предусматриваемых на эти цели, и неисполнением бюджетных назначений. Не опровергая данное утверждение, следует отметить, что существуют и другие важные причины и факторы [2], приводящие к негативному результату при реализации программ (планов) развития ТОСЛЧС.
Эти факторы, как правило, отражают недостатки используемой методологии, ее несоответствие современным условиям развития системы ТОСЛЧС. Такое обстоятельство приводит к необходимости более тонкого анализа объектов и процессов управления развитием системы ТОСЛЧС и поиску новых методологических и технологических решений. Как и всякая теория, методология ПЦП развития ТОСЛЧС имеет свою область эффективного применения. Эта область, с одной стороны, определяется возможностями описания и анализа состояний объектов, взаимодействующих в процессе формирования и реализации программ и планов, в т.ч. государственной программы вооружения (ГПВ), государственного оборонного заказа (ГОЗ) и внешней среды, с другой - ограничениями, накладываемыми методами и технологиями, применяемыми для оценки результатов и формирования решений.
Основу методологии ПЦП развития ТОСЛЧС составляет детерминированное описание процесса управления динамической системой на заранее заданном интервале времени, соответствующем «шагу скольжения» [4, 6], то есть ГПВ представляется функцией времени и(1), определенной в виде программного управления [7, 8]. Однако, поскольку процесс развития системы ТОСЛЧС представляет процесс изменения сложной, нелинейной динамической системы с неточно и плохо определенными параметрами, то программное управление при достаточно большой глубине прогноза приводит к полной потере адекватности получен-
ных решений реальному состоянию динамической системы.
Идеальной формой управления нелинейной динамической системой является функция синтеза управления и(х(1), а(1), (1)) (где х(1) - параметры состояния, а(1) - обобщенная функция неопределенности), то есть наилучшей формой управления является метод, при котором функция управления корректируется в каждый момент времени в зависимости от текущего состояния [7—9].
В основу методологии ПЦП развития системы ТОСЛЧС положен структурный подход [5], использующий алгоритмическую декомпозицию, т.е. порядок действий (процесс), при котором система разделяется на ряд взаимосвязанных блоков (модулей), а каждый блок выполняет один из этапов общего процесса. Такой подход принципиально ограничивает возможность учета внешних и внутренних неопределенностей и в ряде практических случаев делает реализацию подобной процедуры просто невозможной, либо лицо, принимающее решение (ЛПР), вынуждено привлекать весьма упрощенные методы, неадекватные реальному состоянию системы и внешней среды. При алгоритмической декомпозиции сложных систем невозможно локализовать (структурно и во времени) влияние неопределенности на параметры состояния из-за значительной вычислительной сложности композиции законов распределения большого числа переменных, описывающих состояние системы. Значительно проще эти вопросы решаются при использовании объектной декомпозиции [10].
В методологии ПЦП можно выделить два базовых приема, использование которых имеет принципиальный характер [3]:
использование схем иерархической декомпозиции, позволяющих разделить сложную систему ТОСЛЧС на составные части и выполнить их анализ по частям;
использование метода главных компонентов, когда выбираются образцы технических средств для ТОСЛЧС по основным техническим характеристикам.
Применение этих приемов оправдано, если влияние динамических взаимосвязей в исследуемой системе незначительно, а функции, описывающие эффективность управления, близки к сепарабельным, т.е. позволяющим разделить объекты на составные части с сохранением их свойств.
Основные проблемы, связанные с реализацией схем декомпозиции при управлении динамическими системами, обусловлены изменчивостью во времени взаимосвязей между объектами и их нелинейным характером. Другими словами, иерархическая схема декомпозиции, при различных условиях процесса развития системы, не всегда будет обеспечивать получение наилучших решений.
Как показано в работах [14—17] по теории мето-
дов оптимизации, покомпонентный (покоординатный) поиск эффективен для оптимизации сепара-бельных функций, однако результативность таких методов резко снижается в случае сложных нелинейных функций.
В методологии ПЦП развития системы ТОСЛЧС отсутствуют формализованные процедуры оценки устойчивости формируемого управления. Если рассматривать ГПВ как инвестиционный проект, предполагающий вкладывание инвестиций и получение результатов (эффекта) в заданные моменты времени, то, согласно [11, 12], управление ГПВ следует считать устойчивым, если при всех сценариях оно оказывается достижимым и экономически реализуемым, а возможные неблагоприятные последствия устраняются мерами, предусмотренными организационно-экономическим механизмом управления.
Из приведенного определения следует, что существует конечное множество ситуаций, описываемых параметрами состояния ГПВ, при которых организационно-экономический механизм не обеспечивает достижимость управления. Существуют проблемные и критические (кризисные) интервалы времени, в течение которых управление неэффективно, либо без принятия специальных мер вообще не реализуемо [2]. Непредсказуемость вида ЧС и объемов работ по их устранению также влияет на эффективность управления и показывает, что она обусловлена внешними факторами [2] и свойствами реализуемой функции управления, включающей возможность компенсации возмущающих воздействий, как на исходные ограничения, так и на внутренние параметры системы.
Современный этап развития системы ТОСЛЧС характеризуется постоянно возрастающим уровнем неопределенностей и рисков, обусловленных недостоверностью информации, нестационарностью и нелинейным характером экономических процессов, происходящих в стране.
Анализ основных плановых документов по развитию системы ТОСЛЧС (ГПВ, ГОЗ), методологии и технологии их обоснования и формирования позволил выявить некоторые закономерности, в значительной степени влияющие на эффективность управления развитием системы ТОСЛЧС в интересах достижения конечных целей, а также на показатели качества самих этих документов, таких, как устойчивость, достижимость, достоверность планов развития и ряд других [7, 8]:
I. При реализации ГПВ входные воздействия, равно как и возмущающие воздействия внешней среды, зависят от времени и, более того, имеют нелинейный характер [7, 8], что в подобных системах приводит к росту ошибки рассогласования. Именно такое положение мы наблюдаем на практике. Устранение такого положения возможно при учете характеристик входных и возмущающих воздействий и формирова-
ния корректирующих воздействий в моменты времени, когда градиент параметров рассогласования не превышает допустимой величины, адекватной величине запасов параметров состояния управляемого объекта.
II. При формировании ГПВ и ГОЗ не оцениваются и не синтезируются меры компенсации основных видов рисков [7, 8, 15] финансовых (бюджетных, инфляционных, инвестиционных), производственных (научно-технических, надежности исполнителей, технологических), коммерческих (риск реализации), социально-политических (возникновение кризисных социально-политических ситуаций), экологических и др.
В результате планируемые в ГПВ и ГОЗ объемы ассигнований («мешки»), предназначаемые для обеспечения эксплуатационных нужд (закупка, текущая модернизация и ремонт техники, сервисное обслуживание, обеспечение безопасности и др.), т.е., нужд, которые могут планироваться только в объемных показателях, используются для компенсации упомянутых выше рисков. Учитывая, что располагаемые объемы резервов финансовых ресурсов, определенные для других целей, неадекватны оценкам рисков, планируемые в ГПВ цели не достигаются. Таким образом, например, из года в год растет количество устаревшей техники.
Анализ показал, что объем «мешков» в ГПВ и ГОЗ составляет в среднем 35 % (от 13,5 % до 77 % по отдельным частным программам), а потребный объем резервов ресурсов, необходимый для компенсации основных видов рисков в современных условиях составляет 40% от объемов ГПВ и ГОЗ на соответствующий период.
Введенная в технологию формирования ГПВ и ГОЗ процедура многовариантного планирования в качестве меры учета рисков, очевидно, не может считаться достаточной по следующим причинам [11,12]. Если условиться оценивать эффективность ГПВ в целом, рассматривая все возможные сценарии ее реализации, то каждому сценарию отвечает детерминированный поток затрат и результатов, а неопределенность проявляется только в том, что этот сценарий может осуществиться или не осуществиться.
Зная затраты и результаты ГПВ при всех возможных сценариях ее реализации, можно более адекватно учесть факторы неопределенности и риска. Для этого необходимо агрегировать соответствующие возможные эффекты в обобщенный показатель эффекта ГПВ. Результат такого агрегирования зависит от имеющейся информации о характере неопределенности условий реализации сценариев.
Имея в виду, что неопределенность может быть как внешняя, так и внутренняя, следует ее оценивать вероятностной мерой. Что касается внутренней неопределенности параметров состояния, то они могут описываться точечной, интервальной, многомерной
интервальном неопределенностью, нечеткими величинами, величинами, наделенными правдоподобием и др. [12]. В наиболее простом случае, когда имеется конечное число сценариев управления (вариантов ГПВ) и известны вероятности их успешной реализации, может быть определен ожидаемый интегральный эффект ГПВ, ГОЗ, равно как и отдельного жизненного цикла (ЖЦ), рассчитываемый следующим образом:
э =У э р
ОЖ / t К Е
где Эож — ожидаемый интегральный эффект, Эк — интегральный эффект к-го варианта, Рк — вероятность реализации к-го варианта. Вероятность риска (Рэ) реализации неэффективной ГПВ и средний ущерб (Уэ) от реализации неэффективной ГПВ определяется по формулам:
рэ = Zpi
Хэкрк
к э
С учетом изложенного, в технологии формирования ГПВ должна быть формализована процедура определения функции распределения вероятностей реализации вариантов ГПВ, а также процедуры оценки неопределенностей и рисков для каждого из предлагаемых вариантов и расчета потребных для этих целей запасов ресурсов.
III. Из различных источников [4, 9, 13—15,] известно, что устойчивость объекта управления или программного управления, описанного детерминированной функцией, зависит от запасов ресурсов, позволяющих компенсировать негативное влияние возмущений внешней среды на входные воздействия или параметры состояния объекта управления, либо на параметры состояния собственно управления.
Для наглядности воспользуемся графическим представлением состояний ГПВ в зависимости от состояния располагаемых (Sp) и потребных с учетом внутренних неопределенностей (Sn) ресурсов. При этом для простоты будем полагать, что компенсация непрогнозируемых возмущений внешней среды также требует постоянного запаса ресурса (AS). Кроме сделанного предположения, следует упомянуть [8], что в качестве ресурсов и их запасов должны рассматриваться запасы по финансовым ресурсам, запасы по временным ресурсам, запасы по интегральным показателям качества отдельных жизненных циклов образцов техники и обобщенных показателей эффекта ГПВ в целом, запасы по вероятности успешной реализации. При этом запас любого ресурса определяется как разница между предельным значением параметра и его текущим значением. Знаменательной особенностью перечисленных параметров является их согласованность [12], то есть возможность приве-
дения к единой единице измерений, а именно, ассигнованиям, что значительно упрощает решение задачи оценки устойчивости за счет сокращения ее размерности. Ниже (рис. 1) приведен пример полностью управляемого объекта и достижимого управления, а в другом случае (рис. 2) - частично управляемого (в интервалах) объекта и недостижимого управления.
Рис. 1. Полностью управляемый объект
s >
/ --sp
AS ! 1 ---- TT / 1 / 1 ______ "TT 1 N 1 14_J — 1 I N 1 1 1 ^-L.Sn 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 >
0 ti t2 t3 U T f
Рис. 2. Частично управляемый объект
Из второго рисунка, в частности, следует, что в интервалах 0^, 1:4Т объект абсолютно управляем, в интервалах ^^ требуется принятие решений по корректировке детерминированного управления с целью урегулирования проблемной ситуации и сохранения требуемого запаса ресурсов, а в интервале ^ требуется принятие решений по ликвидации (минимизации) последствий критической ситуации. В целом сформированное без учета рисков управление, характеризующееся обобщенным показателем Бп(1) априорно недостижимо. Непосредственно из второго рисунка следует, что для обеспечения устойчивого управления его корректировки должны осуществляться с неравномерным шагом и шаг этот зависит от скорости изменения Бп(1). Таким образом, очевидна необходимость формализованных процедур прогнозирования потребных и располагаемых запасов ресурсов и оценки на этой основе интервалов (шага) корректировки.
Принципиальной особенностью алгоритмической декомпозиции (положенной в основу ПЦП) яв-
ляется изначальная фиксация моментов возможной коррекции, что не всегда может соответствовать сложившимся условиям. Время проведения эффективной коррекции определяется состоянием системы и внешними условиями и не всегда может совпадать с определенными по принятому в ПЦП принципу «скольжения» моментами коррекции (например, по результатам выполнения ГПВ). Фиксация моментов коррекции может привести к потере возможностей урегулирования проблемной ситуации или опозданию с принятием решений по ликвидации (минимизации) последствий критической ситуации, что приведет к необратимым изменениям и момент для проведения коррекции с целью достижения удовлетворительных результатов может быть упущен.
IV. В практике программно-целевого планирования используется векторная модель эффективности управления процессом, в т.ч. процессом развития системы ТОСЛЧС. Оценка состояния управляемой системы формализуется как вектор Х={х0,...,х}, где компоненты вектора - различные виды результатов векторной альтернативы (ВА). Эффект ВА при этом становится некоторой функцией ее результатов е(х) = е(х0,...,Хш). Анализ технологии формирования ГПВ показывает, что используемые критерии эффекта ВА являются «правильными», то есть, удовлетворяют следующим аксиомам [12]: согласованности, монотонности, независимости, предпочтительности более раннего эффекта, непрерывности, невыгодности задержки.
Отсюда следует важный результат, что критерий эффекта е(Х) ВА будет монотонным, согласованным и аддитивным (т. е. «правильным»), если он имеет вид усреднения функции х по некоторой нормированной мере на множестве состояний внешней среды Б. В таком случае он оказывается линейным в равномерной метрике.
V. В методологии ПЦП развития системы ТОСЛЧС отсутствуют процедуры учета катастрофических сугубо нелинейных явлений. К таким явлениям следует относить экономические, коммерческие, природные, техногенные «катастрофы», в отдельной степени, влияющие на показатели интегрального эффекта объекта управления. К катастрофическим явлениям следует относить и факторы неуправляемости объекта, то есть ситуацию (рис. 2), когда потребности в ресурсах (Бп(1)) превышают располагаемые (Бр^)), отсутствуют резервы ресурсов и никакими мерами в рамках детерминированного плана компенсировать возникающие возмущения невозможно.
Кроме учета вероятности возникновения «катастрофических ситуаций» есть более серьезное затруднение, влияющее на возможность реализации детерминированного управления. В зоне катастрофических явлений нарушаются условия применимости самого метода ПЦП. Непрерывность, монотонность, линейность функции интегрального эффекта е(Х) не
обеспечиваются, то есть в области ^ % (рис. 2) необходимо применение иных методов анализа состояний управляемых объектов и внешней среды и формирования управляющих воздействий, а именно, методы ситуационного анализа [16, 17].
VI. Методология ПЦП при формировании ГПВ предполагает решение большого числа задач, связанных с ранжированием (сравнением) ВА. Анализ практического опыта применения методологии ПЦП развития системы ТОСЛЧС показал, что эти задачи решаются с использованием прогнозных цен, определяемых с использованием «базисного общего индекса инфляции» [11] и не учитывают «коэффициенты неоднородности темпов роста цен» для каждого вида продукта. То есть следует однозначный вывод, что индекс-дефлятор индивидуален для каждого образца техники. Однако при планировании ГПВ эта индивидуальность не учитывается и индекс--дефля-тор устанавливается директивно Министерством экономического развития Российской Федерации для вида производства (промышленность, сельское хозяйство, грузовой транспорт и т.д.) по каждому году на определенный период, что не полностью соответствует реальной действительности в условиях рыночной экономики и вносит «возмущение» в процесс управления ТОСЛЧС.
В процессе формирования ГПВ первичной является процедура оценки ожидаемого эффекта с учетом всех видов риска и возможных состояний внешней среды Б отдельных ЖЦ образцов техники. Показатели ожидаемого эффекта вариантов ГПВ (ВА) определяются композицией ожидаемого интегральною эффекта всех ЖЦ, включаемых в ГПВ, и зависят от веса инвестиций в каждый ЖЦ в общем объеме ГПВ.
При достаточной очевидности этого утверждения сложность реализации такой технологии заключается в том, что в методологии формирования ГПВ отсутствуют формализованные процедуры:
а) генерации множества реализуемых ЖЦ каждого из образцов техники с учетом состояний внешней среды;
б) определения предельных параметров ЖЦ (и их стадий) образцов техники и их взаимной зависимости с целью выполнения условия согласованности.
Проведенный анализ позволяет сформулировать следующие выводы:
1. Утверждение о том, что недостаточное финансирование является главной и единственной причиной неисполнения ГПВ, на самом деле затушевывает недостатки методологии ее формирования, обусловленные неадекватностью методологии реальным состояниям объектов управления и внешней среды.
2. Реализация процедур, приведенных в п. I—VI, позволит частично учесть возмущения, накладываемых внешней средой на входные воздействия и параметры объектов управления.
3. Формализация и применение основных мето-
дик, реализующих предложенные направления совершенствования методов ПЦП развития системы ТОСЛЧС, позволят расширить область применения методов управления в зонах проблемных и критических (кризисных) ситуаций и повысить их эффективность в зонах реализации программного управления.
Литература
1. Онищенко Ю.А., Марков Г.С., Лагутина А.В. Современный подход к управлению развитием технического оснащения сил ликвидации чрезвычайных ситуаций // Технологии гражданской безопасности. М.: ФГБУ ВНИИ ГОЧС (ФЦ),статья отдана в печать.
2. Глушков И.Н., Мельников И.Д., Остапенко С.Н., Потапов М.А. Управление развитием вооружений и военной техники // Ч. 1. Программно-целевое планирование, проблемы и перспективы. М.: ВНИИНС, 2002.
3. Поспелов Г.С., Боришполец В.А., Новиков Л.С. Программно-целевое планирование и управление созданием комплексов военной техники. М.: НТЦ Информ техника, 1990.
4. Поспелов Д.А., Ириков В.А. Программно-целевое планирование и управление. М.: Сов. Радио, 1976.
5. Военный бюджет государства. Методы обоснования и анализа / Под ред. Г.С.Олейника. М.: Военное издательство, 2000.
6. Поспелов Д.А., Красовский А.А. Основы автоматики и технической кибернетики. М.: Госэнергоиздат, 1962.
7. Обоснование структуры функциональных задач системы управления развитием ВВТ и исследование причин и источников возникновения проблемных ситуаций / Под ред. С.Н. Остапенко. Тверь: Академия проблем военной экономики и финансов, 2001.
8. Разработка методов ситуационного управления развитием ВВТ / Под ред. С.Н. Остапенко. Тверь: Академия проблем военной экономики и финансов, 2001.
9. Ногойцэ К. Применение теории систем к проблемам управления. М.: Мир, 1981.
10. Буч Г. Объектно-ориентированный анализ и проектирование с примерами и приложениями на С++.М.: Изд-во «Бином», 2000.
11. Методические рекомендации по оценке эффективности инвестиционных проектов. М.: Экономика, 2000.
12. Смоляк С.А. Оценка эффективности инвестиционных проектов в условиях риска и неопределенности. М.: ЦЭМИ, 2000.
13. Основы автоматического управления / Под ред. B.C. Пугачева. М.: Физматгиз, 1968.
14. Поспелов Д.А., Красовский А.А. Основы автоматики и технической кибернетики. М.: Госэнергоиздат, 1962.
15. Методология управления жизненным циклом сложных технических систем // Сб. научных трудов / Под ред. С.Н. Остапенко. М.: ВНИИНС, 1998.
16. Поспелов Д.А. Ситуационное управление: теория и практика. М.: Наука, 1986.
17. Поспелов Д.А. Большие системы. Ситуационное управление. М.: Знание, 1975.
Сведения об авторах
Онищенко Юрий Анатольевич: ФГБУ ВНИИ ГОЧС (ФЦ),
зам. нач. науч.-исслед. центра
121352, г. Москва, ул. Давыдковская, 7.
Тел.: (495) 449-90-23.
E-mail: uao-630807@yandex.ru
Марков Генрих Семенович: к. т. н., с. н. с., ФГБУ ВНИИ
ГОЧС (ФЦ), вед. н. с.
121352, г. Москва, ул. Давыдковская, 7.
Тел.: (495) 735-28-89.
E-mail: genrich2012@yandex.ru
Лагутина Анна Викторовна: ФГБУ ВНИИ ГОЧС (ФЦ), м. н. с. 121352, г. Москва, ул. Давыдковская, 7. Тел.: (495) 735-28-89. E-mail: ast33o@yandex.ru
