CC BY
10
ПОЖАРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ ЗДАНИЙ, СООРУЖЕНИЙ, ОБЪЕКТОВ
А. Н. Бочкарев
канд. соц. наук, доцент Московского государственного технического университета гражданской авиации
УДК 658/562:621.396:681.5
ТЕОРИЯ ТАКСОНОМИИ АВИАЦИОННОЙ И ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ НА ОБЪЕКТАХ ВОЗДУШНОГО ТРАНСПОРТА
Предложена теория таксономии авиационной и пожарной взрывобезопасности и рассматриваются методы защиты объектов аэропорта и полетов воздушных судов от актов незаконного вмешательства. Ключевые слова: теория таксономии, авиационная и пожарная взрывобезопасность, гражданская авиация, незаконное вмешательство.
Разработка теоретических основ таксономии авиационной и пожарной безопасности (АБ и ПБ) необходима в связи с использованием современных информационных технологий для защиты объектов гражданской авиации (ГА) от актов незаконного вмешательства [1]. Создание таксономии авиационной и пожарной взрывобезопасности (теории классификации и систематизации сложно организованных отношений в предметных областях, какими являются системы организации АБ в аэропортах) выступает повседневной потребностью практики работы по обеспечению АБ полетов гражданских воздушных судов (ВС). Нарушение международных стандартов обеспечения АБ по открытым печатным источникам — нередкость, при этом следует учесть последствия многих известных нарушений.
Данная статья является результатом исследования в области АБ, целями которого были раннее предупреждение возможных кризисных ситуаций на объектах ГА, создание способов организации соответствующего мониторинга работы подразделений служб АБ аэропорта и авиакомпаний.
Известно, что организация АБ и ПБ полетов воздушных судов ВС и аэропорта — дело весьма сложное, многоуровневое, а следовательно, несущее большой поток информации [1,2].
Проведенный анализ актов незаконного вмешательства позволил установить критерии АБ, создать классификатор событий в области обеспечения авиационной и пожарной взрывобезопасности. По критерию "л0, который коротко определяется как соответствие событий по АБ и ПБ пунктам, предписанным к обязательному выполнению соответст-
вующими стандартами, правилами и инструкциями [3], универсум был разбит на пять таксонов: четыре основных {М1, М2, М3, М4}, которые отражают негативные события и недостатки в обеспечении АБ, и пятый таксон М5 [4], который характеризует возникающие вследствие отношений таксонов кризисные ситуации, катастрофические события (таксон катастрофических исходов).
Итак, универсум событий, образующийся в процессе подготовки ВС к полету, широк. Как принято в таксонометрии или в кластерном анализе, каждому из событий, удовлетворяющих критерию присваивается некоторая переменная х^, где I — номер таксона, } — номер в классификации элементов в таксоне.
Рассмотрим пример, когда наложение событий из разных таксонов приводит к возникновению окна уязвимости и, как следствие, к кризисной ситуации.
11 марта 1996 г. в США потерпел крушение пассажирский самолет ДС-9 авиакомпании "Уа1иуе1", выполнявший рейс 592 из Майями в Атланту, вследствие быстрого возгорания перевозимого груза и последующего пожара на борту ВС. Данное событие обозначим А1 (кризисная ситуация).
Пожар на ВС (х01) произошел вследствие образования цепи катастрофических событий, а также сочетания и одновременного наложения следующих негативных факторов:
Б1 (х11) — невыполнение мер АБ в аэропорту вылета по предполетному досмотру перевозимых грузов, принадлежащих авиакомпании "Уа1иуе1";
В1 (х21) — нарушение правил АБ в аэропорту вылета при перевозке опасных грузов воздушным транспортом;
0869-7493 ПОЖАРОВЗРЫВОБЕЗОПАСНаСТЬ 2009 ТОМ 18 №4
33
Г14 (хз 14) — несоблюдение требований АБ и правил перевозки опасных грузов воздушным транспортом со стороны авиакомпании "Уа1иуе1:";
Д8 (х48) — невыполнение требований АБ компанией "8аЪге1есЬ", доставившей на борт ВС опасный (незадекларированный) груз.
А Б В Г Д
А\ • •Б\
•В!
Аа
д%
Если представить, что (х0, у0, г0) — точка, составленная из элементов соответствующих таксонов (невыполнение и нарушение процедур АБ, несоответствие стандартам АБ и пр.), то несложно описать маршрут "путешествия" объекта наблюдения по универсуму, т.е. составить маршрутную карту. В рассматриваемом случае имеем дело с базовыми (выделенными автором по критерию таксонами. Их количество ограниченно, число же минимальных таксонов строго определяемо. В данном исследовании были получены результаты, на основании которых можно гарантировать АБ при созданных подсистемах в системе автоматизированного контроля за безопасностью в аэропортах.
Предположим, что в общем случае количество переменных не ограничено, но очевидно, что их число должно быть конечно, поскольку количество таксонов определяется выбранным критерием. Также ясно, что окно уязвимости АБ возникает лишь тогда, когда элементы из таксонов попадают в круг определенного радиуса. Длину радиуса Я несложно подсчитать, если ввести единицу измерения. Для описания модели в рассматриваемом случае достаточно иметь безразмерные величины, в частности количество нарушений стандартов (предписаний) по АБ и ПБ.
Поэтому Я2 = (х - Хо)2 + (у -Уо)2 + ( - 2о)2 + ( - ?о)2. Но так как именно для точек, принадлежащих кругу
7 7 7 7 7
Я > (х - х0) + (у - у0) +(г - 20) + (г - г0),мыможем получить цепь событий, приведших к необратимым событиям, в таксонах эти точки соответствуют событиям, приведших к катастрофическому событию. Поэтому запишем предварительную функцию:
/(xо, Уо, ^ го) =
__1_
_ (Х - Хо)2 + (У - Уо)2 + (2 - 2о)2 + (г - го)2 - Я2 '
Модель окна уязвимости определена в Я5 (в линейном пространстве, равной размерности 5). Из последних соображений возникает функция/1 — катастрофы, т.е. описывающая при определенных условиях "попадание" события в круг радиуса Я:
/1 = {[(Х - хо)2 + (у - Уо)2 + (2 - 2о)2 + (г - го)2 - Я2]1/2} X 2 2 2 2 2 х {(х - хо) + (у - Уо) +(2 - го) +(г - го) - [(х - хо) +
+ (У - уо)2 + (2 - 2о)2 + (г - го)2- Я2]1/2}-1.
Если обозначить р2 = (х -х0)2 + (у -у0)2 + ( -20)2 + + (г - г0)2, тогда
/1 _12 - Я у [р2 2 - Я 2
Любопытной в данной модели является точка с координатами (х0, у0, г0, г0). Смысл ее в том, что она выступает конкретным событием, приведшим к катастрофе, т.е. тем самым является центром катастрофы. При этом можно для каждого такого центра вычислить определенный радиус окна безопасности. В качестве примера покажем для случаев трех переменных соответствующую графическую модель окна безопасности (см. рисунок).
Таким образом, приняв за основу классификацию событий по критерию в таксоны, введя формализацию понятия окна уязвимости, автор показал визуализацию этой модели в виде поверхностей. Причем в качестве некоторых предварительных демонстраций выбраны Я = 1, Я = 4, Я = 13, т.е. в качестве точки центра катастрофы (0; 0), а радиус "окна" — по количеству элементов М0. Рисунки этих поверхностей весьма образно характеризуют процесс подготовки к полету ВС.
Используя идеи и методы конструктивной математики, можно исследуемую задачу АБ смоделировать в виде конкретного алгоритма. Для этого необходимо представить созданную базу (универсум) событий, предшествующих подготовке ВС к полету, с помощью таксонов (кластеров) по выбранному критерию, тогда схемы искомых алгоритмов и порядок действий будут иметь вид действия оператора АБ по предотвращения актов незаконного вмешательства на объектах ГА.
Графическая модель окна безопасности для случаев трех переменных; г _ у]х 2 + у2 -1 (х 2 + у2 х 2 + у 2 -1
34
0869-7493 ООЖАРООЗРЫООБЕЗООАСНОСТЬ 2009 ТОМ 18 №4
Алфавитом послужат атомарные понятия определенных выше групп минимального словаря (пересечение ключевых слов), а именно ху, где I — индекс таксона Б, В, Г, Д, равный соответственно 1, 2, 3,4; у — номер элемента в таксоне; знаки (+) и (-) — индикаторы выполненного предписания или, что то же самое, знак элемента таксона присваемого в организации слова и четвертая буква ^^ (третья группа), т.е. {ху, 0, (-).
Далее, как обычно, определим знаки, использующиеся во вспомогательных построениях и не содержащиеся в данном алфавите. В нашем исследовании такими знаками были: стрелка, стрелка с точкой, фигурные и круглые скобки, кавычки.
За этими знаками идут следующие предписания и определения:
^ — приписать (приставить) слева к палочке палочку;
— приписать (приставить) слева к палочке палочку и закончить;
{ — обозначение схемы алгоритма; " " — читать отмеченный ими знак; ( ) — выделение дополнительных условий существования алгоритма или текста.
Записьвида А ^ В,гдеА и В — слова одного алфавита, будет называться формулой. Иначе ее называют простой формулой подстановки слова В вместо слова А. Если А В, то это заключительная формула подстановки.
Под алгоритмом мы будем понимать точное предписание, которое задает вычислительный процесс (называемый в этом случае алгоритмическим), начинающийся с произвольного исходного данного (из некоторой совокупности возможных данных) и направленный на получение полностью определяемого этими исходными данными результата. Алгоритм должен удовлетворять нескольким условиям. Понятно, что список формул подстановок составляет существенную часть алгоритма.
Если есть некоторый алгоритм А, перерабатывающий при первом шаге применения слово Р в слово Q (также из алфавита А), то говорят, что А просто переводит слово Р в слово Q (Р ь Q). Если же слово Р переводится в слово Q по формуле заключительной подстановки, то говорят что А заключительно переводит Р в Q (Р ь • Q). Будем обозначать:
А: (Р ь Q) — просто переводится слово Р в Q; А :(Р ь • Q)—заключительно переводится Р в Q. Если алгоритм А не применим к слову Р, то это обозначается А: п Р.
Если А: Р1 ь Р2 ь Р3 ь Р4 ь Р5 ь ... ь Рп, то данную цепочку переводов слова Р1 в слово Рп при условии Р1 = Р, Рп = Q будем обозначать:
А: Р \ Рк—если применение алгоритма А обрывается на слове Рк;
А: Р \ • Q — если применение алгоритма А заключительно переводить слово Р1 в слово Рп ;
А: Р \ Q — если применение алгоритма А переводит слово Р1 в слово Рп .
Приведем простейший алгоритм приписывания слева одной палочки к другой. Запись А = {1 ^ 1 означает, что слева к единице (по аналогии с палочкой на счетной доске), установленной на счетном инструменте (машина Тюринга, любое вычислительное поле), будет приписываться единица, и этот процесс по приписыванию единиц слева никогда не завершится, т.е. алгоритм неосуществим. Если же алгоритм записать А = {1 1, то он после первого шага осуществится и результат будет иметь вид 11, т.к. это заключительная формула.
Ниже запишем алгоритмы, необходимые при моделировании исследуемых процессов:
1) алгоритм, перерабатывающий слово Р само в себя ; А: Р ь. Р;
2) алгоритм А1 приписывания слова Р слева Р; А1: Ж ь РЖ; А (Р)= АР;
3) частный случай алгоритма А1: { 1; А1: Р ь 1Р;
4) пустой алгоритм 0 или А2: { ^ А.
Пусть требуется приписать (+) из алфавита А к единице*. Эта задача решается алгоритмом А1 (см. п. 2) (+); А1: 1 ь (+)1, т.е. результатом будет (+)1.
Пусть необходимо убрать какой-то знак (букву) а из слова Р. Этот алгоритм представляется схемой {а ^ •, так как присваивает знаку а пустое место на счетной доске, иначе, из слова Р этот алгоритм "выбрасывает" знак а. Понятно, что алгоритм, заданный схемой {(+) аннулирует все знаки (+) в слове Р. Присвоим этому алгоритму имя А3.
Примеры:
1. В: {1 ^ • — этот алгоритм означает убрать из вычисления первую встретившуюся в слове единицу.
2. Пусть дано сложное слово Р(+^, тогда алгоритм А3 переработает его в слово вида PQ. Если слова Р и Q состояли из единиц, как это сделано в рассматриваемой модели, то понятно, что PQ — слово, состоящее из двух наборов единиц, или просто сумма, если полученное множество пересчитать (мощность множества).
Очевидно, чтобы выполнить предписание, достаточно применить алгоритм А3, {(+) тогда получим Р1 (+)Р2 ь Р1Р2 — слово, состоящее из объединения единиц двух слов.
Из теории алгоритмов известно следующее утверждение: В: Р ь ЬР, где Ь — буква из расширения алфавита А, т.е. А и {Ь}. Также справедливо, что: 1) В: Р ь РЬ; 2) В: ЬР ь РЬ. На основании этих
* Понятно, что единица — это пример, в нашем случае это элемент из какого-то произвольного таксона.
0869-7493 ООЖАРООЗРЫООБЕЗООАСНОСТЬ 2009 ТОМ 18 №4
35
утверждении далее можно интерпретировать весь минимальный словарь АБ.
Итак, напомним, выделенные нами переменные Ху являются буквами нашего алфавита, где I — индекс таксона, у — порядковый номер в таксоне. Здесь необходимо заметить, что в классическом случае буквами являются атомарные понятия (в нашем исследовании — тезаурусная модель), но в рассматриваемой ситуации — это ключевые слова. Будем считать, что имеется оператор А, называемый оператором авиационной безопасности и присваивающий знак (+) или (-) после буквы. Как отмечалось выше, функция знака — это обозначение, выполняется в предписании данная буква или нет: А = {Ху (+) ^ •. Оператор работает так, чтобы возникло слово, например слово, определяющее готовность ВС к вылету: х21(-) х22(-) х23(-)... х2 39(-)
х31(-)х32(-). • -Х3 46(-)х41(-)х42(-). • -Х4 21 (-)х51 (-)х52(-)
.. .х57(-) ^ •. Стрелка с точкой на конце означает окончание алгоритма проверки всех элементов таксонов. Знак (-) показывает невыполнимость элемента таксона при идентификации каждой ситуации в информационном поле системы обеспечения АБ и подготовке ВС к вылету из аэропорта. Например, рассмотрим ситуацию, которая образовалось в ходе подготовки ВС к вылету из аэропорта, как следующее соотношение переменных: х21(-)х22(-)х23(-)... х239(-)х31(-)х32(-)...х346(+) ^^ . Это означает, что на объекте воздушного транспорта (в аэропорту) произошло "нарушение требований технологии предполетного досмотра багажа пассажиров в аэропорту". Стрелка показывает прекращение проверки образования соотношения переменных (слова). Если в процессе его конструкции появился знак (+), значит в интерпретации для службы АБ возникла ситуация тревоги и необходимости дополнительного контроля, т.е. сработал сигнал на прекращение алгоритма образования слова.
Оператор АБ работает так, чтобы как только появляется знак (+), неважно после какой буквы, алгоритм ставит ^ •; в случае же появления (-) алгоритм ставит Как только алфавит исчерпан, наступает естественный обрыв и ставится ^ •. Оче-
видно, что в случае начального сбоя проверки срабатывает оператор-аннулятор. Если же на стадии любой из параллельных регламентных операций по обеспечению АБ подготовки ВС к вылету случайным образом, без очереди, появляется после буквы знак (+), то работа оператора АБ прекращается в алгоритмическом режиме. В случае наложения негативных событий и образования окна уязвимости на мониторе должен появиться сигнал "Тревога", например при образовании слова: х21(-)х22(+) — "невыполнение требований по обеспечению АБ при наземном обслуживании ВС".
На основании проведенных исследований с использованием результатов теории систем и математического моделирования автором были построены четыре изоморфные между собой модели, имеющие своей целью формализовать процесс обеспечения авиационной и пожарной взрывобезопасности при подготовке к полету ВС. Анализ ситуаций, реально существовавших в авиационной практике, приводит к выводам, что современная система информационного обеспечения авиационной и пожарной взрывобезопасности в аэропортах должна включать следующие информационные блоки:
• таксономии угроз АБ (оперативный сбор текущей информации о состоянии АБ в аэропорту);
• классификации полученной информации о выявленных недостатках в системе АБ аэропорта;
• баз данных по выявленным недостаткам и нарушениям мер АБ;
• таксономии выработки и реализации оперативных методов и моделей противодействия возникшим угрозам АБ на объектах ГА.
Таким образом, в настоящее время в целях предупреждения актов незаконного вмешательства в деятельность ГА, в том числе новых угроз, необходимы активное внедрение новых информационных систем в практику работы АБ аэропортов ГА, создание современных организационно-аналитических центров по АБ и образование специальных хранилищ баз данных, включая формирование баз знаний по авиационной безопасности.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Белый, О. В. Информационные системы технических средств транспорта / О. В. Белый, А. Е. Сазонов. — СПб. : Элмор, 2001.
2. Киселев, О. С. Современные средства технической безопасности / О. С. Киселев, В. Е. Коротких. — Казань : Новое знание, 2003.
3. Корнилов, В. Н. Сборник документов по авиационной безопасности / В. Н. Корнилов. — М.: ИнфАвиа, 2003.
4. Шрейдер, Ю. А. Системы и модели/Ю.А. Шрейдер, А. А. Шаров. — М.: Радио и связь, 1982.
Материал поступил в редакцию 24.02.09.
© Бочкарев А. Н., 2009 г. (e-mail: markvort@mail.ru).
36
ISSN 0869-7493 ООЖАРООЗРЫООБЕЗООАСНОСТЬ 2009 ТОМ 18 №4
