CC BY
5
05.13.10 УПРАВЛЕНИЕ
В СОЦИАЛЬНЫХ И ЭКОНОМИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ
MANAGEMENT IN SOCIAL AND ECONOMIC SYSTEMS
DOI: 10.33693/2313-223X-2020-7-4-39-47
Управление альтернативами выбора принятия опорных решений в тактике тушения пожаров
С.Н. Аникин3 ©, М.М. Данилов'3 ©, А.Н. Денисов' ©
Учебно-научный комплекс пожаротушения
ФГБОУ ВО «Академия Государственной противопожарной службы Министерства Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий (Академия ГПС МЧС России)», г. Москва, Российская Федерация
a E-mail: [email protected] b E-mail: [email protected] c E-mail: [email protected]
Аннотация. Цель исследования. В статье рассматривается процедура поиска альтернатив управленческого решения, на основе взвешенных граничных условий-пожаротушения с учетом отклонений в тактике тушения пожаров. Целью исследования является обоснование возможности принятия опорных решений по тушению пожаров на основе анализа альтернатив выбора опорных решений в тактике тушения пожаров на различных этапах пожаротушения. Это необходимо для определения основных направлений развития системы управления пожарно-спасательных подразделений в условиях развития происходящих изменений в современном механизме регулирования в области пожарной безопасности в пределах компетенции участников тушения пожара, принимающих опорные решения. Выводы. В результате проведенного исследования авторы приходят к выводу, что система принятия опорных решений при пожаротушении отражает классический принцип минимизации эмпирического риска по конечному набору альтернатив оперативного управления в принятии решений. В задачах принятии опорных решений в зависимости граничных условий руководителю тушения пожара требуется найти неизвестный набор альтернатив, в достижении основной задачи. Авторы делают вывод, что для оценки определяется функция эмпирического риска, возникающая для каждой альтернативы из набора граничных условий пожаротушения, а искомые значения должны минимизировать данную функцию. Рассмотрены отклонения в граничных условиях пожаротушения. При этом величина искажения функции эмпирического риска зависит от величин искажений в эмпирическом распределении потерь опорного решения пожаротушения. Если искажений много, и они велики, минимизация такой функции эмпирического риска приведет к искажению искомых условий выбора управленческого решения. Для этого следует прибегнуть к классу M-средних, которые включают в себя почти все хорошо известные функции для вычисления среднего значения альтернативы выбора управленческого решения при управлении действиями пожарно-спасательных подразделений.
Ключевые слова: альтернатива выбора, управление тушением пожара, тактические действия, отклонения в тушении
ССЫЛКА НА СТАТЬЮ: Аникин С.Н., Данилов М.М., Денисов А.Н. Управление альтернативами выбора принятия опорных решений в тактике тушения пожаров // Computational nanotechnology. 2020. Т. 7. № 4. С. 39-47. DOI: 10.33693/2313-223X-2020-7-4-39-47
DOI: 10.33693/2313-223X-2020-7-4-39-47
The management of alternatives of choosing in reference decisions making in fire extinguishing tactics
S.N. Anikina ©, M.M. Danilovb ©, A.N. Denisovc ©
Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Professional Education Academy of State Fire Service of Ministry of Russian Federation for Civil Defense, Emergencies and Elimination of Consequences of Natural Disasters (Fire State Academy, EMERCOM of Russia), Moscow, Russian Federation
a E-mail: [email protected] b E-mail: [email protected] c E-mail: [email protected]
Abstract. The purpose of research. The article discusses the procedure for finding alternatives to a management solution based on weighted boundary conditions of firefighting, taking into account deviations in firefighting tactics. The purpose of the research is the substantiate the possibility of making reference decisions on fire extinguishing based on the analysis of alternatives of the choice of the reference decisions in the tactics of fire extinguishing. This is necessary to determine the main directions of development of the control system of fire and rescue units in the context of the development of ongoing changes in the modern mechanism of regulation in the field of fire safety within the competence of the participants in extinguishing the fire, who makes these reference decisions. Results. The result of the research shows the authors came to the conclusion that the system of making reference decisions in firefighting reflects the classical principle of minimizing empirical risk for a finite set of alternatives by the operational management in decision-making. In the task of making reference decisions depending on the boundary conditions, the fire extinguishing manager needs to find an unknown set of alternatives in achieving the main task. The authors conclude that the empirical risk function that occurs for each alternative from the set of fire-fighting boundary conditions is determined for the assessment, and the desired values should minimize this function. Deviations in the boundary conditions of fire extinguishing were considered here. In this case, the amount of distortion of the empirical risk function depends on the values of distortions in the empirical distribution of losses of the reference solution of fire extinguishing. If there are a lot of distortions, and they are large, minimizing such an empirical risk function will lead to a distortion of the desired conditions for choosing a management decision. To do this, you should resort to the class of M-means, which include almost all well-known functions for calculating the average value of the alternative to choosing a management decision when managing the actions of fire and rescue units.
Key words: alternative of choice, fire control, tactical actions, deviations in extinguishing
f -^
FOR CITATION: Anikin S.N., Danilov M.M., Denisov A.N. The management of alternatives of choosing in reference deci sions making in fire extinguishing tactics. Computational Nanotechnology. 2020. Vol. 7. No. 4. Pp. 39-47. (In Russ.) DOI: 10.33693/2313-223X-2020-7-4-39-47
ВВЕДЕНИЕ
Для большинства людей, не сталкивающихся с профессиональной деятельностью пожарной охраны, «пожар» - это опаснейшее деструктивное событие, неконтролируемая стихия. Сам по себе «пожар» для обывателя - аварийная ситуация, возникшая среди дел повседневной деятельности.
Результат работы подразделений и аппаратов Государственной противопожарной службы (ГПС) во многом зависит от эффективности работы руководства. Профессионализм кадров - это, прежде всего, профессионализм руководящего звена [1] руководителя тушения пожара. Это событие, развивающееся на определенной, зачастую локальной, территории за определенное время и, его сценарий должен быть проанализирован и контролируем [2] силами и средствами пожарных подразделений.
Аварийной ситуацией для личного состава подразделений пожарной охраны является та ситуация, при которой возникает или уже развивается угроза жизни и здоровью в том числе и участникам тушения пожара.
ГРАНИЧНЫЕ УСЛОВИЯ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ
В ситуации пожара по времени проходит четыре основные стадии: начальная стадия (I), развивающаяся стадия (II), развитая стадия (III), затухающая стадия (IV) (рис. 1) [3; 4; 31].
Факторы тушения пожара представлены изменением: линейной скорости распространения пожара, площади пожара, требуемого и фактического расходов. Причем на начальной стадии (т до 10 мин, I стадия) линейная скорость распространения возрастает до максимального значения
(Ун°рм), характерного для данной категории объекта пожара. С момента времени более 10 мин принимается по максимальному значению линейной скорости распространения пожара для данной категории объекта и пожар переходит в следующую стадию (II). Третья стадия характеризуется введением боевых действий по тушению пожара на месте пожара, в результате чего линейная скорость распространения пожара имеет возможность изменяться, в зависимости от факторов тушения, поэтому в промежутке времени с момента введения пожарных стволов до момента ограничения распространения пожара (момента локализации) ее значение необходимо принимать как максимальное значение (ун^") [32; 34; 35]. Условие локализации также считается выполненным в момент изменения линейной скорости распространения пожара, чему способствуют действия пожарно-спасательных подразделений, если одновременно выполнены условия: отсутствует или предотвращена угроза людям и (или) животным, предотвращена возможность дальнейшего распространения горения, созданы условия для ликвидации пожара имеющимися силами и средствами. Ликвидация пожара направлена на предотвращение возможности дальнейшего распространения горения и создание условий для его ликвидации имеющимися силами и средствами (как правило Ул = 0), а именно если одновременно выполнены условия: прекращено горение, исключены условия для самопроизвольного возникновения горения.
o,5v;a
S , Q , Q
п' ^тр'
доступе воздуха наблюдается при плотности распределения пожарной нагрузки.
Анализ крупных и характерных пожаров позволяет сделать вывод о продолжительности пожаров тп (без учета начальной стадии пожара):
• тп = 0,3 ч (18 мин) - величина, характерная для общественных зданий;
• тп = 0,5 ч (30 мин) - жилые дома;
• тп = 0,5-0,75 ч (30-46 мин) - административные здания;
• тп = 0,75-1 ч и более (45-60 мин) - складские помещения.
Выразим продолжительность пожара, для альтернатив опорных решений руководителя тушения пожара, в тактике действий:
G
W
(1)
где в - общее количество пожарной нагрузки, кг; Ф - скорость сгорания материала пожарной нагрузки, кг/(м2 • мин); Fп - площадь горения, м2.
Площадь горения твердого горючего материала, как правило превышает площадь пожара. Например, в современных квартирах это превышение составляет 3-5. Следовательно, при площади пожара 3 м2 - площадь горения 9-15 м2.
Фактор газообмена очага пожара с окружающей средой, также определяет альтернативу ввода сил и средств для локализации пожара с последующей ликвидацией. Данный фактор характеризуется такими граничными условиями этой области как: площадь и взаимное расположение проемов, высота помещения, этажность, конструктивные решения и другие факторы. Но существенную роль при управлении подразделениями пожарной охраны играет сгорание кислорода, находящегося в объеме помещения.
Но также, скорость распространения горения во время локализации пожара зависит от обстановки на пожаре, интенсивности подачи огнетушащих веществ, граничных условий и др. факторов. Начальная стадия пожара может продолжаться 5-40 мин (иногда и более - до нескольких часов).
Когда в силу ряда причин (разрывы в помещении пожарной нагрузки, подача огнетушащих веществ на путях распространения пожара) пожар локализуется на отдельном участке, группе, или части помещения, такой пожар называется локальным. Локальный пожар в своем развитии также проходит 4 стадии развития и должен быть локализован подразделениями пожарной охраны.
Линейная скорость распространения такого пожара, как при свободном развитии пожара, так и при его локализации, определяется из соотношения
10
т, min
V = ^L=LzLl
(2)
Рис. 1. Стадии развития пожара с учетом фактора тушения пожара Fig. 1. Stages of fire development, taking into account the factor of extinguishing the fire
Скорость выгорания характеризуется потерей массы горючих материалов с единицы поверхности во времени -кг/(м2 • с). Этот параметр определяет интенсивность тепловыделения при пожаре. Скорость выгорания твердых материалов при пожаре составляет от 5 • 103 до 2 • 10-2 кг/(м2 • с). Однако эта скорость может значительно изменяться в зависимости от степени измельчения материала и других факторов. Максимальная скорость выгорания при свободном
где - путь, пройденный пламенем за время т, м. Средние значения V (Улн°р") при пожарах на различных объектах приведены в [34; 35].
Анализ произошедших пожаров, испытания по изучению скорости и характера задымления зданий (на примере многоэтажных зданий) показали, что скорость движения дыма в лестничной клетке составляет 7-8 м/мин. Задымление лестничной клетки, при начале пожара на нижних этажах, происходит уже на 5-6 минуте. Уже через 5 мин в помещениях, примыкающих к месту пожара, температура среды поднимается до угрожающих человеческой жизни значений, кроме того, сопутствующие опасные факторы пожара также
т
п
У
т
т
св
лок
начинают оказывать негативное влияние, в следствие чего безопасное пребывание людей без защиты становится невозможным [33]. В таких ситуациях руководитель тушения пожара (далее - РТП) проводит анализ в выборе альтернатив принятия последующих решений.
Принятые решения при тушении пожаров возникают из условий, в которых в момент боевых действий подразделения пожарной охраны опираются руководители тушения пожара, принимая одно решение из массива альтернатив и мирового опыта коллег, основанного на пространственно-временных точках, выносимых научным сообществом на поверхность развития тактики действий при тушении пожаров.
Причем во все возрастающем количестве принятых решений при тушении пожара РТП наделяется соответствующими компетенциями (качеством принятых решений), и процесс, при котором нечто новое и непредсказуемое возникает из сложного сочетания более простых элементов, позволяет двигаться вперед в решении основной задачи [5], мы называем это комплексное решение в системе выбора альтернатив в оперативном управлении при тушении пожара.
АРХИТЕКТУРА
ОРГАНИЗАЦИИ ТУШЕНИЯ ПОЖАРОВ
Оперативное управление пожарно-спасательными подразделениями определяет архитектуру и основы организации тушения пожаров и проведения связанных с ними первоочередных аварийно-спасательных работ. Выполнение требований устава является обязательным для всего личного состава пожарной охраны и иных привлеченных к тушению пожаров сил [6].
Правовое регулирование отношений, возникающих в ходе тушения пожаров и проведения аварийно-спасательных работ, традиционно играет значительную роль в обеспечении эффективности реализации функций пожарной охраны [7].
Источниками, послужившими основанием оперативного управления при тушении пожаров стал боевой устав пожарной охраны (далее БУПО), являвшийся, главным образом, литературой, основанной на сложившемся опыте («Практическое наставление брандмейстерам» 1818 г., «Пожарная тактика. Правила тушения пожаров в вопросах и ответах» Э.Э. Лунда и П.А. Федотова), в которой шла речь о пожарной иерархии и взаимоотношениях на службе, а также Пожарный устав Российской империи от 1832 г., ставший частью сводов законов империи, касавшихся устройства пожарной части, мер предосторожности от возгораний, тушения пожаров, розыска причин возгораний, вознаграждения убытков и наказания виновных за несоблюдение мер предосторожностей. Архитектура этапов преобразований Российской империи, СССР, Российской Федерации и представляется в последовательности [8-17] утратившими силу и действующим [5].
Текст 1832 г. явился важнейшим этапом развития противопожарного законодательства, потому что он навсегда останется первым опытом систематизации противопожарного законодательства в России, но практически сразу устав 1832 г. оказался «морально устаревшим». Пожарный устав 1857 г. определил четкую структуру пожарных подразделений, и прописал их иерархию подчинения и уточнил источники финансирования пожарных команд.
В связи со сложившейся в XIX в. практикой применения при тушении пожаров теоретических трудов ученых в конце
30-х гг. XX в. как руководящий документ стал применяться [18], который не был введен в действие официальным правовым актом уполномоченного органа, но при этом был отменен приказом НКВД СССР, утверждавшим БУПО 1940 г. В [18] вводились новые термины, нормы и понятия, ранее не использовавшиеся в руководящих документах, но большинство из которых продолжают использоваться до сих пор. Также проектом была предпринята попытка четкого разграничения обязанностей должностных лиц, участвующих в тушении пожаров, что и является одним из аспектов основ альтернатив оперативного управления.
В 1940 г. был введен в действие «Боевой устав пожарной охраны», «Устав внутренней службы» и ряд других документов, регулирующих деятельность пожарной охраны. Причем, следует отметить, что и в БУПО 1940 г. отсутствовала систематизация правовых норм и положения по сходным вопросам, которые были рассредоточены по тексту документов. БУПО 1940 г. был отменен Приказом МВД СССР от 28 октября 1953 г. № 10, которым вводился в действие новый Боевой устав пожарной охраны.
Наиболее совершенным с тактической точки зрения того времени, в котором положения были систематизированы и, исходя из его структуры в различных условиях являлся [12]. Приказом МВД СССР от 9 ноября 1970 г. № 380 БУПО 1953 г. был отменен и введен в действие новый Боевой устав пожарной охраны [14].
С выходом приказа МВД РФ [16] утвержден Устав службы пожарной охраны, который определял назначение, порядок организации и осуществления службы пожарной охраны в Российской Федерации. Он утратил свою силу в соответствии с приказом МВД России от 6 июля 2005 г. № 538.
В настоящее время Методические рекомендации по действиям подразделений федеральной противопожарной службы при тушении пожаров и проведении аварийно-спасательных работ (направлен указанием МЧС России от 26.05.2010 № 43-2007-18), действующие с 26 мая 2010 г. также утратили силу [19]. Так принятие решений при тушении пожаров, возникающих из условий, в которых в момент боевых действий подразделения пожарной охраны опираются руководители тушения пожара, осуществляется по [5]. В свою очередь [5] определяет показатель оперативности принятия управленческих решений, показывает результативность деятельности должностных лиц органов управления. Так же описывается современный подход к модернизации оценки качества деятельности руководителя по-жарно-спасательного подразделения исходя из тактических возможностей подразделений пожарной охраны при оценке альтернатив в решениях РТП.
КОМПЛЕКСНЫЙ АНАЛИЗ
ПРИНЯТИЯ УПРАВЛЕНЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ
При оценке альтернатив используются различные количественные и качественные методы и подходы. В настоящее время набор методов и подходов, используемых для этих целей, постоянно расширятся. Одним из подходов является использование достижений нелинейной динамики, теории фракталов и мультифракталов.
Теория фракталов и мультифракталов в настоящее время широко используется для описания свойств самоподобия и сложных масштабных свойств различных алгоритмов. Исследования показали, что не все эти процессы можно охарактеризовать одним значением фрактальной размерности.
Для количественного описания фракталов, при изменении ряда альтернатив выбора управленческого решения, достаточно величины размерности Хаусдорфа. Однако в науке встречаются явления, которые требуют распространения понятия фрактала на сложные структуры с более чем одной альтернативы выбора решений. Такие структуры часто характеризуются целым спектром показателей, и размерность Хаусдорфа является лишь одним из них отвечая нашими обычными представлениями о характере событий пожаротушения в тех случаях, когда эти представления обычны и они есть при тушении пожара.
Если в качестве количественной характеристики архитектуры альтернатив принятия решений использовать оптимальность опорных решений [20] и критерий оптимальности, то математическое описание исходных данных для общей задачи принятия решений включают детерминированную, вероятностную и неопределенную информацию. В этом случае обоснование альтернативы выдвигается штабом пожаротушения на месте пожара, который определяет наличие неравномерного распределения альтернатив на множестве. Наличие неравномерного распределения альтернативы на множестве является свойством мультифрактального объекта: чем более неоднородной является альтернатива, тем шире спектр выполняемых операций и комплексный показатель альтернативы представляется функциональной зависимостью [20] которая характеризует динамику пожаротушения с точки зрения фрактальной, информационной и корреляционной зависимости. На рис. 2 приведены муль-тифрактальные альтернативы на различных временных отрезках пожаротушения.
k(a) 1
2 Л3
X......
Рис. 2. Мультифрактальные альтернативы на отрезках пожаротушения kv k2, k3
Fig. 2. Multifractal alternatives on fire extinguishing sections kv k2, k3
Указанные на графике мультифракталы характерны для процесса тушения пожара с течением времени. Выбираемые альтернативы имеют последовательные зависимости относительно друг друга, однако общий вид мультифракта-лов достаточно схож, что объясняется однородностью последовательностей принимаемых управленческих решений, принимаемых для достижения конечных задач и коррелирующих с обстановкой на пожаре, при этом учитывается дискретность альтернатив.
В качестве примера на рис. 2 отражены последовательность реализуемых альтернатив руководителем тушения пожара после прибытия первого пожарного подразделения
к месту пожара по рангу пожара № 1 (к^, прибытия пожарных подразделений по рангу пожара № 2 (к2), по рангу пожара № 3 (к3). Каждая из последовательностей принятия управленческих решений отражена в виде мультифракталов, имеющих целый спектр фрактальных размерностей.
Комплексный подход принятия управленческих решений в исследовании их реализации в информационных массивах различной природы при пожаротушении показывают хорошие результаты сходимости. Полученные данные, характеризующиеся динамическими процессами тушения пожара, позволяют находить количественные оценки выбранной альтернативы краткосрочного прогноза ведения боевых действий по тушению пожара [5].
МОДЕЛИРОВАНИЕ ДЕЙСТВИЙ
ПОДРАЗДЕЛЕНИЙ ПОЖАРНОЙ ОХРАНЫ
Но для оценки и дальнейшего прогноза условий пожаротушения РТП требуется наличие полной картины сложившейся текущей ситуации. Только в таком случае РТП сможет правильно рассчитывать требуемые ресурсы привлекаемых сил и средств, параметры локализации пожара [5]. Для того, чтобы получать всю необходимую информацию, РТП проводит анализ ситуации с привлечением экспертов (оперативный штаб на месте пожара).
Большая часть предлагаемых штабом решений является предварительно-оценочной, поэтому РТП следует ответственно подходить к выбору системы, по которой они будут проводить оценку действий. Так возникают предпочтения к оценке пожаротушения в теории фракталов и мультифракталов, обозначающих систему, имеющую такой же вид, как и ее составные части, подразумевая при этом действия привлекаемых участников к набору одинаковых цельных элементов ведения боевых действий с обеспечением безопасности участников тушения пожара.
Так, последнее время для обеспечения безопасности наметилась тенденция учета индивидуальных особенностей объектов ведения боевых действий по тушению пожара. Это требует не только тщательного анализа применимости требований нормативной базы, но и математического моделирования пожаров конкретных объектов и ситуаций, складывающихся в ходе развития пожара. В настоящее время используются различные методы модельных описаний [21]. Однако они не всегда позволяют оптимальным образом оценить пожарную опасность объектов в соответствии с [22] при ведении действий по тушению пожара подразделениями пожарной охраны.
Математические модели действий подразделений пожарной охраны при пожарах условно делятся на три вида:
1) интегральные - позволяющие осуществить прогноз для любого момента развития пожара в средних параметрах среды, не позволяя выдвигать альтернативы до момента полного охвата пламенем объекта пожара;
2) зонные - имеют значения большого количества допущений при анализе параметров, пространственных зон, возникающих при пожаре, что недостаточно при решении основной задачи подразделений пожарной охраны;
3) полевые - имеющие большое количество контрольных точек численных методов, описывающих изменения во времени, описываемых уравнениями, где ошибка в выборе альтернативы может привести к погрешности в конечном результате.
ki
о
a
MULTISCALE MODELING FOR INFORMATION CONTROL AND PROCESSING
Но существуют альтернативные (стохастические или вероятностные) модели описания действий подразделений пожарной охраны. Среди них выделяются модели, основанные на теории конечных цепей Маркова [23].
Цепь Маркова - последовательность случайных событий с конечным или счетным числом исходов, где вероятность наступления каждого события зависит от состояния, достигнутого в предыдущем событии, характеризующемся свойством при фиксированном настоящем, будущее независимо от прошлого [24; 25]
Рассмотрим использование такого подхода на примере анализа альтернатив выбора управленческого решения, условно принимаемых на месте пожара. Тогда возможен следующий набор альтернатив:
1) основная задача решена до решения о повышении ранга пожара;
2) основная задача не решена, но сил и средств подразделений достаточно;
3) основная задача не решена, необходимо повышение ранга пожара.
Вероятность первого события обозначим р, вероятность того, что основная задача решаема при дальнейшем сосредоточении сил и средств на i-м объекте представим полнотой учета факторов, определяющих содержание решения Мр [20] о сосредоточении и вероятность третьей ситуации обозначим как функционал, связывающий управляемые и неуправляемые характеристики модели и составляющей среды пожаротушения Wр [20]. Поскольку другие исходы не предусматриваются, то р + Мр + Wр = 1. Такая конечная цепь Маркова имеет следующие состояния качества принимаемых решений Кпр (показатель, включающий в себя совокупность параметров обоснованности оперативности) [20]:
K
основная задача решена при сосредоточении перво-
го прибывшего подразделения;
Кп - необходимо сосредоточение по повышенному рангу; Кп - основная задача решена с привлечением сил РСЧС; Кп - основная задача решена при сосредоточении на месте пожара штаба пожаротушения;
К - основная задача решена но запрашиваются дополнительные силы;
K
".Р6
основная задача решена при сосредоточении двух
дополнительных отделений. Соответствующая матрица переходных вероятностей имеет вид:
P =
1 0 0 0 0 0
0 1 0 0 0 0
p wp mp 0 0 0
p 0 wp mp 0 0
p 0 0 wp mp 0
p 0 0 0 wp Mt
(3)
где номер строки обозначает состояние, из которого происходит переход, а номер столбца - состояние, в которое процесс переходит.
Будем считать, что основная задача, перейдя из /-го состояния в j-е, назад не возвращается. То есть, состояния Кп р1~Кп р принадлежат эргодическому множеству, в котором можно из любого состояния попасть в любое и из которого, попав в него, уйти уже нельзя [26].
Рассмотрим поглощающие цепи Маркова - все эргоди-ческие состояния которых являются поглощающими, то есть состояния, попав в которые, нельзя из них выйти.
В любой поглощающей конечной цепи Маркова, вероятность после п шагов оказаться в невозвратном эргодическом состоянии стремится к 1 при п ^ Под невозвратными состояниями в теории цепей Маркова следует понимать такое множество состояний, в котором можно из любого состояния попасть в любое и из которого можно выйти имея решение. Вероятнее всего такая модель управления организуется при организации штаба пожаротушения.
АЛГОРИТМИЗАЦИЯ ОСНОВНОЙ ЗАДАЧИ
РТП при управление силами и средствами на пожаре предусматривает прохождения альтернативы выбора (рис. 3), по средствам:
• оценки обстановки и создания временно сформированной нештатной структуры управления действиями на пожаре;
• установления компетенций должностных лиц и их персональной ответственности за выполнение поставленных задач;
• планирования действий по тушению пожара;
• постановки задач участникам тушения пожара и обеспечение контроля за изменением обстановки на пожаре, а также регистрацию необходимой информации и мероприятия, направленные на обеспечение эффективности тушения пожара.
Таким образом для выполнения поставленной задачи, исходя из складывающейся обстановки с целью достижения основной цели, используется комплексный подход в принятии управленческих решений с использованием теории фракталов, мультифракталов и моделей действий подразделений пожарной охраны при классификации ситуаций и выборе альтернативы решения.
ВЫВОД ПО АЛЬТЕРНАТИВАМ ВЫБОРА
ПРИ ПОЖАРОТУШЕНИИ
Но при пожаротушении возникают некие прикладные задач, требующие экспертного решения [27]. Экспертные оценки - один из эффективных инструментов разработки и принятия управленческих решений. Проанализировав такую классификацию альтернатив, следует отметить, что часто возникает ситуация, когда ни один из существующих алгоритмов выбора решения в отдельности не решает задачу с достаточным качеством. В таких случаях пытаются учесть граничные условия каждого отдельного алгоритма за счет построения из них ансамбля критерия оперативности, позволяющего в свою очередь использовать минимизацию эмпирического риска на принципе статистической теории обучения, определяющей семейство обучающихся алгоритмов и задающей теоретические границы результативности.
Но вопрос остается открытым [28], какими свойствами должен обладать базовый алгоритм выбора альтернативы, чтобы при его анализе и идентификации повысить качество решаемой основной задачи. Обратимся к минимизации эмпирического риска в выборе альтернатив управленческого решения.
Классический принцип минимизации эмпирического риска [29] лежит в основе обучения систем для решения задач прогнозирования при тушении пожара по конечному набору оперативного управления в принятии опорных решений [20]. В задачах принятии опорных решений в зависимости граничных условий требуется найти неизвестный набор альтернатив для выбора zА = ^А/, ... , zАj), где с каждой
п-й альтернативой сопряжены потери, которые вычисляются при помощи функции потерь /п = (гА). Для оценки риска определяется функция эмпирического риска £Я(гд), которая обычно определяется как среднее арифметическое от потерь, которые возникают для каждой альтернативы из набора граничных условий пожаротушения:
1 n
ER (Za ) = -1 f (Za ) n = 1.
N
.N.
(4)
ER(z;) = min ER(zA).
(5)
ER (z,
1 n
(6)
Во многих случаях это помогает избавиться от отклонений, но при этом зависимость от граничных условий пожаротушения остается. Это объясняется соотношением:
\t (v + Д)-1 (v )|= t'(v )Д
(7)
Искомые значения z* должны минимизировать функцию эмпирического риска:
Если функцию потерь считать непрерывно дифференцируемой функцией, то для минимизации можно использовать любой из многочисленных градиентных методов [30].
Этот принцип начинает давать сбои, когда в эмпирическом распределении потерь в альтернативах выбора решений возникают отклонения от «нормальных значений», в таком случае минимизация функции эмпирического риска ведет к искажению значений искомых значений.
Для преодоления проблемы отклонений при решении задач пытаются их идентифицировать. Если отклонения удается идентифицировать, то можно исключить их из набора граничных условий пожаротушения. Однако идентифицировать отклонения можно не всегда, особенно, когда условий идентификации ничтожно мало.
Классический метод преодоления отклонений в условиях выбора управленческого решения состоит в понижении влияния отклонения в задаче минимизации эмпирического риска. Для этого используется так называемая, функция влияния ^).
где V - величина, заключенная между V и V + Д. Таким образом, величина искажения функции эмпирического риска зависит от величин искажений в эмпирическом распределении потерь. Если искажений много, и они велики, минимизация такой функции эмпирического риска приведет к искажению искомых условий.
Другой подход в преодолении проблемы отклонений состоит в том, чтобы для оценки эмпирического риска вместо среднего арифметического использовать такую оценку среднего значения, которая является более устойчивой по отношению к отклонениям. Например, медиану:
ER(zA) = median {f¿zA),... , fN(zA)}.
(8)
Это позволяет преодолеть проблему отклонений в задачах еще в ряде случаев. Однако, так как медиана как функция многих переменных не является дифференцируемой, то алгоритмы минимизации носят существенно комбинаторный характер, что снижает их эффективность. Выход можно найти, если использовать дифференцируемые функции для оценки среднего значения, которые также являются устойчивыми по отношению к отклонениям. Для этого следует прибегнуть к классу М-средних, которые включают в себя почти все хорошо известные функции для вычисления среднего значения альтернативы выбора управленческого решения. Таким образом для поиска г* следует применять градиентные методы или адаптировать существующие методы поиска в классической постановке выбора управленческого решения. В результате получается процедура поиска цепочки альтернатив управленческого решения вида ЕЯ(гА) которая представляет исходную постановку задачи, но со взвешенными граничными условиями пожаротушения с учетом отклонений в тактике тушения пожаров.
n=1
Литература
1. Степанов Р.А., Шелепенькин А.А., Белкин Д.С. Специфика подготовки кадров в системе Государственной противопожарной службы МЧС России // Научно-аналитический журнал «Вестник Санкт-Петербургского университета Государственной противопожарной службы МЧС России». 2015. № 1.
2. Муллахметов Х.Ш. Управленческий контроль в современных условиях: теоретические аспекты // Вестник УГНТУ. Наука, образование, экономика. Серия: Экономика. 2016. № 2 (16).
3. Молчадский И.С. Пожар в помещении. М.: ВНИИПО, 2005. 456 с.
4. Blockley W.V. Temperature tolerance: Man. Part 1. Heat and cold toleranace with and without protective clothing, biology data book. Federation of American Societies for Experimental Biology, Bethes-da, MD, 1973. Р. 781.
5. Приказ МЧС России от 16.10.2017 № 444 (ред. от 28.02.2020) «Об утверждении Боевого устава подразделений пожарной охраны, определяющего порядок организации тушения пожаров и проведения аварийно-спасательных работ» (Зарегистрировано в Минюсте России 20.02.2018 № 50100).
6. Термины МЧС Боевой устав пожарной охраны. URL: https:// www.mchs.gov.ru/ministerstvo/o-ministerstve/terminy-mchs-rossii/term/981
7. Смирнова А.А., Талашова А.А. Система советского законодательства о пожарной безопасности (по материалам боевых уставов пожарной охраны 1937, 1940, 1953, 1970 гг.) // Научно-аналитический журнал «Вестник Санкт-Петербургского университета Государственной противопожарной службы МЧС России». 2016. № 1.
References
1. Stepanov R.A., Shelepenkin A.A., Belkin D.S. Specifics of training in the system of the State Fire Service of the Ministry of Emergencies of Russia. Scientific and analytical journal "Bulletin of St. Petersburg University of the State Fire Service of the Ministry of Emergencies of Russia". 2015. № 1. (In Russ.)
2. Mullakhmetov Kh.S. Management control in modern conditions: Theoretical aspects. UGNTU Bulletin. Science, Education, Economics. Series: Economics. 2016. No. 2 (16). (In Russ.)
3. Molchadsky I.S. Indoor fire. Moscow: VNIIPO, 2005. 456 p.
4. Blockley W.V. Temperature tolerance: Man. Part 1. Heat and cold toleranace with and without protective clothing, biology data book. Federation of American Societies for Experimental Biology, Bethes-da, MD, 1973. P. 781.
5. Order EMERCOM of Russia dated 16.10.2017 No. 444 (ed. from 28.02.2020) "On approval of the Combat Charter of Fire Protection Units, which determines the procedure for organizing fire fighting and emergency rescue operations" (Registered with the Ministry of Justice of Russia 20.02.2018 No. 50100).
6. Terms of the Ministry of Emergency Situations Combat Charter of the Fire Department. URL: https://www.mchs.gov.ru/ministry/ o-ministry/terminy-mchs-rossii/term/981
7. Smirnova A.A., Talashova A.A. The system of Soviet legislation on fire safety (based on the materials of the combat charters of the fire department 1937, 1940, 1953, 1970). Scientific and Analytical Journal "Bulletin of St. Petersburg University of the State Fire Service of the Ministry of Emergencies of Russia". 2016. No. 1. (In Russ.)
8. Лунд Э.Э., Федотов П.А. Пожарная тактика. Правила тушения пожаров в вопросах и ответах: практическое наставление брандмейстерам, 1818.
9. Пожарный устав Российской империи от 1832 г.
10. Пожарный устав Российской империи от 1857 г.
11. Боевой устав пожарной охраны и Устав внутренней службы в пожарной охране, введенные Приказом НКВД 1940 г.
12. Боевой устав пожарной охраны1953 г. (Приказ МВД СССР от 28 октября 1953 г.).
13. Редакция Пожарного устава 1857 года.
14. Боевой устав пожарной охраны 1970 г. (Приказ МВД СССР от 9 ноября 1970 г. № 380 «Об утверждении и введении в действие Боевого устава пожарной охраны»).
15. Боевой устав пожарной охраны 1985 г. (Приказ МВД СССР от 1 ноября 1985 г. № 211 «Об утверждении и введении в действие Боевого устава пожарной охраны»).
16. Боевой устав пожарной охраны 1995 г. (приложение № 2 к Приказу МВД РФ от 5 июля 1995 г. № 257 «Об утверждении нормативных правовых актов в области организации деятельности ГПС»).
17. Приказ МЧС РФ от 31.03.2011 № 156 «Об утверждении Порядка тушения пожаров подразделениями пожарной охраны» (Зарегистрировано в Минюсте РФ 09.06.2011 № 20970).
18. Проект Боевого устава пожарной охраны. М.: Гостранстехиздат: Главное управление Пожарной охраны НКВД СССР, 1937. 127 с.
19. Письмо МЧС России от 22 июля 2020 года № 91-136-12 «О признании утратившими силу документов МЧС России».
20. Данилова М.А., Данилов М.М., Денисов А.Н. и др. Модель оперативного управления в принятии опорных решений с учетом оптимальности // Пожары и чрезвычайные ситуации: предотвращение, ликвидация. 2018. № 3. С. 94-101. DOI: 10.25257/ FE.2018.3.94-101.
21. Кошмаров Ю.А. Прогнозирование опасных факторов пожара в помещении: учеб. пособие. М.: Академия ГПС МВД России, 2000. 118 с.
22. ГОСТ 12.1.004-91 Система стандартов безопасности труда (ССБТ). Пожарная безопасность. Общие требования (с Изменением № 1).
23. Подрезова А.И., Ловчиков В.А., Моторыгин Ю.Д., Пешков И.А. Моделирование процессов развития горения пожарной нагрузки с помощью конечных цепей Маркова // Вестник ВГТУ. 2011. № 3.
24. Кельберт М.Я., Сухов Ю.М. Вероятность и статистика в примерах и задачах. Т. II: Марковские цепи как отправная точка теории случайных процессов и их приложения. М.: МЦНМО, 2010. 295 с. ISBN 978-5-94057-252-7.
25. Марков А.А. Распространение закона больших чисел на величины, зависящие друг от друга // Известия физико-математического общества при Казанском университете. 1906. 2-я серия. Т. 15. С. 135-156.
26. Корнфельд И.П., СинайЯ.Г., Фомин С.В. Эргодическая теория. М.: Наука, 1980. 384 с.
27. Орлов А.И. Теория экспертных оценок в нашей стране // Научный журнал КубГАУ. 2013. № 93.
28. Гуз И.С. Минимизация эмпирического риска при построении монотонных композиций классификаторов // Труды МФТИ. 2011. № 3.
29. Vapnik V. The nature of Statistical learning theory. Information science and statistics. Springer-Verlag, 2000.
30. Гилл Ф., Мюррей У., Райт М. Практическая оптимизация. М.: Мир, 1985. 509 c.
31. Принятие решений руководителем тушения пожара: учеб.-ме-тод. пособие по выполнению контрольной работы по дисциплине «Управление силами и средствами пожарных подразделений при тушении пожара» / С.В. Гундар, А.Н. Григорьев, М.М. Данилов, А.Н. Денисов, В.Б. Захаревский, К.С. Власов. М.: Академия ГПС МЧС России, 2017. 59 c.
32. Мацук А. Проблемы ликвидации пожаров, возникающих на границах зон тушения // Алгоритм безопасности. 2011. № 5. С. 34-36.
33. Porowski R., Kuznicki Z., Matozigc D., Dziechciarz A. Determination of toxicity in combustion products - state of the art // CNBOP-PIB. 2018. № 4.
34. Иванников В.П., Клюс П.П. Справочник руководителя тушения пожара. М.: Стройиздат, 1987. 288 c.: ил.
35. Повзик Я.С. Справочник руководителя тушения пожара. М.: ЗАО «Спецтехника». 2004.
8. Lund E.E., Fedotov P.A. Fire tactics. Fire fighting rules in questions and answers: Practical instruction to the brandmasters, 1818.
9. Fire Charter of the Russian Empire of 1832.
10. Fire Charter of the Russian Empire of 1857.
11. The Combat Charter of the fire department and the Charter of the internal service in the fire department, introduced by the Order of the NKVD of 1940.
12. Combat Charter of Fire Protection 1953 (Order of the Ministry of Internal Affairs of the USSR of October 28, 1953).
13. Revision of the Fire Regulations of 1857.
14. Combat Charter of the Fire Department of 1970 (Order of the Ministry of Internal Affairs of the USSR dated November 9, 1970 No. 380 "On the Approval and Implementation of the Combat Charter of the Fire Department".
15. Combat Charter of the Fire Department of 1985 (Order of the Ministry of Internal Affairs of the USSR dated November 1, 1985 No. 211 "On the Approval and Implementation of the Combat Charter of the Fire Department".
16. Combat Charter of the Fire Department of 1995 (Appendix No. 2 to the Order of the Ministry of Internal Affairs of the Russian Federation of July 5, 1995 No. 257 "On the approval of regulatory legal acts in the field of organizing the activities of the state emergency service".
17. Order of the Ministry of Emergencies of the Russian Federation dated 31.03.2011 No. 156 "On approval of the fire fighting procedure by Fire Departments" (Registered with the Ministry of Justice of the Russian Federation 09.06.2011 No. 20970).
18. Draft Combat Fire protection charter. Moscow: Gostranstehizdat: Main Directorate of the Fire Department of the NKVD of the USSR, 1937. 127 p.
19. Letter of the EMERCOM of Russia dated July 22, 2020 No. 91-136-12 "On the recognition of the documents of the EMERCOM of Russia as invalid".
20. Danilova M.A., Danilov M.M., Denisov A.N. et al. Model of operational management in making supporting decisions taking into account optimality. Fires and Emergencies: Prevention, Liquidation. 2018. No. 3. C. 94-101. DOI: 10.25257/FE.2018.3.94-101. (In Russ.)
21. Koshmarov Yu.A. Forecasting of fire hazards in the room: Textbook. Moscow: Academy of the State Pedagogical Center of the Ministry of Internal Affairs of Russia, 2000. 118 p.
22. GOST 12.1.004-91 Occupational Safety Standards System. Fire safety. General requirements (with Change No. 1).
23. Podrezova A.I., Lovchikov V.A., Motorygin Yu.D., Peshkov I.A. Modeling of the development of fire load combustion using the final circuits Markov. VSTU Bulletin. 2011. № 3. (In Russ.)
24. Kelbert M.Ya., Sukhov Yu.M. Probability and statistics in examples and problems. Vol. II: Markov chains as the starting point of the theory of random processes and their applications. Moscow: MTSNMO, 2010. 295 p. ISBN 978-5-94057-252-7.
25. MarkovA.A. Extension of the law of large numbers to quantities dependent on each other. News of the Physics and Mathematics Society at Kazan University. 1906. 2nd series. Vol. 15. Pp. 135-156. (In Russ.)
26. Kornfeld I.P., Sinai Y.G., Fomin S.V. Ergodic theory. Moscow: Science, 1980. 384 p.
27. Orlov A.I. Theory of expert assessments in our country. Scientific Journal of KubGAU. Scientific Journal of KubSAU. 2013. No. 93. (In Russ.)
28. Guz I.S. Minimization of empirical risk in the construction of monotone compositions of classifiers. MIPT Proceedings. 2011. No. 3. (In Russ.)
29. Vapnik V. The nature of statistical learning theory. Information science and statistics. Springer-Verlag, 2000.
30. GillF., Murray W., WrightM. Practical optimization. Moscow: World, 1985. 509 p.
31. Decision-making by the fire extinguishing supervisor: training method. Manual for the performance of control work in the discipline "Control of the forces and means of fire departments during fire fighting". S.V Gundar, A.N. Grigoriev, M.M. Danilov, A.N. Denisov, V.B. Zakharevsky, K.S. Vlasov (eds). Moscow: Academy of State Emergency Situations of Russia, 2017. 59 p.
32. Problems of fire elimination occurring at the boundaries of Mat-suk A. Safety algorithm. 2011. No. 5. Pp. 34-36.
33. Porowski R., Kuznicki Z., Matozigc D., Dziechciarz A. Determination of toxicity in combustion products - state of the art. CNBOP-PIB. 2018. No. 4.
34. Ivannikov V.P., Klus P.P. Directory of the fire extinguishing manager. Moscow: Stroyizdat, 1987. 288 p.: il.
35. Povzik YS. Handbook of the fire extinguishing manager. Moscow: CJSC "Special Equipment", 2004.
Статья проверена программой Антиплагиат. Оригинальность - 73,91%
Статья поступила в редакцию 02.11.2020, принята к публикации 19.12.2020 The article was received on 02.11.2020, accepted for publication 19.12.2020
СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ
Аникин Сергей Николаевич, адъюнкт кафедры пожарной тактики и службы (в составе учебно-научного комплекса пожаротушения) ФГБОУ ВО Академия Государственной противопожарной службы Министерства Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий (Академия ГПС МЧС России). Москва, Российская Федерация. SPIN: 5304-5496; E-mail: [email protected]
Данилов Михаил Михайлович, кандидат технических наук; доцент кафедры пожарной тактики и службы (в составе учебно-научного комплекса пожаротушения) ФГБОУ ВО Академия Государственной противопожарной службы Министерства Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий (Академия ГПС МЧС России). Москва, Российская Федерация. SPIN: 5304-5496; E-mail: [email protected] Денисов Алексей Николаевич, доктор технических наук, профессор; профессор кафедры пожарной тактики и службы (в составе учебно-научного комплекса пожаротушения) ФГБОУ ВО Академия Государственной противопожарной службы Министерства Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий (Академия ГПС МЧС России). Москва, Российская Федерация. SPIN: 5304-5496; E-mail: dan_ [email protected]
About the authors
Sergei N. Anikin, postgraduate at the Department of Fire Tactics and Service (as Part of the Educational and Scientific Fire-Fighting Complex) of Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Professional Education Academy of State Fire Service of Ministry of Russian Federation for Civil Defense, Emergencies and Elimination of Consequences of Natural Disasters (Fire State Academy, EMERCOM of Russia). Moscow, Russian Federation. SPIN 9419-3590; E-mail: [email protected] Mikhail M. Danilov, Cand. Sci. (Eng.); associate professor at the Department of Fire Tactics and Service (as Part of the Educational and Scientific Fire-Fighting Complex) of Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Professional Education Academy of State Fire Service of Ministry of Russian Federation for Civil Defense, Emergencies and Elimination of Consequences of Natural Disasters (Fire State Academy, EMERCOM of Russia). Moscow, Russian Federation. SPIN 1539-8110; E-mail: mdagps@ yandex.ru
Alexei N. Denisov, Dr. Sci. (Eng.), Professor; professor at the Department of Fire Tactics and Service (as Part of the Educational and Scientific Fire-Fighting Complex) of Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Professional Education Academy of State Fire Service of Ministry of Russian Federation for Civil Defense, Emergencies and Elimination of Consequences of Natural Disasters (Fire State Academy, EMERCOM of Russia). Moscow, Russian Federation. SPIN 1845-4634; E-mail: [email protected]
