CC BY
82
С использованием величины изменений показателя Wi(b) предлагается использовать показатель, характеризующий снижение вероятности реализации хотя бы одного АНВ в деятельность /-го ОТИ и ТС:
лт (Ь) = т (Ь)1 - т (ь?1, (8)
Таким образом, предлагаемая модель нарушителя позволяет выработать практические рекомендации по совершенствованию системы защиты ОТИ водного транспорта, причем это можно сделать для любого критического элемента инфраструктуры водного транспорта в отдельности или в комплексе.
Литература 1. Приказ Министерства транспорта Российской Федерации (Минтранс России), Федеральной служ-
бы безопасности Российской Федерации (ФСБ России), Министерства внутренних дел Российской Федерации (МВД России) от 5 марта 2010 г. N 52/112/134 г. Москва "Об утверждении Перечня потенциальных угроз совершения актов незаконного вмешательства в деятельность объектов транспортной инфраструктуры и транспортных средств"
2. Федеральный закон Российской Федерации от 9 февраля 2007 года № 16-ФЗ «О транспортной безопасности».
3. Методические рекомендации по проведению оценки уязвимости объектов транспортной инфраструктуры и транспортных средств морского и речного транспорта
4. А.В. Бояринцев Общий подход к разработке моделей нарушителей// Журнал "Системы безопасно-сти"-2007. -№4
УДК:658.386.3
УПРАВЛЕНИЕ БЕЗОПАСНОСТЬЮ ОБЪЕКТА ТЕХНОСФЕРЫ НА ОСНОВЕ ЗАКОНА СОХРАНЕНИЯ ЦЕЛОСТНОСТИ ОБЪЕКТА
В.Г. Бурлов1, А.В. Андреев2, Ф.А. Гомазов3
Санкт-Петербургский Политехнический Университет Петра Великого, 195251, Санкт-Петербург, Политехническая ул., 29
В статье описывается метод решения задачи управления безопасностью на основании закона сохранения целостности объекта. Данный метод позволяет создать математическую модель управленческого решения с заданным значением критерия безопасности.
Ключевые слова: управление безопасностью, модель, граф, синтез, закон сохранения целостности
объекта.
SAFETY MANAGEMENT OF THE TECHNOSPHERE OBJECT, BASED ON THE LAW OF CONSERVATION OF THE OBJECT INTEGRITY
V.G. Burlov, A.V. of Andreev, F.A. Gomazov
St.Petersburg Polytechnic University, 195251, St. Petersburg, Politekhnicheskaya St., 29 The article describes the method of solving the problem of safety management based on the law of conservation of the object integrity. This method allows you to create a mathematical model of the management solution with a given value of the safety criterion.
Keywords: safety management, model, graph, synthesis, the law of conservation of the object
integrity.
Управление безопасностью объекта техносферы представляет собой сложную комплексную задачу. Любая авария подобного объекта несет за собой определенные угрозы для безопасности человека. Подобные угрозы бывают прямыми, влияющими на здоровье человека. Данные угрозы образуются в связи с формированием негативных факторов после аварий на объекте техносферы, таких как пожа-
ры, радиационное заражение и т.п. Также, авария на таком объекте приводит к утрате объектом своего предназначения, что влечет за собой экономические и социальные проблемы. В рамках данной статьи, понятие безопасности объекта техносферы трактуется, как способность объекта выполнить свое предназначение в постоянно изменяющихся условиях. [1]
1Вячеслав Георгиевич Бурлов - Доктор технических наук, профессор, тел.: +7(911)100-41-01, e-mail: burlovvg@mail.ru;
2Андрей Викторович Андреев - Кандидат военных наук, доцент, тел.: +7(812)297-58-98, e-mail: office@mes.spbstu.ru;
ъФедор Андреевич Гомазов - Аспирант, тел.: +7(981)108-36-22, e-mail: fgomazov@gmail.com
Управление безопасностью объекта техносферы на основе закона сохранения целостности
Данная работа представляет собой инновационный подход к проблеме управления безопасностью объекта техносферы. В настоящее время, безопасность обеспечивается подходом на основе анализа. Этот подход построен на оценке произошедших аварий, сравнении различных объектов и прогнозировании возможных проблем в процессе существования объекта. В отличии, от существующего подхода, метод описанный в данной статье позволяет создавать процесс с заранее установленным показателем безопасности объекта.
Основой управления безопасностью является решение. Создание модели решения это задача лица принимающего решения (ЛПР). Данная модель обязана учитывать базовую закономерность предметной области. Подобной базовой закономерностью является закон сохранения целостности. Для обоснования необходимости выявления условия существования процесса, необходимо применить формальный аксиоматический метод. [2,3]
Закон сохранения целостности объекта (ЗСЦО) - устойчивая повторяющаяся связь свойств объекта и свойств действия при фиксированном предназначении. ЗСЦО проявляется во взаимной трансформации свойств объекта и свойств его действия при фиксированном предназначении. ЛПР, как и любой человек познает и осознает Мир через три базовых свойства Мира - «объективность», «целостность» и «изменчивость».^] В соответствии с ЗСЦО каждый процесс должен быть представлен тремя взаимосвязанными компонентами в виде процесса - «объект», «предназначение» и «действие». Эти три компонента располагаются по горизонтали. Также, правильно построенная теория должна иметь три уровня (рис. 1): [2,3]
1. Методологический уровень - определение условий существования процесса управления;
2. Методический уровень - разработка метода, позволяющего обеспечить условия перевода объекта управления из настоящего состояния, в требуемое;
3. Технологический уровень - получение условий реализации процесса перевода объекта управления из настоящего состояния, в требуемое.
При развертывании понятия «Управленческое решение» от практики, необходимо рассмотреть три следующих метода познания (рис. 2): [2,3]
- Декомпозиция - научный метод, использующий структуру задачи и позволяющий заменить решение одной большой задачи ре-
шением серии меньших задач, пусть и взаимосвязанных, но более простых
Рисунок 1 - Развертывание понятие «Управленческое решение» от теории
- Абстракция (математическая интерпретация) - мысленное отвлечение, обособление от тех или иных сторон, свойств или связей предметов и явлений для выделения существенных их признаков
- Агрегирование - процесс объединения элементов в одну систему
Рисунок 2 - Развертывание понятия «Управленческое решение» от практики
Таким образом, управленческое решение есть обеспечение субъектом условий реализации предназначения объекта, которым он управляет, в соответствующей обстановке. Обстановка - совокупность факторов и условий, в которых осуществляется деятельность. [2,3]
Из системотехники известно, что возможны два подхода к построению систем -анализ и синтез.[4] При анализном подходе
(решении проблемы выбора) есть набор физических элементов (исходных данных) по которым можно прогнозировать возможный результат деятельности системы. Данный подход имеет существенный недостаток - он не позволяет формировать процессы с заранее заданными свойствами, что особенно необходимо в условиях деятельности аналитической развед-ки.[5] Синтезный подход лишен данного недостатка, так как он моделирует систему в зависимости от конечных характеристик, что позволяет достигнуть заданной цели. [1,6]
• Проблемы возникают с частотой зависящей от А1пп - среднее время возникновения опасности (проявления проблемы) (рис. 3 а)
• Для нейтрализации опасности, сотрудник должен быть способен определить ее. Идентификация зависит от А1ип — среднее время идентификации опасности (проблемы) (рис. 3Ь)
• После идентификации, сотруднику необходимо принять меры по нейтрализации опасности. Нейтрализация происходит с частотой зависящей от Л^ш (рис. Зс)
а)
логией будет являться математическая модель управленческого решения (5). [1,6]
I ,
Ь)
ип
г
Л1
с)
нп
Рисунок 3 — Диаграмма проявления базовых элементов формирования управленческого решениям) время проявления проблемы; Ь) время идентификации проблемы; с) время нейтрализации проблемы.
Управление является эффективным, если соблюдается следующее уравнение
д *ип + д *лп <д *пп . (1)
Исходя из данного уравнения заметно, что время на появление следующей проблемы должно быть больше чем время на идентификацию и нейтрализацию существующей.
Согласно гносеологическому представлению закона сохранения целостности объекта (рис.4), алгоритмами (технологиями) будут являться основные алгоритмы создания сетевой модели. Методами будут являться уравнения описывающие процессы(2-4), а методо-
Рисунок 4 — Схема гносеологического представления закона сохранения целостности объекта
При создании модели управленческого решения, рассматриваются три основных процесса:
- Процесс образования проблемы для системы аналитической разведки характеризуется
вектором х
Д * ПП = Л(х 1. х 2 ) . (2)
- Процесс идентификации проблемы характеризуется вектором У
Д * ИП = Д( У 1. У 2 '■■■' Уп ) . (3)
- Процесс нейтрализации проблемы характеризуется вектором 2
Д= Л(21. 2 2 '■■■' ) . (4)
Математическая модель управленческого решения принимает вид (5)
Р = ( Д * ПП . Д * ИП . Д * ЛП ) (5)
В данных соотношениях обстановке соответствует характеристика периодичности проявления проблемы в информационной системе А1пп, информационно-аналитической работе — периодичность идентификации проблемы в информационной системе А1ип, а предназначению — периодичность нейтрализации проблемы А1нп.
Базовая модель управленческого решения имеет три основных элемента, что показано на рисунке 5. [7]
При трудовой деятельности возникают проблемы со следующей интенсивностью 1
1 =
Д г.
(6)
Управление безопасностью объекта техносферы на основе закона сохранения целостности ...
А00 = А
10
01
/ V2 V1 (Í4ii=>AI„ = А
10
01 ,
Рисунок 5 - Структурная схема реализации управленческого решения
Данные проблемы идентифицируются информационно-аналитической службой, интенсивность идентификации будет следующей
^ = — . (7)
А 1ИП
Процесс по нейтрализации проблемы будет характеризоваться интенсивностью
»г = —. (8)
А 1НП
ЛПР может выполнять, в различных сочетаниях, две функции:[2,3,7]
- Идентификация;
- Нейтрализация.
Поэтому решение ЛПР имеет четыре базовых состояния:
- Аоо - ЛПР не идентифицирует и не нейтрализует;
- Аю - ЛПР идентифицирует и не нейтрализует;
- А01 - ЛПР не идентифицирует но нейтрализует;
- А11 - ЛПР идентифицирует и нейтрализует.
В соответствии с такой особенностью управленческого решения необходимо ввести вероятности Роо, Р10, Р01, Р11 нахождения нашей системы управления в этих четырех состояниях. [8] Используя данные состояния системы, возможно составить граф состояний процесса формирования управленческого решения (рис.6).
Согласно данному графу возможно определить два основных пути развития ситуации. Первый путь возможен, когда если проблема
нейтрализована, а новая не образовалась Я у1 у2 А00 ^ А10 ^ А01 ^ ^00. (9)
Второй путь заключается в том, что
проблемы образуются подряд
Я / у2 у1 \ я
(10)
Рисунок 6 - Граф состояний процесса формирования управленческого решения
Каждому из состояний А, соответствуют вероятности состоянии Р,(0, которые находятся путем решения системы дифференциальных уравнений (уравнений Колмогорова), имеющих вид, в котором / = 0, 1, ... , п. [9] ¿Р. (1) п п
—— = 2Х (1) -Р (1) 2 (11)
™ ]=1 ]=1
Величина Aj^Р^О^) называется потоком вероятности перехода из состояния & в состояние Б], причем интенсивность потоков А^ может зависеть от времени или быть постоянной. [10]
Таким образом, система ДУ Колмогорова для нашей ситуации будет иметь следующий вид (12).
f d
— Pm( t) = - Рт( t )Л + Р01( t )v 2 dt
d
— Poi( t) = - P 01 (t)(1 + v 2) + Pii( t )Vi + Pio( t )Vi
dt
d
— Pio( t ) = P 00 (t )Л - Pio( t )Vi + Pii( t )V 2 dt
— Pii(t) = Poi (t)Л - Pii(t)(Vi + v 2) l dt
(12)
V1 л V2 .
= А™ =2 А
Так как система имеет конечное число состояний А, то сумма вероятностей нахождения системы в любом состоянии равно единице Poo (t) + Pio (t) + Poi (t) + Pii (t) = i . (13) Если предположить, что мы имеем стационарный процесс, тогда наша исходная система дифференциальных уравнений трансформируется в систему линейных однородных уравнений следующего вида (14):
- poo(t)л + Poi(t)V 2 = o
- p oi (t)( Л + V 2) + Pii (t) V i + Pio (t) v i = o ¡ poo(t- Pio(t)Vi + Pii(t)V 2 = o l p oi (t )л - pa (t)( Vi + V 2) = o
(14)
00.
Решением данной линейной алгебраической системы уравнений являются следующие соотношения (15):
Л(Л + и + и2 ) + и1и2
Ли 2 (Л + о1 + и2 ) К + и2)[ Л (Л + и + и2) + ии2] (15) Ли
Л (Л + и + и ) + ии Ли
I Рч = -
I (« + Л(Л + « + «2) + ««2] Основное уравнение показывает вероятность нахождения системы в момент состояния, когда существовавшая проблема решена, а новая еще не наступила (16). Данный показатель является критерием безопасности. [2,3,11]
■• (16)
Л (Л + « + и2) + и1«2
Для решения обратной задачи, необходимо определить следующие интенсивности: 1. интенсивность проявления проблемы
Л =
1
A t
2.
проблемы
3.
проблемы
ПП
интенсивность
A t ИП
интенсивность
A t,
(17)
идентификации
(18) нейтрализации
(19)
Данная модель обеспечения безопасности объекта техносферы на законе сохранения целостности объекте учитывает условия существования данного объекта. Использование подхода на основе синтеза позволило сформировать модель управленческого решения, которое позволяет задать требуемый уровень безопасности. Подготовка кадров в области техносферной безопасности способных выработать адекватное решение в процессе управления является важнейшей задачей в существующих условиях развития человечества. [12]
Литература
1. Бурлов В.Г., Магулян Г.Г., Матвеев А.В. Общий подход к моделированию систем обеспечения безопасности// Научно-технические ведомости Санкт-Петербургского государственного политехнического университета. Информатика. Телекоммуникации. Управление. 2011. Т. 5. № 133. С. 73-76.
2. Бурлов В.Г. Основы моделирования социально-экономических и политических процессов. Часть1. (Мето- дология. Методы.). С-Пб. НП «Стратегия будущего», 2007. -287с.
3. Бурлов В.Г. Основы моделирования социально-экономических и политических процессов. Часть 2. (Мо- дели. Технологии.). С-Пб. НП «Стратегия будущего», 2007. -278с
4. Istomin E.P., Abramov V.M., Fokicheva A.A., Sokolov A.G., Burlov V.G. New approach to the assessment of geohazard in the management of the territories. International Multidisciplinary Scientific GeoCon-ference Surveying Geology and Mining Ecology Management, SGEM 17, Informatics, Geoinformatics and Remote Sensing. 2017. С. 1005-1012.
5. Бурлов В.Г. Закон сохранения целостности объекта - методологическая основа решения задач информационной войны и обеспечения безопасности. Нейрокомпьютеры и их применение Тезисы докладов. 2017. С. 261-263.
6. ГудГ.Х., Маккол Р.Э. Системотехника: введение в проектирование больших систем. - Издательство : М.: Советское радио, 1962г. - 383с
7. Анохин П.К. Избранные труды: Кибернетика функциональных сис-тем/Под ред. К.В. Судакова. Сост. В.А
8. Бурлов В. Г., Гробицкий А.М., Гробицкая А.М. (2016). Управление строительным производством с учетом показателя успешного выполнения производственного задания Инженерно- Строительный журнал №. 3. с. 77-91. doi: 10.5862/MCE.63.5
9. Burlov V., Lepеshkin O. Modeling the process for controlling a road traffic safety system based on potentially active elements of space and time. Transportation Research Procedia 2017. С. 94-96.
10. Burlov V., Grachev M. Development of a mathematical model of traffic safety management with account for opportunities of web technologies Transportation Research Procedia 2017. С. 97-105.
11. Бурлов В. Г., Волков В.Ф. (1994) Применение метода последовательных экспертных Переоценок в задачах управления разработкой крупномасштабных потенциально опасных систем Электронное Моделирование. Том 12. №. 1. с 110-115.
12. Бурлов В.Г., Грачев М.И., Примакин А.И. Многоуровневый подход в подготовке и переподготовке кадров в сфере безопасности информационных технологий. Региональная информатика и информационная безопасность сборник научных трудов. Санкт-Петербургское Общество информатики, вычислительной техники, систем связи и управления. 2017. С. 185-189.
1и 2
P
00
P10 =
P
01
U1U2
1
V
1
v
2
