CC BY
18Минаев В. А., Топольский Н. Г., Чу Куок Минь УПРАВЛЕНИЕ ПОЖАРНыМИ РИСКАМИ
с использованием теории активных систем
В статье проведён анализ пожарной обстановки во Вьетнаме, разработана математическая модель системы снижения пожарных рисков с использованием теории активных систем, описаны различные механизмы управления ресурсами противопожарной службы.
Ключевые слова: пожарные риски, управление, теория активных систем, штрафные функции.
За период с 2001 по 2013 гг. во Вьетнаме произошло более 24 тыс. пожаров, на которых погибло около тысячи человек, были серьёзно травмированы более двух тысяч человек. Материальные потери от пожаров составили более 300 млн долл. Если же считать косвенные потери, то их сумма превышает прямой ущерб в 4-5 раз.
В сложившихся условиях основной задачей Вьетнамского управления пожарной охраны и аварийно-спасательных служб (ВУПО и АСС) является сокращение количества пожаров и ущерба от них за счёт новых организационно-технических решений, применения новейших технологий предотвращения и тушения пожаров, предотвращения взрывов.
Цель авторов настоящей статьи -исследование методов снижения пожарных рисков во Вьетнаме с использованием теории активных систем (ТАС), обеспечивающих повышение уровня пожарной безопасности объектов при ограничениях на ресурсное обеспечение (финансовое, материальное, техническое) служб и подразделений ВУПО и АСС.
При анализе использованы три пожарных риска:
1. R1 - риск для человека столкнуться с пожаром (его опасными факторами) за единицу времени (количество пожаров/103 чел.-год).
2. Я2 - риск для человека погибнуть при пожаре (количество погибших/102 пожаров).
3. Я3 - риск для человека погибнуть от пожара за единицу времени (количество погибших/105 чел.-год].
Эти риски связаны соотношением:
R3 = R1 - R2.
В общем виде риск как функцию социальных, техногенных и природных факторов можно представить в следующем виде:
Я = (5, Т, N1
где 5 - социальные; Т - техногенные; N -природные факторы.
Здесь необходимо сделать следующее пояснение: снижение пожарных рисков - это необходимая составляющая повышения пожарной безопасности, поэтому средствами (инструментами) снижения пожарных рисков до нормативно приемлемых являются системы пожарной безопасности (СПБ) - общегосударственная и объектовые - и управление именно этими системами обеспечивает снижение пожарных рисков.
Как следует из таблицы, наибольшее количество пожаров приходится на причины, связанные с нарушениями правил монтажа и эксплуатации электрооборудования разных типов (36,5 %). Соответствующие риски обусловлены техногенными факторами.
Рисками возникновения и развития «электропожаров», очевидно, можно управлять. Например, за счёт внедрения комплекса методов и устройств, включая специальные системы защиты от коротких
распределение пожаров во Вьетнаме по причинам их возникновения
Причина возникновения пожара Доля, % Фактор
Нарушение правил установки и эксплуатации электрооборудования 36,5 Т, Б
Неустановленная причина 33 Т, Б
Неосторожное обращение с огнём 15,2 Б
Аварийность устройства 4,3 Т , Б
Поджог вследствие конфликтной ситуации 4 Б
Самовозгорание веществ и материалов 1,1 N
Неправильная эксплуатация бытовых газовых и нефтяных устройств 0,9 Б
Неправильная эксплуатация электрооборудования 0,9 Б
Нарушение правил пожарной безопасности 0,7 Б
Нарушение правил устройства и эксплуатации транспортных средств 0,6 Т , Б
Неисправность производственного оборудования, нарушение технологического процесса производства 0,5 Т , Б
Удар молнии 0,2 N
Поджог вследствие опьянения, психического заболевания 0,2 Б
Поджог с целью получения страховки 0 Б
Прочие причины 1,9 Т , Б
замыканий (именно от них происходит значительная часть всех «электропожаров»), можно существенно снизить пожарные риски для всей этой группы пожаров [1].
Значительно сложнее обстоят дела со снижением пожарных рисков, обусловленных социально-техногенными факторами. Однако нужно отметить, что риски этой группы могут быть значительно снижены за счёт научно-технических достижений.
Отдельно стоит упомянуть о пожарах, связанных с умышленными поджогами. Во Вьетнаме они составляют 4 % от всех пожаров, в России - 8-9 % (включая пожары, где поджог подозревается, но не был доказан), а в Великобритании, Новой Зеландии, США подобные пожары составляют 25-30 % от их общего числа [1].
На втором месте по распространённости устойчиво находятся пожары, возникшие по причине неосторожного обращения с огнём (15,2 %). Эти пожары
1,3 %
рисунок 1. Распределение пожаров во Вьетнаме по причинам их возникновения: Щ - социальный; ■ - техногенный; - природный
происходят не только по причине небрежного, легкомысленного, безграмотного отношения людей к источникам воспламенения, горючим веществам и материалам, но и связаны с курением, алкоголизмом, употреблением наркотиков.
Снижать соответствующие пожарные риски можно путём организации целенаправленной деятельности общественности, педагогов, психологов, физиологов, социологов, средств массовой информации, призванных сформировать у людей новую культуру безопасной жизни на планете (включая вопросы пожарной безопасности).
ОСНОВНЫЕ ТЕРРИТОРИАЛЬНО-ДИНАМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ПОЖАРНЫХ РИСКОВ ВО ВьЕТНАМЕ
Я количество пожаров/103 чел. • год
у;
читывая, что пожарные риски во Вьетнаме во многом определяются демографическими характеристиками населения, приведём их основные показатели, которые необходимо учитывать при разработке моделей управления рисками.
Показательна динамика относительных показателей - основных пожарных рисков (рис. 2-4): риск возрос с 0,011 до 0,027 пожара на 1 000 чел. Риск Я2 снижался в период 2002-06 гг., а в период 2007-11 гг. стабилизировался на уровне 2-3, в 2012 году возрос до 4,56 жертв на 100 пожаров. Риск Я имеет тенденцию к снижению и определённой стабилизации.
Чтобы учесть территориальный аспект, проведём оценку пожарных рисков в округах СРВ. Территория Вьетнама делится на 6 социально-экономических округов:
- Дельта Хонгха (9 провинций и города центрального подчинения Ханой и Хайфон);
- Северный Мидлендс и горные области (14 провинций);
- Центральное побережье (13 провинций и город центрального подчинения Дананг);
- Центральное нагорье (5 провинций);
- Юго-Восточный округ (5 провинций и город центрального подчинения Хошимин);
г
0,03 0,025 0,02 0,015 0,01 0,005
0
2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 Годы
Я2, количество погибших/102 пожаров 7 6 5 4 3
2 1 0
2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 Годы
Я количество погибших/105 чел. • год
0,16
0,12 0,08
0,04
2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 Годы
Рисунки 2-4. Динамика рисков Я1, Я2, Я3 во Вьетнаме
- Дельта Меконга (12 провинций и город центрального подчинения Кантхо).
Используя статистические данные о численности населения, количестве пожаров, а также погибших в них по округам СРВ в период с 2001 по 2012 год, произведём расчёты основных пожарных рисков Яг, Я2, Я3 в округах СРВ. Результаты исследования территориальных различий пожарных рисков представлены на рисунках 5-7.
Из диаграмм видно, что средние риски Я^ в округах СРВ имеют незначительные различия (рис. 5). В то же время риск Я2 (рис. 6) имеет большую дисперсию для округа, по сравнению с Яг Так, если самое большое значение среднего риска Яг в округе Дельта Меконга равно 0,0185, то Я2 в нём составляет 3,4513, в то же время самое большое значение этого риска
0
Количество пожаров/103 чел. ■ год
0,025 0,02 0,015 0,01 0,005
■ I I ■
±
Дельта Северный Центральное Центральное Юго- Дельта
Хонгха Мидлендс побережье нагорье восточный Меконга и горные округ области
Количество погибших/102 пожаров
7
1..И
I
Дельта Северный Центральное Центральное Юго- Дельта
Хонгха Мидлендс побережье нагорье восточный Меконга
и горные округ области
Количество погибших/105 чел. ■ год 0,16 ■ 0,14 0,12 0,1 0,08 0,06 0,04 0,02 0
П.
Дельта Северный Центральное Центральное Юго- Дельта
Хонгха Мидлендс побережье нагорье восточный Меконга
и горные округ области
Рисунки 5-7. Средние пожарные риски й1, й2, Я3 по округам Вьетнама в 2001-2012 гг.
в округе Северного Мидлендса и горных областей - 1,948. Самое большое значение среднего риска в Юго-Восточном округе - 0,0298, а самое большое значение среднего риска Я2 в округе Центрального нагорья - 6,028. Средние значения риска Я3 (рис. 7) в округах СРВ незначительны (0,0611-0,1233).
МЕХАНИЗМЫ СНИЖЕНИЯ ПОЖАРНЫХ РИСКОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ТЕОРИИ АКТИВНЫХ СИСТЕМ
Существует большое количество механизмов (в основном - экономического характера), направленных
на снижение вероятности возникновения пожаров. Чаще всего при разработке таких механизмов управления рассматривается двухуровневая структура: верхний уровень - орган управления территориальной системой безопасности (Центр); нижний - объекты, деятельность которых несёт в себе потенциальную угрозу возникновения пожаров. Такого рода структура рассматривается в ТАС [2].
Рассмотрим округ Вьетнама, в провинциях которого функционируют п хозяйственных объектов (предприятий, учреждений и т. п.), деятельность которых может привести к возникновению пожаров и, как следствие, уменьшить уровень пожарной безопасности округа.
Ответственность за пожарную безопасность в провинциях возложена на Центр, которым во Вьетнаме является ВУПО и АСС [3]. Центр располагает полномочиями по применению различных организационно-экономических мер, направленных на снижение риска [4]. Пусть эффективность функционирования /-го предприятия определяется получаемой им прибылью, записываемой в виде [5]:
/. = с ии 1 - г (и), / е N
где uj - объём продукции (услуг), выпускаемой (оказываемых) -м предприятием; с; - цена продукции (услуг), выпускаемой (оказываемых) /-м предприятием, учреждением; г (и) - затраты предприятия на выпуск продукции (оказание услуг)
в объёме и..
1
Нужно учесть, что каждое предприятие заинтересовано в увеличении остающейся в его распоряжении части прибыли, из которой оно осуществляет обязательные выплаты, включая штрафы.
Вероятность возникновения пожара на /-м предприятии определим как х, вероятность его функционирования без пожаров - у.. По определению, х . + у. = 1.
Очевидно, что механизмы обеспечения пожарной безопасности предприятий должны быть настроены в соответствии
0
6
5
4
3
2
1
0
с реальным уровнем риска: п = п(х) или П = п(у). С учётом обязательных выплат и штрафов, прибыль, остающаяся в распоряжении предприятия, учреждения, записывается так:
/ = си 1 - 1 (и) - ПХ), . е N. (1)
Допустим, что п.. - размер штрафов за превышение допустимого уровня пожарного риска XI - определяется выражением:
[О, если
Учитывая, что уровень пожарного риска, вызываемый деятельностью 1-го предприятия, зависит от объёма выпуска и1 и объёма средств V,, направляемых на совершенствование противопожарных технологий [6], примем:
. , Л дх, (и,, V,.) Л дх^и^у,) „ ди1 ду1
дЩхА>о, /еЛ,.
ду.
Таким образом, выражение (1) переписывается в виде:
/ = с ¡и 1 - z (и) - п,(х,) - V,,, е N.
Потери предприятий округа от пожаров могут быть различны, важно учитывать ущерб от них.
Обозначим через и. возможный полный ущерб от пожара на -м предприятии. С учётом вероятностного характера пожара на -м предприятии ожидаемый ущерб определяется как
М. = и. х. = и. (1 - у.),, е N.
1 11 Iх- & 1п
Отсюда возможный полный ущерб М в округе, связанный с деятельностью
всех его п предприятий, при условии, что вероятности возникновения пожаров на них независимы друг от друга, записывается в виде:
/=1
Обозначим через й допустимый ущерб от пожаров в округе. Тогда успешное функционирование системы пожарной безопасности должно характеризоваться тем, что сумма ожидаемых ущербов предприятий от пожаров не должна превышать й:
С = ±и1(\-у,).
Применяя штрафные санкции для предприятий округа, можно установить предельно допустимый уровень пожарного риска х. = х. В этом случае прибыль предприятия записывается в виде:
X
, . \Ь(хЛ, если х. > [0, если <
В работе [6] приведены наиболее распространённые виды функций штрафа. Применим их к пожарной безопасности предприятий округа:
- одноступенчатый неизменяемый штраф за превышение допустимого уровня пожарного риска:
Л(х) = Н;
(2)
- изменяемый штраф за превышение допустимого уровня пожарного риска пропорционально его росту:
И(х) = dx;
(3)
- изменяемая ступенчатая функция штрафа:
Яр если хе^;^); Я2,если хе[х2;*3); (4)
Нк, если
Применительно к специфике обеспечения пожарной безопасности в округах каждая из рассматриваемых функций должна быть количественно адаптирована к территориально-динамическим условиям жизнедеятельности в них.
В исследованиях авторов настоящей статьи проанализированы основные виды штрафов (2)-(4), включая механизм сильных штрафов, означающий, что предприятия, превышающие допустимый уровень пожарного риска, всегда оказываются в невыгодном положении. Решён ряд задач использования функции штрафа за нарушения требований пожарной безопасности применительно к деятельности страховых компаний [7].
Сделан вывод, что чем более высокие требования предъявляются к уровню пожарной безопасности производства при действии механизма сильных штрафов,
тем менее активно осуществляется производственная деятельность, что приводит к снижению уровня выпуска продукции или оказания услуг. Соответственно показано: чем мягче требования к уровню пожарной безопасности производства, тем выше рост выпуска продукции или оказания услуг. Поставлены и решены задачи определения индивидуальных уровней пожарного риска предприятий, а также на этой основе планируемый интегральный уровень пожарной безопасности провинций и округа.
Таким образом, предложенные модели ТАС позволяют исследовать, как при изменении утверждённого уровня пожарного риска можно влиять на объём выпуска продукции или уровень услуг на предприятии и на объём средств, выделяемых предприятием на снижение уровня пожарного риска.
ЛИТЕРАТУРА
1. Брушлинский Н. Н., Соколов С. В., Клеп-ко Е. А. Основы теории пожарных рисков и её приложения. - М.: Академия ГПС МЧС России, 2011.
2. Бурков В. Н., Новиков Д. А. Теория активных систем: состояние и перспективы. - М.: Синтег, 1999.
3. Постановление Премьер-министра СРВ от 15.09.2009 г. № 77/2009 «О функциях и структуре МОБ Вьетнама».
4. Решение МОБ Вьетнама № 755, 756, 1453, 1454, 1798, 1832, 2007, 2279/ ОО-БСЛ от 23 февраля 2010 г. «О функциях, задачах, полномочиях и организационной структуре управления пожарной охраны городов Хошимин, Ханой, Биньзуонг, Хайфон, Дананг, Виньфук, Сантхо и Донгнаи».
5. Половинкина А. И., Грачев И. В., Мельник Е. В. Стратегия управления уровнем пожарной безопасности // Сб. тр. науч.-практ. межд. конф. «Современные сложные системы управления». Т. 2. -Воронеж: ВГАСУ, 2005. - С. 50-52.
6. Polovinkina A. I. Economic mechanisms of increasing the level of fire safety // Proceedings of the 15th International Conference on Systems Science. Vol. III. Wroclaw, Poland, 2004. - C. 426-429.
7. Минаев В. А., Тростянский С. Н, Чу Куок Минь Оценка вероятности возникновения пожаров при нарушениях требований пожарной безопасности // Технологии техносферной безопасности: Интернет-журнал. - 2013. - № 5 (51). Режим доступа: http://ipb.mos.ru/ttb
Minaev V., Topolsky N., Chu Quoc Min
FIRE RISKS MANAGEMENT WITH THE USE OF ACTIVE SYSTEM THEORY
Purpose. The problems of fire risk management practices in Vietnam using the theory of active systems (TAS) that enhance fire safety upgrade of facilities with fire service resource provision (financial, material, technical) restriction have been examined.
Methods. The in-depth analysis of fire risk spatial and dynamic characteristics in the Socialist Republic of Vietnam and its districts has been undertaken. The basic fire risks and fire causes have been investigated. The analysis of risk as a function of social, technological and natural factors has been carried out.
Findings. Mechanisms of fire risks reduction with TAS usage intended for fire probability fall have been defined. The fire situation in Vietnam has been investigated, a mathematical model of fire risk
decreasing system using TAS has been developed, mechanisms of fire service resource management have been described.
Research application field. The proposed TAS models allow to analyze the way a fire risk approved level change affects total output (or a service level) at the enterprise and finances appropriated by the company for fire risk level reduction.
Conclusions. Steps have been undertaken to achieve the goal of reducing the number of fires and damage caused by them due to the new organizational and technical solutions, the use of new technologies for fire prevention and extinction, explosion prevention in the Socialist Republic of Vietnam.
Key words: fire risks, management, active system theory, penalty functions.
REFERENCES
1. Brushlinsky N.N., Sokolov S.V., Klepko E.A. Osnovy teorii pozharnykh riskov i ee prilozheniia [Fundamentals of the theory of fire risks and its applications]. Moscow, Akademiia GPS MChS Rossii Publ., 2011. 82 p.
2. Burkov V.N., Novikov D.A. Teoriia aktivnykh sistem: sostoianie i perspektivy [Theory of active systems: state and prospects]. Moscow, Sinteg Publ., 1999. 128 p.
3. The decree of the Prime Minister of the Socialist Republic of Vietnam of September 15, 2009 no. 77/2009 "About functions and structure of the Ministry of public security of Vietnam". Hanoi, 2009. (in Viet.).
4. The decision of the Minister of public security of Vietnam of February 23,2010 "On the functions, tasks, powers and organizational structure of the fire Department of cities Ho Chi Minh city, Hanoi, etc.". Hanoi, 2010. (in Viet.).
5. Polovinkina A.I., Grachev I.V., Mel'nik E.V. Management strategy level of fire safety. Sb. trudov nauch.-prakt. mezhdunar. konf. Sovremennye slozhnye sistemy upravleniia" [Proc. of Sci.-pract. conf. "Modern complex control systems"]. Voronezh, vol. 2, 2005, pp. 50-52. (in Russ.).
6. Polovinkina A.I. Economic mechanisms of increasing the level of fire safety. Proc. of the 15th Int. conf. on Systems Science. Wroclaw, 2004, vol. 3, pp. 426-429.
7. Minaev V.A., Trostiansky S.N., Chu Kuok Min'. Estimation of the fires occurrence probability in violation of the requirements for fire safety. Tekhnologii tekhnosfernoi bezopasnosti: Internet-zhurnal, 2013, no. 5 (51), available at: http://ipb.mos.ru/ttb (accessed December 10, 2014). (in Russ.).
Vladímír Minaev
NiKOLAi TOPOLSKY
Doctor of Technical Sciences, Professor State Fire Academy of EMERCOM of Russia, Moscow, Russia
Doctor of Technical Sciences, Professor State Fire Academy of EMERCOM of Russia, Moscow, Russia
Chu Quoc Min | State Fire Academy of EMERCOM of Russia, Moscow, Russia
