CC BY
83
Вопросы теории гражданской защиты: предметная область гражданской защиты и ее моделирование
д.т.н.Владимиров В.А., д.т.н., профессор Измалков В.И.
В последние годы появилось достаточно большое количество публикаций, посвященных анализу путей дальнейшего развития единой государственной системы предупреждения и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций (РСЧС) и гражданской обороны. Все настойчивее обсуждается идея интеграции этих двух структур в единую систему - Российскую систему гражданской защиты (РСГЗ).
Высказываются резонные соображения о том, что для выработки окончательных взглядов на целевые функции, задачи и организационную структуру этой системы необходимо провести теоретические исследования, выработать с учетом накопленного опыта функционирования РСЧС и системы гражданской обороны ее основные идеи, принципы и положения.
В связи с этим в кругах ученых и специалистов, занимающихся проблемами защиты населения и территорий от опасных факторов техногенного, природного и военного характера, проявляется широкий интерес к теории гражданской защиты к переосмыслению и дополнению существующих принципов и положений, выявлению закономерностей, лежащих в основе процессов обеспечения безопасности и защиты населения и территорий, развитию новых идей. Обсуждению основных направлений формирования и развития теории гражданской защиты в 2001 г. было посвящено заседание Научного совета Центра стратегических исследований гражданской защиты МЧС России, а также семинар ученых и специалистов Центра с приглашением представителей заинтересованных организаций.
В данной статье в развитие проблем, обсуждавшихся на совете и семинаре, рассматриваются следующие вопросы:
гражданская защита как отрасль научных знаний и сфера практической деятельности;
предметная область гражданской защиты;
структурирование и моделирование предметной области;
роль и место предметной области в информационно-управленческой технологии гражданской защиты.
Авторы не претендуют на бесспорность и однозначность изложенных в статье представлений и с благодарностью примут конструктивные предложения и пожелания по предпринятой разработке и развитию теории гражданской защиты.
1. ГРАЖДАНСКАЯ ЗАЩИТА КАК ОТРАСЛЬ НАУЧНЫХ ЗНАНИЙ И СФЕРА
ПРАКТИЧЕСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ
По современным взглядам [1, 2] гражданская защита, как комплекс мероприятий по подготовке к защите и по защите населения и территорий от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера, а также от опасностей, возникающих при ведении военных действий или вследствие этих действий, играет важную роль в системе национальной безопасности государства, является одним из ее структурных элементов.
Она представляет собой сферу практической деятельности с ее целями, задачами, организационными формами, управленческими структурами, материальными и концептуальными системами, а также отрасль научных знаний, опирающуюся на определенную систему идей, принципов, закономерностей, отражающих существенные связи в области защиты населения и территорий, и обобщенных с учетом накопленного опыта.
Как отрасли научных знаний гражданской защите присущи свои методы проведения исследований, анализа, оценок и познания объективных закономерностей. Она как и многие другие отрасли знаний носит междисциплинарный характер, содержит элементы
нескольких смежных с ней наук, отраслей знаний и составляющих их содержание теории, опирается на систему знаний и теоретических обобщений в области безопасности, на теорию национальной безопасности государства.
На основе теории безопасности в сфере гражданской защиты: проводятся исследования характера угроз и опасностей техногенного, природного, экологического и военного характера для населения и территорий, их системный анализ и прогнозирование; вырабатываются методологические обоснования рекомендаций и конкретных мер по предотвращению, устранению или минимизации воздействия достоверных опасных факторов; разрабатываются и обосновываются функциональные задачи и функциональные структуры систем безопасности и защиты федерального, регионального, территориального и местного уровней.
Гражданская защита как междисциплинарная отрасль научных знаний в значительной мере использует идеи, принципы и закономерности военной науки. В частности, она опирается на систему знаний о характере войны и вооруженных конфликтов, закономерностях вооруженной борьбы и поражающих действиях современного и перспективного оружия на различные объекты, подготовке страны к отражению агрессии, способах военных действий в защиту государства, его населения и территорий. Теория гражданской защиты черпает определенные идеи и положения как из общей теории военной науки, так и из теории военного искусства, теории строительства Вооруженных Сил, теории управления войсками. В первую очередь это касается строительства, развития и применения войск гражданской обороны для решения задач гражданской защиты.
Некоторые из упомянутых закономерностей и принципов находят реализацию не только в строительстве войск гражданской обороны, но и в создании и развитии других структур, например, единой государственной системы предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций, а также системы гражданской защиты в целом.
Следует отметить объективно существующую и учитываемую в практике закономерность, устанавливающую соответствие направленности содержания и форм гражданской защиты характеру угроз, опасностей и их количественной мере, выражающейся в категориях безопасности и риска. Сюда же следует также отнести фундаментальные принципы организации и ведения гражданской защиты, такие как: заблаговременная всесторонняя подготовка всех структур государства к защите населения и территорий от опасных факторов техногенного, природного, экологического и военного характера; оптимизация расходов ресурсов на обеспечение безопасности и приемлемого риска для населения и территорий при угрозах и опасностях мирного и военного времени и др.
К числу широко известных теорий, на основе которых формируется научнометодический аппарат гражданской защиты, необходимо отнести: теорию катастроф; теорию риска; теорию живучести; теорию сложных систем; теорию исследования операций; теорию эффективности; теорию управления и др.
Кроме того, нельзя не отметить, что, как и многие другие отрасли знаний, теория гражданской защиты базируется на таких фундаментальных науках как физика, химия, математика, геология и др. и их современных достижениях.
В конечном счете определяется система развитых или заимствованных из смежных областей знаний научных идей, принципов, положений и закономерностей, отражающих существенные связи в сфере защиты населения и территорий от опасных факторов техногенного, природного, экологического и военного характера, которые присущи рассматриваемой междисциплинарной отрасли знаний и составляют теорию гражданской защиты.
Теория гражданской защиты, как и всякая другая теория, открывает путь к практике и выполняет важную роль в обеспечении оптимального и достаточного уровня безопасности населения и территорий при чрезвычайных ситуациях различного характера.
Оценивая роль теории, следует помнить слова известного ученого XIX века физика Л. Больцмана «Нет ничего практичнее хорошей теории».
На основе теории гражданской защиты в интересах решения практических задач, на наш взгляд, могут осуществляться:
анализ и оценка угроз, опасностей и защищенности населения и территорий при чрезвычайных ситуациях техногенного, природного, экологического и военного характера;
выявление объективных закономерностей, определяющих формы, методы и организацию гражданской защиты;
определение путей и выработка рекомендаций по совершенствованию и развитию гражданской защиты, наиболее целесообразных стратегий защиты населения и территорий с учетом складывающихся социально-экономических и иных условий.
2. ПРЕДМЕТНАЯ ОБЛАСТЬ ГРАЖДАНСКОЙ ЗАЩИТЫ При формировании системы научных идей, принципов, закономерностей и положений, которые бы адекватно отражали сложившиеся представления о целях, функциональных задачах, организационных формах, материальных и концептуальных системах в сфере гражданской защиты, весьма важно правильно определить ее предметную область.
Предметную область любой сферы человеческой деятельности, в том числе гражданской защиты, в соответствии с общепринятыми представлениями составляют: определенное множество объектов и субъектов, участвующих в этой деятельности; образуемые ими системы и подсистемы; связи и взаимоотношения между ними, а также процессы и явления природного, техногенного, экологического, социально-экономического и иного характера, влияющие на рассматриваемую деятельность.
К предметной области также могут быть отнесены законы и закономерности, регулирующие взаимоотношения между структурными элементами предметной области, определяющие процессы формирования факторов вредного воздействия на человека, окружающую среду и объекты техносферы. Следует однако заметить, что математическое или иное описание этих законов и закономерностей более целесообразно рассматривать в структуре базы знаний информационно-управленческой технологии процесса гражданской защиты, которая в дальнейшем будет рассмотрена.
От того, насколько строго и правильно будут установлены структура, содержание, характер и особенности составных элементов предметной области зависит возможность проведения полноценных исследований тех или иных аспектов гражданской защиты и достоверность их результатов, а также масштабы и условия использования этого понятия в сфере практической деятельности.
Основываясь на вышеизложенных соображениях, попытаемся очертить предметную область гражданской защиты и определить состав основных ее структурных элементов.
На наш взгляд, при исследовании содержания, построения и функциональных задач гражданской защиты в ее предметную область следует включить:
социально-экономические системы различного уровня (от федерального до местного), как совокупности организованных коллективов людей, населения, объектов экономики и инфраструктуры, а также природно-хозяйственных, природно-территориальных комплексов и экосистем, образующих единое структурно-функциональное целое, где осуществляются меры и действия по защите населения и территорий;
систему реальных и потенциальных угроз и опасностей техногенного, природного, экологического и военного характера для населения и территорий, методы их анализа, оценки и прогнозирования;
систему жизненно важных интересов человека, общества и государства в сфере техногенной, природной и экологической безопасности;
условия и причины возникновения чрезвычайных ситуаций различного характера, методы их исследования и выявления;
факторы риска хозяйственной и иной деятельности;
деструктивные силы и факторы риска опасных природных явлений и процессов; объекты, являющиеся источниками и реципиентами техногенной и экологической опасности и риска;
ряд различного рода организационно-технических систем в том числе систем поли-эрготехнического характера.
К системам полиэрготехнического характера могут быть отнесены: единая государственная система предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций, функционирующая на федеральном, региональном, территориальном и местном уровнях;
формирования и группировки сил и средств МЧС России, других федеральных органов исполнительной власти, привлекаемых для решения задач гражданской защиты;
система защиты и обеспечения выживания населения в условиях военного времени (система гражданской обороны);
система органов государственной власти, органов военного управления и других структур, на которые возлагаются функциональные задачи по управлению гражданской защитой и обеспечению безопасности населения и территорий;
система комплексного мониторинга природных и техногенных воздействий на человека, окружающую природную среду и объекты техносферы;
система информационно-интеллектуальной поддержки подготовки и принятия управленческих решений и автоматизированного управления гражданской защитой;
ряд концептуальных систем по тем или иным направлениям деятельности в сфере гражданской защиты. Например, принятая система взглядов и положений по анализу, оценке и прогнозированию факторов техногенной, природной, экологической и военной опасности и риска; система взглядов и положений по управлению техногенными, природными и экологическими рисками для населения и территорий; система разработанных стратегий по защите населения и территорий, обеспечению выживания населения в условиях военного времени, а также положений и правил по их реализации, в зависимости от складывающихся условий и т.п.
К предметной области гражданской защиты необходимо также отнести некоторые явления и процессы, связанные с возникновением и развитием чрезвычайных ситуаций различного характера, в частности, хорошо известные опасные природные явления: землетрясения, наводнения, извержения вулканов и др., а также воздействие на человека, окружающую среду и объекты техносферы поражающих факторов аварий и катастроф.
Что же касается, например, законов поражения, закономерностей распространения вредных химических, радиоактивных и других веществ и субстанций, то они с большим основанием могут быть отнесены к базе знаний.
Предметная область гражданской защиты, ее конкретное содержание и структура имеют важное как теоретическое, так и практическое значение. Она является одним из основных элементов информационно-управленческой технологии гражданской защиты.
3. СТРУКТУРИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРЕДМЕТНОЙ ОБЛАСТИ При решении многих исследовательских и практических задач в сфере гражданской защиты возникает необходимость в определенном структурировании предметной области и моделировании составляющих ее элементов. Особую важность моделирование приобретает при разработке информационно-управленческих технологий и формировании системы интеллектуальной поддержки подготовки и принятия решений по обеспечению безопасности и защиты населения и территорий.
Структурирование предметной области в интересах этого моделирования, на наш взгляд, должно предусматривать разделение систем, являющихся элементами предметной области, на группы или блоки, в зависимости от их характера и функциональной нагрузки.
В этом случае целесообразно рассматривать следующие два основных блока элементов:
а) Блок материальных систем и объектов, включающий:
социально-экономические системы: природно-хозяйственные, природно-
территориальные комплексы и экосистемы, многие организационно-технические системы, а также отдельные важные хозяйственные и иные объекты, которые относятся к чувствительным реципиентам техногенных, природных и экологических воздействий;
источники техногенных, природных и экологических угроз и воздействий;
другие материальные системы, относящиеся к организационно-техническим, но обладающие определенными особенностями, в частности, системы полиэрготехнического характера, органы управления, координирования и контроля, силы, средства и системы, обеспечивающие решение задач комплексного мониторинга состояния окружающей среды и техносферы, предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций, выживания населения в условиях военного времени.
б) Блок концептуальных систем по анализу, оценке и прогнозированию техногенных, природных и экологических факторов опасности и риска, управлению безопасностью и рисками, обеспечению смягчения последствий аварий, катастроф и опасных природных явлений и другим направлениям деятельности в сфере гражданской защиты.
Следует подчеркнуть, что моделирование структурных элементов предметной области, а также составляющих их систем имеет свои особенности.
Моделирование социально-экологических и организационно-технических систем блока материальных систем, на наш взгляд, целесообразно производить основываясь на представлениях о человеко-машинных системах, развитых в работах П.Г. Белова [3, 4].
Трансформируя взгляды П.Г. Белова на эти системы, можно в достаточно простом виде представить их обобщенную модель.
Заметим, что к классу социально-экономических систем, помимо собственно социально-экономических систем, основу которых составляет то или иное административнохозяйственное образование (например, район, область), могут быть отнесены природнохозяйственные и природно-территориальные комплексы.
К классу организационно-технических относятся по сути все остальные материальные системы и объекты, представляющие собой некую совокупность организованных по профессиональным признакам коллективов людей, технических средств и систем, инженерных сооружений и различного рода других объектов целенаправленной деятельности людей, выполняющих определенные функциональные задачи. К числу организационнотехнических систем, например, могут быть отнесены: системы объектов управления и связи различных уровней, системы оповещения об опасностях; системы коллективной защиты населения и т.п.
Частным случаем организационно-технических систем являются так называемые полиэрготехнические системы, характерные признаки которых состоят в многообразии и разнородности внутренних структур и функциональных задач. Для моделирования этих систем, помимо рассматриваемого подхода, целесообразно применение кроме того методов теории динамических систем, являющихся более сложными, но дающими широкие возможности для анализа и оценки эффективности функционирования такого рода систем.
Обобщенная модель социально-экономических и организационно-технических систем, составленная в развитие взглядов П.Г. Белова, приведена на рис. 1.
Рис. 1 Обобщенная модель социально-экономических и организационно-технических систем
Здесь:
ЧФ - человеческий фактор (организационные структуры, органы управления и
т.п.);
ХС - хозяйственные структуры (для организационно-технических систем - ТС -технические системы);
УОВ - установленная организация (технология) взаимодействия между структурными элементами;
С - рабочая среда (среды);
I (1) - входное и ограничивающее воздействия на систему: поступающие извне ресурсы; целевые функции и задачи; пространственные, временные, материальные и иные ограничения;
Е (1) - выходные воздействия системы на внешнюю среду: результаты функционирования системы в соответствии с целевой установкой, валовой продукт (для социальноэкономических систем и хозяйственных комплексов и т.п.), а также вредное трансграничное воздействие;
ОС - обратная связь, вносящая определенные корректуры в объем и содержание входных и ограничивающих действий;
Б (1) - состояние системы;
1 - временной параметр.
Как известно, с термодинамической точки зрения устойчивое состояние системы соответствует максимуму энтропии. Понятие об энтропии, как термодинамической функции, было введено еще в середине XIX века Клаузевинцем. В настоящее время оно широко используется в информатике для обозначения меры упорядоченности системы.
Человеческая деятельность в любой сфере, в том числе в производственнохозяйственной, социальной и т.п., в целом носит системный характер и направлена на согласование и упорядочение всех структур, процессов и явлений, находящихся в поле этой деятельности.
Согласно второму закону термодинамики и информационной трактовке энтропии это ведет к уменьшению энтропии, а следовательно, и к снижению устойчивости рассматриваемых систем, приводит их в неустойчивое состояние.
На первый взгляд парадоксально, что технический прогресс, связанный с внедрением новых более эффективных средств выработки, преобразования, накопления различных видов энергии, промышленных и иных технологий и т.п., влечет за собой увеличение числа угроз и опасностей, количества аварий и катастроф. Вместе с тем это вполне объяс-
нимо. Технический прогресс предполагает все более высокую степень упорядоченности во всех сферах деятельности, что ведет к уменьшению энтропийного фактора. Правда, в полном смысле это касается изолированных систем, т.е. систем не взаимодействующих с окружающей средой. Реальные же системы, о которых идет речь, не являются таковыми. Применительно к ним выводы о закономерностях изменения энтропии могут быть приняты со значительной долей погрешности.
Тем не менее, есть все основания констатировать, что в реальных системах неизбежно происходит концентрация энергии того или иного вида в определенных структурных узлах производственных и иных объектов. Такого рода явление относится к процессу упорядоченности и образованию определенной топографии энергетических потенциалов. По мнению П.Г. Белова в объективном стремлении энергетических потенциалов к выравниванию заложена природа аварийности на хозяйственных объектах.
Реальные социально-экономические и организационно-технические системы имеют внешние связи, обмениваются с окружающей средой материальными субстанциями и энергией и являются по существу открытыми. В число этих внешних связей следует включать и те меры и действия, которые осуществляются в интересах обеспечения безопасности рассматриваемой системы на более высоких иерархических уровнях управления.
В конечном счете обеспечение безопасности за счет собственных ресурсов системы, а также за счет внешних воздействий направлено на стабилизацию энтропийного фактора и энергетического поля, характерного для устойчивого состояния системы.
Моделирование структурных элементов предметной области гражданской защиты, являющихся источниками техногенной, природной и экологической опасности техногенного происхождения, сводится, как правило, к моделированию определенных процессов.
Для промышленных и иных объектов, являющихся источниками техногенной и экологической опасности это, главным образом, технологические и управленческие процессы, осуществляемые при функционировании этих объектов, для опасных природных явлений - это динамика развития предвестников и признаков опасности.
Первым этапом моделирования источников техногенной и экологической опасности техногенного происхождения является формализованное представление возможных путей возникновения и развития аварийных процессов. Для этого обычно используются те или иные искусственные модели, например, диаграммы причинно-следственной связи типа «дерево» (дерево происшествия т.е. аварии, катастрофы и т.п., дерево отказов, дерево событий - последствий аварий, катастрофы и т.п.) [3, 4, 6].
Диаграмма «дерево происшествия» обычно включает одно головное событие, которое связано конкретными логическими условиями с промежуточными и исходными предпосылками, обусловившими в совокупности его появление (рис. 2) [ 4].
Знаком «+» обозначено логическое условие сложения «или», знаком «•» - логическое условие перемножения «И».
В качестве головного события обычно рассматривается авария или катастрофа, ветвями дерева происшествия служат предпосылки и их причинные цепи, листьями - исходное событие, дальнейшая детализация которых нецелесообразна, т.е. отказы, ошибки персонала, неблагоприятные внешние воздействия.
Диаграмма «дерево отказов» по своему виду, мало чем отличается от диаграммы «дерево происшествий».
В соответствии с этой диаграммой, на каждой ступени анализируются возможные отказы технических систем (узлов), а также человеческий фактор этих отказов и оценивается их вероятность. В конечном счете, определяется вероятность возникновения головного события, т.е. аварии или катастрофы.
На рис. 2 показана лишь общая структура модели возникновения аварии (катастрофы). Диаграммы для сложных систем, каковыми обычно являются источники техногенной
и экологической опасности, как правило, имеют многоступенчатый и сильно разветвленный характер.
Рис 2. Общая структура диаграммы «Дерево происшествия».
Модель-диаграмма «дерево событий-последствий аварии, катастрофы и т.п.» или просто «дерево событий» также представляет собой граф, т.е. систему точек (в данном случае прямоугольников), обозначающих события, которые соединены линиями связи. Однако анализ этой диаграммы ведется от центрального события, которое обычно представляет собой аварию, катастрофу и т.п. к цепочкам событий, являющихся его последствиями.
В таком случае граф выражает все возможные исходы аварии (катастрофы). В качестве ветвей дерева здесь возможные сценарии развития аварии и причинение ущерба объектам окружающей среды, людям, материальным и природным ресурсам. Эти сценарии отличаются возникающими при аварии обстоятельствами и условиями воздействия на объекты поражающих факторов.
Структура рассматриваемой диаграммы показана на рис 3 [4].
! Центральное событие
(авария, катастрофа)
1 з і і_и Ц_
Рис. 3 Общая структура диаграммы «дерево событий - исходов аварии (катастрофы)»
Диаграмма «дерево событий - исходов аварии (катастрофы)», по существу, представляет собой стохастический граф, в соответствии с которым производятся оценки вероятности событий на каждом разветвлении. Сумма вероятностей реализации событий каждого разветвления равна единице.
Необходимо отметить, что при анализе развития аварии, катастрофы, на наш взгляд, целесообразно использование широко известных из теории вероятности формул
Байеса. С их помощью могут быть определены апостериорные вероятности реализации возможных гипотез возникновения и развития аварийного процесса.
Например, вероятность возникновения и развития аварии в соответствии с гипотезой № определяется по формуле:
Р(Н / А)=
Ё Р(Нк )р(А / Нк)
к=1
где: Р(Ш/А) - искомая апостериорная, условная вероятность;
А - случайное событие возникновения аварии;
Р(Ш), Р(Нк) - априорные вероятности реализации сценариев (гипотез) № и Нк;
Р(А/№), Р(А/Нк) - априорные вероятности возникновения аварии по сценариям (гипотезам) № и Нк.
Если число принимаемых во внимание сценариев возникновения и развития аварии (гипотез) равно «п», то:
Ё р (Нк )=1;
К=1
п
Ё Р (/ А) = 1.
5 =1
Второй этап моделирования источников техногенной и экологической опасности техногенного происхождения состоит в исследовании с помощью описанных выше моделей - диаграмм процессов возникновения и развития аварий, катастроф и т.п. и получении необходимой информации для подготовки и принятия управленческих решений в сфере гражданской защиты.
Моделирование материальных систем по сути относящихся к организационнотехническим, но имеющим определенные особенности, представляется целесообразным рассмотреть отдельно. Имеются в виду материальные системы полиэрготехнического характера.
Как уже отмечалось ранее, такого рода системы отличаются наличием в своем составе разнородных организационных структур и многообразием технических и инженерно-технических систем и средств.
К материальным организационно-техническим системам рассматриваемого вида нами отнесены: органы управления, координирования и контроля; формирования и группировки сил и средств, решающих задачи гражданской защиты в условиях мирного и военного времени; система комплексного мониторинга и прогнозирования чрезвычайных ситуаций; автоматизированная информационно-управляющая система предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций.
В число такого рода систем также входят такие структуры как Гостехнадзор, Госатомнадзор, занимающиеся контрольно-профилактической деятельностью, органы декларирования и страхования безопасности и другие структуры, выполняющие важные задачи в интересах гражданской защиты.
Моделирование материальных систем полиэрготехнического характера, относящихся к предметной области гражданской защиты, может основываться на теории моделирования динамических систем, развитой в работах П.Г. Белова [3, 4].
Такого рода моделирование дает более широкие возможности для проведения исследований, чем использование рассмотренной ранее обобщенной модели (рис. 1).
Динамическую модель исследуемых систем в общем виде можно представить как полуоткрытый «черный ящик» (рис. 4).
Рис. 4 Модель материальной системы, как динамической системы
На вход системы в общем случае поступает определенное множество входных эле-
т
ментов (данных воздействий на систему) Х = Ё Хк, на выходе системы образуется мно-
к=1
п
жество выходных элементов (результатов функционирования системы): У = ЁУе.
е=1
Система характеризуется оператором Е (у), осуществляющим необходимые преобразования входных элементов множества Х в выходные элементы множества У. Причем преобразования происходят с определенной результативностью или эффективностью у, в зависимости от особенностей входных элементов и характера проводимых преобразований.
Например, Хк преобразуется в Уе с результативностью уке. Ядро модели, обеспечивая преобразование, выдает результат в виде матрицы {у} из элементов уке, показывающих результативность каждого из отдельных преобразований.
Процессы поступления в систему входных элементов и выработки системой выходных элементов в реальных условиях зависят от большого числа случайных событий и носят статистический характер. Обозначим вероятность поступления входных элементов через Р (Хк), а условную вероятность выработки выходных данных как Р (У1/Хк). Заметим, что речь идет об условной вероятности Р (У1/Хк), т.к. выработка У1 может быть реализована при наличии на входе в систему Хк.
С учетом указанных выше соображений, оператор динамической материальной системы выражается формулой:
Е{ ¥} = Ё^Р(Хк)Р(Уд/Хк)
кд
Когда п = т , матрица {у} квадратная и уке. = у(к, е.). При п < т считается, что отдельные входные элементы дублируют избыточные Ч-ые входные элементы, а ряд значений уке является функцией трех аргументов у(к, ч, е.).
Таковы основные свойства обобщенной модели.
Для ее приложения к той или иной координатной системе важно правильно определить физический смысл входных и выходных элементов, а также технологию переработки данных ядром модели.
Например, входными элементами модели полиэрготехнической системы, представляющей собой некую организационно и функционально связанную совокупность органов управления, координации и контроля, могут быть:
информация о возникших угрозах и опасностях для населения и территорий, предпосылках для возникновения техногенных аварий и катастроф, о возникновении чрезвычайных ситуаций;
сведения о состоянии и степени готовности формирований и группировок сил и средств гражданской защиты;
данные о наличии всех видов ресурсов для предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций;
донесения о динамике ликвидации аварий и катастроф, о выдвижении сил, средств и доставке материальных ресурсов к месту проведения спасательных и неотложных аварийно-восстановительных работ;
своевременность, полнота и эффективность выполнения поставленных задач в управленческих решениях и т.п.
Выходными элементами в этом случае являются наиболее целесообразные решения по предупреждению аварий и катастроф, меры и действия по защите населения и территорий, адекватные обстановке (входной информации об обстановке), направления основных усилий по ликвидации чрезвычайных ситуаций и т.п.
Входные элементы системы комплексного мониторинга и прогнозирования чрезвычайных ситуаций могут включать: данные источников первичной информации о техногенных источниках и воздействиях, состоянии окружающей природной среды, источниках вредных воздействий на здоровье человека и т.п.
К числу выходных элементов такой системы относятся:
результаты оценки и прогноза развития техногенной и экологической обстановки; данные о влиянии этой обстановки на здоровье человека;
предложения для принятия управленческих решений по защите населения и территорий, а также нормализации техногенной и экологической обстановки и т.п.
Система предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций отличается большой сложностью и разветвленностью структур. В ее составе силы и средства, органы управления различных федеральных органов исполнительной власти. Деятельность этих структур осуществляется при координирующей роли МЧС России.
Рассматриваемая система отличается структурной сложностью и неоднозначностью управленческих связей. На наш взгляд, ее функционирование в полной мере вписывается в рамки динамической модели.
Однако в данном случае множества входных и выходных элементов, а также матрица ядра модели {у} приобретает значительные размеры.
Возникают и сложности в определении оператора преобразования входных элементов в выходные.
Можно было бы привести примеры входных и выходных элементов, свойственных этой системе. Однако в этом нет необходимости. Во-первых, многие элементы будут аналогичны тем, которые указаны в предыдущих примерах. Во-вторых, здесь в зависимости от решаемых задач моделированию может подлежать функционирование системы не в полном объеме, а лишь по определенным направлениям. В этом случае состав и характер входных и выходных элементов будет соответствовать решаемой задаче.
Приведем некоторые соображения по моделированию систем концептуального характера. К такого рода системам в сфере гражданской защиты следует отнести:
принятую концепцию и методологию анализа, оценки и прогнозирования техногенных, природных и экологических факторов риска для населения и территорий;
систему стратегий, а также превентивных и оперативных мер и действий по предупреждению и ликвидации чрезвычайных ситуаций;
систему взглядов, практических рекомендаций и процедур по управлению безопасностью и риском, обеспечению смягчения последствий аварий, катастроф и опасных природных явлений;
кооперативное соглашение (энвайроментальный паритет) между регионами, субъектами федерации и другими административно-хозяйственными образованьями (социаль-
но-экономическими системами) по защите населения и территорий от общих источников техногенной, природной и экологической опасности, а также другие документы научнометодического и нормативного характера, содержащие концептуальные положения по тем или иным аспектам обеспечения гражданской защиты.
Моделирование такого рода систем состоит в структуризации указанных концепций и методологий, формализации и морфологическом описании их структурных элементов.
Это моделирование имеет целью представление концепций и методологий в удобном для анализа и практического использования виде. При моделировании необходимо обеспечить адекватность модели концепциям и методологиям и возможность получения новых знаний в области исследуемых вопросов и проблем.
Коротко остановимся на концептуальной основе, так называемого, энвайромен-тального паритета.
Этот новый подход к распределению материальной ответственности за обеспечение безопасности между определенными объектами (социально-экономическими системами того или иного уровня, природно-хозяйственными образованиями и т.п.), являющимися реципиентами вредных воздействий от общего для них источника техногенной, природной или экологической опасности, появился совершенно недавно.
В общем виде в отечественной литературе он описан в работе И.И. Кузьмина, Н.А. Махутова, С.В. Хетагурова [5].
Суть концепции энвайроментального паритета, применительно к рассматриваемым нами системам, состоит в следующем.
Если общий для двух соседних социально-экономических систем источник техногенной опасности, расположен на территории социально-экономической системы (СЭС), для которой собственные расходы по снижению риска именно от этого источника не являются приемлемыми, с точки зрения достижения безопасности, и могут даже привести к снижению ее общего уровня за счет этих расходов, то существуют условия кооперативного соглашения («энвайроментальный паритет»), которые выгодны обоим социальноэкономическим системам.
При этом существуют справедливые квоты вложений в меры безопасности от общего источника опасности, определяемые исходя из стоимости продления жизни, материальных ресурсов, численности населения этих СЭС.
Указанные квоты определяются из следующей системы уровней [5]:
БА (1в/№ + 1а/№) = Б (Са - 1а/№)
Б0 (7в/№ + Ма) = Б (Св - 1в/№)
В этих уравнениях:
индексом А обозначена более развитая социально-экономическая система, испытывающая трансграничное вредное воздействие от источника расположенного на территории другой социально-экономической системы, обозначенной индексом В;
Б - стоимость продления жизни (за год дополнительной жизни), определяемая уровнем социально-экономического развития систем А и В;
№, № - материальные ресурсы на душу населения в СЭС А и В, соответственно;
Са, Св - численность населения;
А В
Б , Б — стоимость продления жизни в СЭС А и В, соответственно, исходя из затрат, направленных на снижение риска от общего источника опасности, т.е. стоимость продления жизни, как функции затрат на снижение риска;
1а, 1в — искомые затраты СЭС А и В на снижение риска от общего источника опасности, расположенного на территории СЭС В.
Необходимо иметь в виду, что обязательным условием в концепции энвайромен-тального паритета является установление предельно допустимого уровня пограничного
риска, который должен быть достаточно низким, чтобы не вызывать беспокойства у населения ни в СЭС А, ни в СЭС В.
4. РОЛЬ И МЕСТО ПРЕДМЕТНОЙ ОБЛАСТИ В ИНФОРМАЦИОННОУПРАВЛЕНЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ ГРАЖДАНСКОЙ ЗАЩИТЫ
Предметная область гражданской защиты, являясь важной категорией, по смыслу объединяющей совокупность определенных объектов, субъектов, процессов, явлений и поле деятельности в сфере гражданской защиты как отрасли научных знаний и их практической реализации, выполняет весьма значимую роль в структуре информационноуправленческой технологии гражданской защиты.
Исходя из современных взглядов на информационную технологию и создание автоматизированных информационно-управляющих систем, развитых в работах [7, 8, 9], в структуре информационно-управляющей технологии гражданской защиты могут быть выделены две основные компоненты:
функциональная, включающую базу знаний, а также предметную область и ее модели, реализуемые в автоматизированной системе управления гражданской защитой;
опорная (базовая, инвариантная), на основе которой строится опорная информационная технология.
База знаний, входящая вместе с предметной областью в функциональный компонент рассматриваемой информационно-управленческой технологии, играет весьма важную роль в обеспечении анализа, оценки фактической и прогнозной информации о техногенной, экологической и общей обстановке, обосновании необходимых мер и действий, по защите населения и территорий, подготовки и принятия управленческих решений в сфере гражданской защиты.
База знаний включает:
базу данных, как правило, складывающуюся из распределенных баз данных различного характера и ведомственной принадлежности;
прикладное программное обеспечение.
Прикладное программное обеспечение в данном случае следует интерпретировать как совокупность алгоритмов и машинных программ, описывающих процессы и явления, в аналитическом или ином виде выражающих законы и закономерности, упомянутые даже в связи с рассмотрением предметной области.
Таким образом, база знаний наполняет соответствующие структурные элементы и модели предметной области конкретным содержание и обеспечивает проведение необходимых расчетов, оценок и анализа. Заметим. Что под термином «знания» здесь понимается совокупность информации и расчетно-методического аппарата, необходимых для проведения анализа и обоснований в процессе разработки предложений на принятие управленческих решений в сфере гражданской защиты.
Второй, так называемой опорной, компонент информационно-управленческой технологии, является основой для автоматизированной переработки информации и строится с использованием современных информационных технологий и типовых элементов автоматизированных систем.
Оба компонента информационно-управленческой технологии следует рассматривать как единое целое. Наложение базы знаний из сферы гражданской защиты на опорную, базовою информационную технологию дает возможность сконструировать эффективную технологию переработки информации и выработки оптимальных вариантов управленческих решений по защите населения и территорий, предупреждению и ликвидации чрезвычайных ситуаций.
На рис. 5 приведен вариант структурной схемы формирования информационного поля и информационно-управленческой технологии, разработанной на основе приведенных выше соображений.
ІІ|ч- імешая Ыишсть в сфере П
} I
База данных (совокупность распределенных 1 баз данных)______|
Модель предметной области (совокупность моделей струтурных | Элементов)
Прикладное
программное
обеспечение
База
знаний
Информационноуправленческая технология в сфере гражданской защиты
Г
Современная опорная информационная технология
Анализ, оценка обстановки, подготовка и принятие управленческих решений в сфере гражданской защиты
Г - ' -4- - — — 7
! Аппаратные Системное Концепция развития и 1
средства программное применения новых
} \ обеспечение информационных тех-
1 нологии
Рис. 5 Структурная схема формирования информационного поля и информационно-управленческой технологии в сфере гражданской защиты.
Примечание: Предполагается, что приведенная на рис. 5 структурная схема реализуется в автоматизированных информационно-управляющих системах, используемых в МЧС России, а также в других министерствах и ведомствах, в части касающейся гражданской защиты.
Таким образом, на основе проведенного исследования изложена определенная система взглядов на гражданскую защиту как отрасль научных знаний и сферу практической деятельности. Сформулированы представления о предметной области гражданской защиты и высказаны соображения о ее структуре и составе о моделировании входящих в нее элементов. Показаны роль и место предметной области в структуре информационноуправленческой технологии гражданской защиты.
Многие из упомянутых вопросов, применительно к гражданской защите, разработаны и излагаются впервые. Ряд из них имеет дискуссионный характер.
В процессе дальнейших исследований предполагается развитие и углубленное рассмотрение многих из них. Например, это касается информационно-управленческой технологии и интеллектуальной поддержки подготовки и принятия решений в сфере гражданской защиты.
ЛИТЕРАТУРА
1. Ю.Л. Воробьев. В свете концепции национальной безопасности Российской Федерации. Информационный сборник № 1 ЦСИ ГЗ МЧС России. Москва, 2000.
2. В.А. Владимиров. Гражданская защита, как важнейший элемент обеспечения национальной безопасности. Сборник материалов ЦСИ ГЗ МЧС России, выпуск седьмой. Москва, 1998.
3. П.Г. Белов. Теоретические основы системной инженерии безопасности. Киев; КМУГА,
1997.
4. П. Г. Белов. Моделировнаие опасных процессов в техносфере. Киев; КМУГА, 1999.
5. И.И. Кузьмин, Н.А. Махутов, С.В. Хетагуров. Безопасность и риск: экологоэкономические аспекты. Санкт-Петербург; СПб государственный университет экономики и финансов, 1997.
6. И.А. Рябинкин, Г.Н. Черкесов. Логико-вероятностные методы исследования надежности структурно-сложных систем. Москва: «Радио и связь», 1981.
7. С.С. Свириденко. Современные информационные технологии. Москва: «Радио и связь»,
1989.
8. Ю.Г. Данилевский, И.А. Петухов, В.С. Шибанов. Информационная технология в промышленности. Ленинград: «Машиностроение», 1988.
9. Автоматизированная информационно-управляющая система РСЧС. Эскизнотехнический проект. Москва: НИИ «Восход», 1992.
