CC BY
58
МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ
УДК 347.763
ВЫБОР ВАРИАНТОВ РЕШЕНИЙ ПРИ ЛИКВИДАЦИИ ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ГРАФИЧЕСКИХ И МОРФОЛОГИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ Ю. Н. Зенин, В. Н. Старов, А. В. Калач
Предлагается использовать системный подход в решении задач анализа и повышения эффективности управления подразделениями МЧС. Рассмотрено одно из направлений анализа и моделирования структуры систем, предназначенных решать актуальные задачи МЧС.
Ключевые слова: системный подход, анализ, структура, морфологическая модель, чрезвычайная ситуация, управление.
В теоретических основах управления и прогнозирования последствий чрезвычайных ситуаций (ЧС) важное место занимают вопросы моделирования процессов различных внешних воздействий, связанных с чрезвычайными ситуациями, в том числе на производственных объектах и сооружениях. Так как воздействия требуют срочных ответных действий по их нейтрализации и управлению ЧС, то важно установить закономерности этих процессов и получить модели.
Виды моделей могут быть различными, в том числе представленными в описательном виде, в виде аналитических и математических зависимостей (например, модели протекания физико-химических процессов), табличных, графических или иных формах, что обусловлено как особенностями самих процессов, так и необходимостью их удобного представления и использования в теории и на практике.
Зенин Юрий Николаевич, Воронежский институт ГПС
МЧС России, тел.: (473) 277-86-53, e-mail: [email protected]
Старов Виталий Николаевич, д-р техн. наук, проф.,
Воронежский институт ГПС МЧС России,
тел.: (473) 246-19-77, e-mail: [email protected]
Калач Андрей Владимирович, д-р хим. наук, доц.,
Воронежский институт ГПС МЧС России,
тел.: (473) 236-33-05, e-mail: [email protected]
© Зенин Ю. Н., Старов В. Н., Калач А. В., 2013
Аварии и катастрофы на пожаро- и взрывоопасных объектах хозяйственного комплекса страны наносят большой ущерб экономике. Обычно источниками пожаров и взрывов являются ёмкости с горючими, взрывоопасными и легковоспламеняющимися веществами, трубопроводы, взрывоопасные технологические установки, склады и складские помещения и т. п. Указанные объекты имеют разные объемы, разные составы веществ, разные условия эксплуатации, то есть в реальности они неповторимы, поэтому в каждом конкретном случае необходимы свойственные только этому объекту решения по управлению процессами ЧС. В их выборе исходят из обязательных правил, принятых норм, рекомендаций, определяемых параметрами протекающих процессов и т. д. При этом в ряде ситуаций проводят дополнительные оценки, руководствуясь различными документами (в частности, «Расчетом основных показателей пожа-ровзрывоопасности веществ и материалов»).
При тушении пожаров или ликвидации ЧС используют типовые средства и современные технологии. Однако так как их немало, то возникает вопрос выбора наиболее рациональных средств и технологий в каждом конкретном случае. В выборе оптимальных систем пожаротушения и ликвидации ЧС применяют разные методики, разные показатели (например, пожарная опасность объекта, удельная пожарная нагрузка), различные находящиеся в наличии огнетушащие средства и единицы пожарной
техники, причем не только достаточные, но и наиболее эффективные для конкретных процессов; однако, к сожалению, этого не всегда удается достичь, поэтому постоянно возникает задача поиска рациональных ресурсов для получения максимальных результатов.
Оценку происходящих в системе действий можно проводить с разных позиций, но все они направлены на решение ликвидации ЧС, то есть проведение аварийно-спасательных и других неотложных работы, проводимых при возникновении ЧС и направленных на спасение жизни и сохранение здоровья людей, снижение размеров ущерба окружающей среде и материальных потерь, а также локализацию зон чрезвычайных ситуаций, прекращение действия характерных для них поражающих факторов (по ГОСТ Р 22.0.02).
Чтобы повысить эффективность управления аварийно-спасательными работами в ЧС (проведением действий по спасению людей, материальных и культурных ценностей, защитой природной среды, локализацией чрезвычайных ситуаций и подавлением или доведением до минимально возможного уровня воздействия характерных для них опасных факторов), эффективность защиты населения и снижения риска возникновения ЧС, необходимы системные исследования и комплексное представление происходящих процессов и их последствий. Таким образом, требуется системное описание процессов, сопровождающих их явлений и обоснование методик выбора необходимых технологий и средств ликвидации последствий ЧС.
Так как при решении подобных задач возможны различные варианты протекания процессов, то желательно иметь модели, описывающие процессы оценки и управления ЧС, а также иметь структурную или иные модели исследуемых процессов.
Авторы предлагают использовать системный подход в решении данных задач. Для направленного построения искомой системы желательно иметь описание её структуры, то есть знать устройство и взаимосвязи системы, чтобы эффективно ею управлять. Рассмотрим одно из направлений анализа и моделирования структуры системы, предназначенной решать задачи МЧС.
На всех этапах указанных работ есть свои особенности, которые надо учитывать. Одной из важнейших составляющих является начальная стадия — стадия реального описания объекта, где возникает ЧС. На этом этапе важны знания, о том какими полными свойствами обладает объект, какие показателями целесообразно описать процессы, какова ситуация и прогнозы развития процессов, то есть каковы реальные начальные, исходные данные объекта ЧС.
Первоначально выделим элементы и их взаимосвязи, используя стандартные приемы. В выборе ресурсов остановимся на типовой структуре, проведем её анализ, на основании которого укажем минимальное количество достаточных базовых компо-
нентов и связей, обеспечивающих выполнение поставленных задач. Так как необходимых или выявленных элементов может быть много, то определим доминирующие и достаточные, подтвержденные важнейшими свойствами. Отдельно рассмотрим связи известные и нераскрытые или проявляющиеся при наложении свойств явлений и элементов системы. При этом должны быть отражены основные виды взаимодействия базовых элементов между собой и предложены методики поиска новых. Все указанное должно быть направлено на получение требуемого результата действия подразделений МЧС при выполнении поставленных задач, причем эффективно и в кратчайшие сроки.
При анализе и выявлении требуемых свойств и связей компонентов могут измениться начальные исходные данные, следовательно, и несколько изменятся первоначальные условия задачи, что вызовет изменение всей цепочки. Чтобы определить новые свойства, которые позволяют оперативно решать видоизмененную задачу, необходимо сопоставлять и управлять имеющимися в наличии материальными Si, энергетическими Еп и информационными 1п потоками, управляемыми интеллектуальным импульсом человека Ч.
Рассмотрим схему, отражающую выбор вариантов решений по ликвидации ЧС (рис. 1). Информация о возникшей чрезвычайной ситуации с исходными данными поступает к лицу, принимающему решение (ЛИР), которое на основе действующих инструкций и имеющихся в данный момент наличных средств, принимает «Решение 1». Если ЛИР уверено в правильности своих действий, то оно задействует имеющиеся средства технического оснащения и привлекает квалифицированный персонал. В итоге осуществляется ликвидация ЧС.
Если же возникает необходимость проведения уточнений исходных данных или недостаточно возможностей имеющихся в наличии средств технического оснащения, то ЛИР переходит к проверке возможных результатов своих действий, их анализу или осуществляет выбор нового варианта, которое есть «Решение 2».
В результате этой ситуации на основании анализа формируется «Узел 1», в котором сводятся принципы действия иных средств технического оснащения, ожидаемые от применения этих средств достижимые функции, а при необходимости дополняются требующиеся «Иоля» и «Вещества», которые в сумме дают новую «Целенаправленную функцию», обеспечивающую оперативное и более эффективное решение поставленной задачи.
Если сформированная «Целенаправленная функция» обладает преимуществами в виде новых технических решений, то в совокупности с организационными решениями формируется «Узел 2», который требует новых алгоритмов действий для средств технического оснащения, предназначенных решать видоизмененную задачу по ликвидации ЧС. Так выглядит схема реализации «Решения 2». Ио-
казанная схема выбора вариантов решений является общей и не рассматривает алгоритмы действий,
учитывающие возникающие потребности анализа изменений в объектах.
Рис. 1. Выбор вариантов решений при ликвидации чрезвычайных ситуаций
Для учета подобных изменений нами также применен морфологический подход, который используют для наиболее полного исследования проблемы и выявления поля возможных вариантов её решения. Морфологический подход применяют на различных этапах решения задач, а именно: для предварительного описания исследуемой проблемы, при синтезе новых ситуаций или для совершенствования сущест-
вующих средств и методик ликвидации чрезвычайных ситуаций. В нашем случае этот подход позволяет проработать различные варианты поиска оптимальных средств, используемых для управления процессами. Разработанная для этих целей морфологическая модель изменение системных свойств любого объекта представлена на рис. 2.
Рис. 2. Морфологическая модель изменения системных свойств объекта
Представим, что есть система — объект (техническая или организационная системы), где может возникнуть ЧС. Приняли, что исходная система состоит из компонентов (элементов) вида Кь К2, ..., КN и связей Сь С2, ., Си.
Ими могут быть любые объекты, находящиеся под контролем, например, склад горюче-смазочных
материалов, стадион и т. д. Это также может быть обычная пожарная часть со штатным составом и своей структурой.
Исходную или общую структуру STR объекта можно описать как множество:
БТЯ = {(КР К2,..., Кн )(С1, С2,Сн)}. (1)
Для всех этих типовых объектов с их структурами есть типовые рекомендации, предназначенные для проведения действий в тех или иных ЧС. Однако каждая ситуация или ЧС всегда неповторимы и носят стохастический характер, к тому же благодаря достижениям научно-технического прогресса на практике постоянно появляются новые материалы, свойства которых ещё не проявились полностью, поэтому не всегда известно поведение объекта в экстремальных ситуациях. Также возможно, что только недавно приняты к использованию новые технические средства с новыми расширенными возможностями, но их еще не освоили полностью на практике. Более того, в любом подразделении, чтобы повысить качество эксплуатации подконтрольных объектов, необходимо постоянно совершенствовать и улучшать все организационные системы и технические средства, используемые человеком в своей деятельности.
В этих условиях при глубоком исследовании возникшей проблемы из анализа новых потребностей ЛПР формирует функции, которые необходимо выполнить, чтобы решать возникающие задачи. Потребности можно удовлетворить несколькими разными вариантами из полей возможных вариантов и способами использования. Поэтому на указанном этапе намечают новые пути решения поставленных задач и определяют наиболее подходящие взаимосвязи и компоненты, определяющие возможность реализации задуманной области ресурсов.
Модель на рис. 2 показывает, что для этого в исходную систему надо ввести т элементов или осуществить удаление п связей и компонентов, которые сдерживают или не позволяют сформировать требуемую систему вида «А», «Б» или им подобные. Управление действиями, включая изменение свойств (1, 2, ..., I) и связей (1, 2, ..., I), в компетенции ЛПР.
На следующем этапе применяется операционный подход к поиску рациональных решений и ставится задача поиска способов выполнения требуемых функций. За этим следует этап синтеза и реализации возможных принципов действий привлекаемых технических средств, веществ и полей, необходимых для выполнения задуманных физических операций по ликвидации, контролю, профилактике, предупреждению, прогнозированию и другим действиям по выполнению поставленных задач.
Указанное или непредвиденное в критических ситуациях заставляет искать пути, названные «Развитие» или «Сужение» исходной системы и получение новых систем, которых может быть несколько, например:
А {АІ, А2, ■■■, An } ;
Б = {БР Б2:: •••, БN }.
(2)
В системе МЧС много различных подсистем, служб с их средствами и предназначением выполнять поставленные задачи. Назовем любое из штатных (I = 1, 2,., т) подразделений системы £ МЧС
подсистемами или службами Сл — £Сл, например, служба спасения на водах, горноспасатели, пожарная часть и другие, поэтому получим запись этой подсистемы как (I).
Примем, что процесс управления действием системы 8МЧС (I) происходит в среде X, где есть объекты Y и субъекты.
Субъект ощущает на себе воздействия среды X и объекта Y. Если своё состояние О в среде X он изменить не может, то с применением воздействия W состояние объекта Y в процессе управления обязательно изменяется, поэтому на выходе В получим новую систему.
Принимаем, что на уровне наших действий есть выполняющая функция Z реализации целей управления, которая формирует требуемые воздействия на объект ЧС. Реально это могут быть технологические условия (факторы) процесса применения для ликвидации возникшей чрезвычайной ситуации некоторой подсистемы МЧС.
В реальной ситуации имеем исходную информацию F и выработанное ЛПР решение вида «Решение 1» или «Решение 2» (см. рис. 1), которые запишем в виде множества наличной информации в рабочей среде:
F = {Х',F '}.
(3)
Таким образом, имеем конкретные регламентированные действия, составляющие основу боевого применения подразделения МЧС и обеспечивающие выполнение заданных параметров ожидаемого процесса или решения поставленной боевой задачи.
Следовательно, X' и F' — это установленные, поддерживаемые, регистрируемые параметры, например, результаты боевых действий по тушению пожаров, а именно: обработка вызовов, выезд и следование к месту вызова (пожара), разведка, спасание людей и имущества, боевое развертывание, ликвидация горения, выполнение специальных работ, сбор и возвращение в подразделение.
Если последовательность операций или технологический регламент процесса применения $мчС (I) обозначить как управляющий алгоритм ф,
то управление G объектом есть результат работы алгоритма вида
G = ф^, Z).
(4)
Искомая структура, записанная в общем виде как STR (I) или структура любого подразделения
МЧС — (8ТЯ Б(СЧС (J)) формируется при определенной реализации множества следующего вида:
STR (I) = f (Be {Z, Y, G, ф, Z}).
(5)
Таким образом, системный подход может быть использован в решении задач анализа и повышения эффективности управления подразделениями МЧС.
Библиографический список
1. Об утверждении Порядка тушения пожаров подразделениями пожарной охраны: приказ МЧС РФ от 31.03.2011 № 156 [зарег. в Минюсте РФ 09.06.2011 № 20970] // Бюл. нормативных актов федер. органов исполнит. власти, 18 июля 2011, № 29.
2. Молчалов, А. А. Моделирование и проектирование сложных систем / А. А. Молчалов. — Киев: Высш. шк., 1988. — 359 с.
3. Зенин, Ю. Н. Современный портрет сотрудника МЧС России в сознании россиян / Ю. Н. Зенин, Е. А. Семейко // Вестник Воронежского института ГПС МЧС России. — 2011. — № 1 (1). — С. 3—5.
References
1. Ob utverzhdenii Porjadka tushenija pozharov podrazdelenijami pozharnojj okhrany: prikaz MChS RF ot 31.03.2011 № 156 [zareg. v Minjuste RF 09.06.2011 № 20970] // Bjul. normativnykh aktov feder. organov ispolnit. vlasti, 18 ijulja 2011, № 29.
2. Molchalov, A. A. Modelirovanie i proektirovanie slozhnykh sistem / A. A. Molchalov. — Kiev: Vyssh. shk., 1988. — 359 s.
3. Zenin, Yu. N. Sovremennyjj portret sotrudnika MChS Rossii v soznanii rossijan / Ju. N. Zenin, E. A. Semejjko // Vestnik Voronezhskogo instituta GPS MChS Rossii. — 2011. — № 1 (1). — S. 3—5.
CHOICE OF OPTIONS MAKING IN EMERGENCY SITUATIONS WITH THE USE OF GRAPHICAL AND MORPHOLOGICAL MODELS
Yu. N. Zenin,
Voronezh Institute of State Fire Service of EMERCOM of Russia, tel.: (473) 277-86-53, e-mail: [email protected] V. N. Starov,
D. Sc. in Engineering, Prof., Voronezh Institute of State Fire Service of EMERCOM of Russia, tel.: (473) 246-19-77, e-mail: [email protected] A. V. Kalach
D. Sc. in Chemistry, Assoc. Prof., Voronezh Institute of State Fire Service of EMERCOM of Russia, tel.: (473) 236-33-05, e-mail: [email protected]
It is proposed to use a systematic approach in solving the problems of analysis and improve management of EMERCOM divisions. Considered one of the areas of analysis and modeling of the structure systems designed to solve actual problems of EMERCOM.
Keywords: system approach, analysis, structure, morphological model, emergency, management.
КНИЖНЫЕ НОВИНКИ
Калач, А. В. Сенсоры в анализе газов и жидкостей / А. В. Калач, А. Н. Зяблов, В. Ф. Селе-менев. — Воронеж, 2011. — 240 с.
В монографии рассматриваются актуальные вопросы, касающиеся устройства, принципа функционирования и последующего использования в анализе сенсоров различного типа, а также мультисенсорных систем с элементами искусственного интеллекта «электронный нос» и «электронный язык».
Книга предназначена для научных работников, специалистов в химии, биологии, информационнопоисковых системах, сотрудников правоохранительных органов, оперативных служб, занимающихся идентификацией личности по запаховым следам при расследовании преступлений, а также при выявлении контрафактной продукции.
