УДК 65.011.2

Павельев Владимир Васильевич,

старший научный сотрудник,

Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН, г. Москва

Pavelyev V.V.      pavvvs@mail.ru      

КОНЦЕПЦИЯ СОЗДАНИЯ  СИСТЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ РЕГИОНА

THE CONCEPT OF THE SYSTEM OF SECURITY OF THE REGION

Аннотация

Предлагается концепция системы мониторинга региона для предотвращения  катастрофических ситуаций.  Предлагается метод комплексного оценивания и выбора конкретного варианта  проекта такой системы. Метод включает формализованные экспертные процедуры формирования совокупности  факторов и их значений, определяющих нештатные (критические) ситуации. Определяются   наборы конкретных мероприятий и средств, необходимых для перехода из критических ситуаций в  безопасное состояние. В методе контролируется  допустимость компенсации худших оценок по одним частным критериям, лучшими оценками по другим частным критериям.

Summary

 The concept of monitoring system of the region for preventing catastrophic situations is proposed. A method of complex evaluation and selection of a specific variant of the project of such a system is proposed. The method involves the formalized expert procedures for formation combination of factors and values that define non-standard (critical) situations. A set of specific actions and resources needed for the transition of the critical situations in a safe condition are defined. The method is controlled by the admissibility of compensation of worst estimates for particular criteria by the best estimates for other particular criteria.

Ключевые слова: региональная система определения и устранения факторов  возникновения катастрофических  ситуаций.

Keywords: regional system of identifying and removing factors of catastrophic situations.

Введение

В регионах страны из года в год внезапно возникают нештатные (критические) ситуации, связанные с природными и техногенными процессами. Иногда, в случае неготовности к таким ситуациям, происходят катастрофы. Для предотвращения нештатных ситуаций, необходима организация мониторинга региона, особенно мест с наибольшей вероятностью возникновения таких ситуаций. Примерами таких событий являются наводнения и затопления жилых помещений, взрывы бытового газа, пожары в поселениях, лесные пожары, периодически возникающие в регионах, Чтобы избежать таких последствий, надо своевременно обнаружить предпосылки возникновения нештатных ситуаций, оценить их потенциальную  опасность, определить необходимый набор мероприятий и средств. Эффективное решение этих задач возможно при условии проведения профилактических мероприятий, своевременного обнаружения предпосылок возникновения нештатных ситуаций и принятия соответствующих мер. При таком подходе  затраты на создание системы мониторинга территрии региона, подготовку и проведение  соответствующих мероприятий  будут меньше затрат на ликвидацию последствий катастрофических ситуаций и выплаты пособий пострадавшим. Кроме того, не будет испорчена экология большой территории, не будет угрозы гибели людей, животных, значительной части инфраструктуры. В регионах целесообразно создавать организационно-технические системы мониторинга и обеспечения безопасносности    природных процессов с учетом местных особенностей. Для создания таких систем требуется соответствующее методическое и ресурсное обеспечение. Вариант информационной технологии комплексной автоматизации процессов принятия управленческих решений и ее применение в системах управления безопасностью сложных систем приведен в [1]. В предлагаемой  работе  рассматривается концепция создания системы мониторинга региона и  обеспечения безопасности природных и техногенных процессов на его территории.  Предлагается также  метод целенаправленного выбора варианта проекта такой системы.

Концепция создания системы обеспечения безопасности региона

Система обеспечения безопасности региона необходима для предотвращения  возникновения на его территории проблемных  нештатных (критических) ситуаций. «Проблемная нештатная  (критическая)  ситуация» — это ситуация, характеризующаяся тем, что лица, находящиеся в ней, оценивают ее негативно, как приближающуюся  катастрофу, и не имеют необходимых знаний и/или технических средств и/или  ресурсов для того,   чтобы предотвратить  эту катастрофу. Для предотвращения проблемной нештатной ситуации или успешного выхода из нее необходимо наличие соответствующего персонала, имеющего необходимые и достаточные  знания, умения,  ресурсы и технические средства. Если упомянутое  обеспечение  имеется в наличии, проблемная ситуация превращается в совокупность конкретных задач, решаемых располагаемыми способами и средствами. Для предотвращения проблемной нештатной  ситуации или успешного выхода из нее необходимое и достаточное  обеспечение и мероприятия по его  использованию должны быть подготовлны заранее.  а не в условиях цейтнота, когда вероятны   упущения и ошибки. Целесообразно рассматривать наиболее вероятные для конкретной местности сценарии возникновения предпосылок критических ситуаций и их эффективного  устранения. Реализовать это целесообразно   путем  создания и использоания системы мониторинга региона и  обеспечения безопасности природных и техногенных процессов на его территории. В частности, лесные массивы, где часто возникают масштабные пожары, в большинстве случаев, находятся вблизи больших рек, озер, водохранилищ. В 2016 году по берегам озера Байкал длительное время горели леса с ценными породами деревьев, гибли животные, ухудшалась экология целого региона. Этот  пожар можно было ликвидировать в самом начале при наличии и своевременном  задействовании достаточного количества отечественных гидросамолетов Бе-200. Эти гидросамолеты могут на режеме глиссирования, не прводняясь полностью, быстро набирать 42 тонны воды, взлетать, выливать воду по периферии пожара, не давая ему распространяться. В течение светового дня это можно делать многократно и  ликвидировать пожар,  сохраняя человеческие жизни, животных, экологию, лесные угодья, не допуская потерь жилищ в лесных населенных пунктах. В других регионах страны лесные массивы также находятся в относительной близости от больших рек и озер. Упомянутую технологию здесь также можно эффективно применить. Надо создавать региональные системы мониторинга с фиксацией данных о происходящих природных и тезногенных процессах на территории региона , создавать специальные базы данных и знаний, приобетать средства передачи информациии и  другую технику. приобетать

В литературе имеется множество определений понятий «данные», «знания», «информация». Анализ определений, приведенных в работах [2-7], показывает, что содержащиеся в них трактовки упомянутых  понятий частично пересекаются и даже отождествляются. Приемлемым является  только приведенное там определение понятия «данные». Поэтому  представляется целесообразным использовать  следующие определения  этим   понятиям.

• «Данные» ─ это структурированные сведения о реальных и абстрактных лицах, объектах, процессах, явлениях и событиях, соответствующих определенной предметной области, представленные в цифровом, символьном, графическом, звуковом и любом другом формате [2-7].
• «Знания» ─ проверенная на практике или экспериментально совокупность структурированных данных и соответствующих операций над ними, необходимых и достаточных для проведения успешных действий, обеспечивающих достижение конкретной цели, [8].
• «Информация» ─ понятие, объединяющее (включающее в себя ) понятия «данные» и «знания». Это означает, что и данные и знания, как по отдельности, так и вместе, представляют собой информацию [8].

Для разрешения проблемной нештатной  ситуации необходимо выяснить состав, структуру и взаимодействие факторов, формирующих эту ситуацию, т.е. создать образ нештатной ситуации.   Соответствующими воздействиями на выявленные факторы надо своевременно довести их значения до приемлемых величин, исключающих переход  нештатной ситуации в катастрофическую.

Образ проблемной ситуации можно представить в виде двух  атрибутов: формата (Ф) действующих факторов и ее содержательного наполнения, параметризации (П). Параметризацией образа является задание значений конкретных параметров и связей между ними. Образ О можно представлять в виде функции Ф от параметризации П:

где Ф — функция формата образа, содержащая константную часть образа;

П – совокупность конкретных параметров

Генерация управленческих решений нацелена на       минимизацию расхождения между параметризованными реальным и целевым образами  (при заданном их общем формате). В качестве формата образа ситуации, как проблемной, так  и целевой (приемлемой), принимается бинарная древовидная структура. Параметры приемлемой ситуации могут принимать значения, как минимально приемлемые, так и идеальные, т.е. полностью соответствующие целевому состоянию. 

Рассматриваемая система должна  включать в себя следующие  подсистемы.

• Подсистему мониторинга региона и своевременного обнаружения предпосылок возникновения проблемных критических ситуаций.
• Подсистему оценки потенциальной опасности обнаруженных предпосылок возникновения проблемных критических ситуаций.
• Подсистему определение набора мероприятий и средств для устранения предпосылок возникновения проблемных критических ситуаций.
• Подсистему предотвращения возникновения и развития проблемных критических ситуаций, ликвидации их последствий.

Целесообразен следующий порядок разработки региональной системы мониторинга природных и техногенных процессов, предупреждения и устранения критических ситуаций.

• Комиссия экспертов формулирует цель этой системы, разрабатывает классификацию возможных критических ситуаций для каждой части данного региона с учетом местных условий, сценариев развития и устранения критических ситуаций.
• В отсутствии цейтнота эксперты проводят анализ и выбор необходимых средств обнаружения предпосылок возникновения критических ситуаций, сценариев их развития и последующего устранения с учетом местных условий.
• Разрабатываются варианты проекта формирования организационно-технической  системы мониторинга региона, своевременного предупреждения о появлении предпосылок возникновения критических ситуаций и их устранения, содержащие бизнес-планы реализации этих вариантов с учетом местных условий.
• С использованием предлагаемого метода производятся комплексная оценка и целенаправленный выбор варианта проекта региональной системы мониторинга и обеспечения безопасности природных и техногенных процессов.
• Формируется программа реализации выбранного варианта проекта с учетом местных условий, располагаемых финансовых и материальных ресурсов.

Метод комплексной оценки и выбора варианта проекта системы обеспечения безопасности региона

Предлагаемый метод включает следующие процедуры [8, 9].

• построение древовидной структуры требуемых показателей объекта оценки методом дихотомической конкретизации и детализации формулировки цели;
• построение решающего правила оценки в виде иерархической системы матриц логической свертки оценок показателей нижнего уровня, размещенных в узлах дерева показателей на основе информации, получаемой от ЛПР и экспертов.
• проведение расчетов и интерпретация полученных результатов.

Модель комплексного оценивания и целенаправленного выбора многомерных объектов [8, 9]

оперирует следующими понятиями:

A – заданная формулировка цели;

S – структура критериев (показателей) оцениваемых объектов;

F – решающее правило, целевая функция.

Модель строится на основе разработки структурно увязанной совокупности требований к характеристикам оцениваемых объектов, выполнение которых необходимо для достижения поставленной цели.

В модели решающее правило комплексной оценки строится путем обобщения оценок по частным критериям с помощью системы матриц логической свертки. Это позволяет контролировать допустимость компенсации плохих оценок по одним частным критериям хорошими оценками по другим частным критериям. Этим предлагаемая модель выгодно отличается от большинства существующих  моделей, где такого контроля нет.

В предлагаемом методе при построении решающего правила комплексной оценки контролируется  допустимость взаимной компенсации оценок по частным критериям. Отсутствие  контроля  допустимости взаимной компенсации оценок по частным критериям является недостатком широко применяемых методов комплексной оценки, использующих аддитивные и мультипликативные свертки значений частных показателей. Поэтому предлагаемый метод предпочтительнее упомянутых методов.

Вершины древовидной структуры показателей конкретизируются и детализируются дихотомически до получения измеримых величин или однозначно понимаемых вербальных оценок. Полученные измеримые величины и однозначно понимаемые вербальные оценки, по правилам, приведенным в [8, 9], преобразуются в оценки в балльных шкалах.

Возможная вариантность структуры показателей объясняется тем, что различные эксперты при построении структуры комплексной оценки могут использовать знакомые им понятия, объединяющие в пары различное число понятий меньшей степени общности. При этом могут получиться различающиеся структуры показателей при одинаковом наборе показателей нижнего уровня. При одинаковых значениях одинакового набора показателей нижнего уровня должна формироваться одинаковая комплексная оценка, если   матрицы логической свёртки оценок всех конечных показателей, составляющие решающее правило, заполнены правильно. Матрицы логической свёртки оценок всех конечных показателей, должны быть заполнены таким образом, чтобы комплексная оценка зависела не от места конечного показателя в структуре показателей, а от оценки влияния значения этого показателя на степень достижения заданной цели. Наглядность решающего правила, обеспечиваемая бинарностью его структуры, даёт возможность выполнить это требование.

В соответствии с предлагаемым методом выбирается проект, получивший наилучшую комплексную оценку среди допустимых оценок. Окончательное решение остается за человеком. В случае получения одинаковых комплексных оценок более чем одним вариантом проекта, лица, принимающие решение, привлекают дополнительные соображения для выбора единственного варианта проекта. Это означает, что все варианты, имеющие различные оценки по некоторым показателям и одинаковую комплексную оценку, в целом позволяют достичь поставленной цели. Из них выбирается наиболее привлекательный вариант с учетом дополнительной информации.

Пример головной части структуры показателей комплексной оценки варианта проекта рассматриваемой региональной системы представлен на рис.1. В реальности, с учетом местных условий, каждая концевая вершина приведенной структуры показателей конкретизируется и детализируется дихотомически до получения измеримых величин или однозначно понимаемых вербальных оценок.

Рис.1. Пример головной части структуры показателей комплексной оценки варианта проекта рассматриваемой региональной системы

Модель учитывает фактическое изменение относительной важности частных критериев, выявленной на одних участках их шкал, при переходе на другие участки шкал, что выгодно отличает ее от моделей, использующих так называемые коэффициенты относительной важности частных критериев. На самом деле это не коэффициенты (константы для решаемой задачи), а функции результатов сопоставления конкретных значений оценок на шкалах частных критериев, относительная важность которых определяется. При сравнении других значений оценок по этим же частным критериям относительная важность этих критериев окажется другой. Алгоритм комплексного оценивания представлен на рис 2.

Рис. 2 Алгоритм комплексного оценивания

В качестве примера взаимодействия матриц логической свертки значений частных показателей на рис.3 приведен  фрагмент возможного решающего правила комплексной оценки рассматриваемых вариантов проектов системы.

 

Для агрегации оценок рассматриваемого объекта по разнородным критериям необходимо построение универсальной шкалы  упорядоченной классификации или стратификации. Внутри каждого класса упорядоченной классификации его элементы считаются  практически одинаковыми и не упорядочиваются. Внутри страты элементы упорядочены по количественным признакам, но качественного различия также не имеют. Качественное различие отмечается уже между соседними  классами или  стратами. Построение  такой шкалы производится следующим образом.

Определяемый экспертами интервал значений показателей в физической шкале (в шкале отношений) [Pmax – Pmin] переводится ими в интервальную шкалу упорядоченной классификации или стратификации. Pmax – требуемое для достижения заданной цели идеальное значение измеряемого показателя, Pmin – практически бесполезное для достижения заданной  цели значение измеряемого показателя. Экспертная оценка Y фактического значения показателя Pi, измеренного в числовых шкалах, может быть выражена в пятибалльной  шкале  следующим образом:

 

Оценка рассматриваемого объекта в десятибалльной шкале получается путем введения дополнительных классов или страт следующим образом:

При оценке вариантов проекта выбирается вариант, получивший наилучшую оценку в баллах.

Литература

1. Черняков Е.Л. Российская информационная технология комплексной автоматизации процессов принятия управленческих решений и ее применение в системах управления безопасностью сложных систем / Труды XIII Международной конференции «Проблемы управления безопасностью сложных систем», Москва, декабрь 2015г. /Под ред.  Н.И. Архиповой, В.В. Кульбы.  М.: ИПУ, РГГУ, 2015. С. 426 — 430.
2.  Большая Советская Энциклопедия. Москва.: Советская энциклопедия. 1980.-1600 с.
3. Терминологический словарь по основам информатики и вычислительной техники. Под ред. А.П.Ершова, Н.М.Шанского.­ Москва.: Просвещение, 1991.-159 с.
4. Информатика. Энциклопедический словарь для начинающих. Под ред. Д.А.Поспелова — Москва: Педагогика-Пресс, 1994.
5. Я.Л.Шрайберг, М.В.Гончаров — Справочное руководство по основам информатики и вычислительной техники. — Москва: Финансы и статистика, 1995.
6. Информационные системы в экономике. А.В.Хорошилов и др. Москва: МЭСИ. – 1998.
7. Информатика. Базовый курс. Учебник для вузов / Симонович С.В. и др. – СПб.: Издательство Питер, 1999. – 640 с.
8. Павельев В.В. Структурная идентификация целевой функции в задачах выбора многопараметрических объектов / Труды IX Международной конференции «Идентификация систем и задачи управления» (SICPRO ’12, Москва). М.: ИПУ РАН, 2012. С. 783 — 792.
9. Гусев В.Б., Павельев В.В. Использование непрерывных шкал при оценивании и принятии решений в сложных проблемных ситуациях. М.: ИПУ РАН, 2013. – 120 с.