автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.10, диссертация на тему:Теоретические основы совершенствования управления оперативными службами мегаполисов

АКАДЕМИЯ ГОСУДАРСТВЕННОЙ ПРОТИВОПОЖАРНОЙ СЛУЖБЫ МВД РОССИИ

На правах рукописи

РГВ од

-3 ш 2Ю

(

АБДУРАГИМОВ ГЕОРГИЙ ИОСИФОВИЧ

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СОВЕРПЕНСТВОЕАННЯ УПРАВЛЕНИЯ

Специальность: 05.13.10 "Управление в социальных

и экономических системах" (технические науки)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

ОПЕРАТИВНЫМИ СЛУЖБАМИ МЕГАПОЛИСОВ

МОСКВА 2000

Работа выполнена в Академии Государственной противопожарной службы МВД России

Научный консультант доктор технических наук, профессор

Брушлинский H.H.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Ломакин М.И.

доктор технических наук, профессор Присадков В.И.

доктор технических наук, доцент Пранов Б.М.

Ведущая организация: Всероссийский научно-исследовательский институт противопожарной обороны МВД РФ

Защита состоится 11 июля 2000г. в 14°0 часов на заседании диссертационного совета Д 052.03.02 в Академии Государственной противопожарной службы МВД России по адресу: 129366, Москва, ул.Бориса Галушкина, 4, зал Совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Академии ГПС МВД России. Автореферат разослан 9 июня 2000г., исх.Ы 6/86. Отзывы на автореферат с заверенной подписью и печатью просим направлять в Академию ГПС МВД России по указанному адресу.

Телефон для справок: 283-19-05.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат технических наук Т.Г.Меркушкина

Н 96 е 00 а 5"

Современный этап развития человечества характеризуется интенсивными темпами урбанизации, которая приобрела глобальный характер вне зависимости от уровня развития, размеров и общественного строя стран. По результатам анализа динамики развития городов, проведённому Комиссией экономического и социального совета ООН, констатируется, что к началу XXI века в них будет проживать более половины населения Земли (рис.1), причём в наиболее развитых странах городское население уже давно составляет большую часть (рис.2) и эта тенденция устойчива. Характерной чертой уходящего века является появление мегаполисов (городов с населением более миллиона человек) и агломераций ("сросшихся" городов и населённых пунктов с общим населением свыше 10 млн.чел.) - Мехико, Нью-Йорк, Токио, Москва, Пекин. Ожидается, что к началу XXI века будет около 25 агломераций.

Города (мегаполисы, агломерации) являются центрами политической, экономической, культурной и научной жизни, концентраторами огромных материальных и интеллектуальных ценностей, людских и информационных ресурсов, в городах размещаются важные промышленные и оборонные объекты, учреждения государственного управления, престижные учебные заведения, лечебно-оздоровительные центры, научно-иссле-. довательские институты, спортивные сооружения, музеи, театры, парки и др.

В то же время, города в значительной степени подвержены различным угрозам природного, техногенного и антропогенного характера. Например, такое страшное и извечное бедствие, как пожары уносят ежегодно десятки тысяч жизней, наносят колоссальный материальный и моральный ущерб (см.табл.1). Кроме того, тревогу вызывает криминогенная обстановка (например, поджоги), участились случаи террористических актов с гибелью людей, а также имеют место другие угрозы.

Для предотвращения этих угроз и снижения снижения отрицательных последствий их проявления в крупных городах и мегаполисах созданы и функционируют различные оперативные службы - пожарная охрана (ПО), милиция, скорая меди-

N, млрд.

Рис.1 Общемировая динамика численности городдкого населения N и его доли пГ от общего числа жителеи

Англия / Германия^ Япония ) Франция \ Канада ) США \ Италия \ СНГ \ !

50% 60% 70% 80% 90% 100% пг

Рис.2 Доля городского населения в наиболее развитых странах

Таблица 1

Город число пожаров на 1000 чел. число погибших на 1 или.чем. число вызовов в сутки

Лос-Анжелес 20,0 20,0 1151

Чикаго 16,5 42,9 822

Нью-Йорк 13,7 31,6 959

Лондон 7,1 21,4 685

Москва 5,6 50,6 219

С-Петербург 4,7 36,7 123

Гонконг 4,6 7,7 1288

Берлин 4,3 14,3 822

Мельбурн 3,2 4,8 110

Париж 2,9 11,3 904

цинская помощь и яр-

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ диссертации в этой связи обуславливается следующими обстоятельствами.

Во-первых, крупные города и мегаполисы весьма уязвимы для целого комплекса угроз, их объекты и население нуждается в эффективной защите, в частности, от пожаров, которые, согласно докладу Президенту "Горящая Россия", по человеческим жертвам и материальному ущербу соизмеримы с постоянно ведущейся войной среднего масштаба, причём прогнозируется ухудшение обстановки с пожарами.

Во-вторых, в условиях имеющей место ограниченности материальных, финансовых и людских ресурсов оперативных служб городов (пожарной охраны, милиции, скорой медицинской помощи и др.) важную роль играет максимально эффективное управление использованием сил и средств этих служб.

В-третьих, в связи с ростом городов (мегаполисов, агломераций) и большой вероятностью экстремальных ситуаций природного, техногенного или антропогенного характера возникает необходимость оптимального и в кратчайшие сроки перераспределения сил и средств оперативных служб- Применительно к ПО, например, корректировки границ районов выезда пожарных частей (ПЧ).

Таким образом, тема диссертационной работы актуальна■

ЦЕЛЬЮ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ является решение научной проблемы, имеющей существенное значение для повышения эффективности деятельности оперативных служб крупных городов при нормальных и экстремальных условиях в рамках имеющихся сил и средств (на примере ПО).

Для достижения данной цели необходимо решение следующих задач:

а) анализ и оценка существующих подходов в части управления деятельностью оперативными службами крупных городов и мегаполисов (на примере ПО); .

б) исследование основных закономерностей функционирования подразделений ПО по имеющимся статистическим данным ;

в) определение путей совершенствования управления

оперативными службами в рамках имеющихся сил и средств;

г) создание методов установления оптимальной конфигурации районов обслуживания оперативными подразделениями со стационарным базированием (районов выезда пожарных частей):

- формирование и обоснование критериев оптимальности;

- разработка методов нахождения оптимальных границ районов обслуживания;

д) создание моделей функционирования подразделений ПО в нормальных и экстремальных условиях и оценивание основных характеристик, входящих в критерии оптимизации;

е) определение предела управляемости оперативных служб в экстремальных условиях;

ж) создание соответствующих компьютерных программ и проведение необходимых расчётов;

з) обоснование универсальности полученных результатов для оперативных служб города.

ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ - оперативные службы (пожарная охрана) крупных городов и мегаполисов.

ПРЕДМЕТ ИССЛЕДОВАНИЯ - оптимизация функционирования оперативных служб в рамках имеющихся сил и средств.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ - теория массового обслуживания, регрессионный анализ, теория вероятностей и математическая статистика, теория множеств, методы дискретной оптимизации .

НАУЧНАЯ НОВИЗНА диссертации обуславливается следующими результатами, полученными лично соискателем:

1.Сформулированы основные принципы совершенствования управления оперативными службами городов в рамках имеющихся сил и средств и с учётои возможных экстремальных условий:

- оптимизация конфигурации основных и дополнительных районов обслуживания оперативных подразделений (пожарных частей);

- перераспределение сил и средств между ПЧ с целью выравнивания приведённой оперативной нагрузки.

2.По результатам анализа статистики функционирования ПО крупных городов и мегаполисов получены закономерности

в виде уравнений регрессии, свидетельствующие о том, что:

- на величину ущерба от пожаров (число человеческих жертв) наибольшее влияние оказывает время прибытия первых пожарных подразделений;

- на время прибытия первых подразделений, в свою очередь, наибольшее влияние оказывает площадь района выезда ПЧ.

3.Сформулированы критерии установления оптимальной конфигурации районов выезда ПЧ, учитывающие частоту возникновения пожаров и значимость объектов, время прибытия подразделений ПО и потенциал ПЧ - основной в виде суммарного приведённого времени прибытия и дополнительные в виде гарантированной незанятости ПЧ и равномерности распределения приведённой нагрузки между ПЧ;

4.Разработаны методы нахождения основных и дополнительных районов выезда с учётом динамики обстановки и изменения возможностей ПЧ:

- последовательного заполнения матриц принадлежности;

- формирования матриц принадлежности посредством статистических испытаний;

- построения границ районов с использованием контуров изохронности.

5.Разработаны модели функционирования оперативных служб в экстремальных условиях и получен предел управляемости .

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ РАБОТЫ И ЕЕ РЕАЛИЗАЦИЯ. В результате внедрения основных положений диссертационной работы становится возможным:

а) существенно повысить эффективность деятельности оперативных служб (например, ПО) крупных городов (мегаполисов) в обычных и экстремальных условиях без дополнительных капиталовложений и увеличения имеющихся сил и средств;

б) сформулировать рекомендации по рациональному увеличению сил и средств оперативных служб и их оптимальному размещению и перераспределению по территории города (мегаполиса) с учётом перспектив его развития и требований по допустимому ущербу от пожаров;

в) проводить игровое моделирование и обучение сотрудников оперативных служб.

Результаты диссертационной работы нашли свое отражение в учебном процессе и научно-исследовательских работах, проводимых в Академии ГПС (ранее МИПБ) МВД России, а также использованы при составлении оперативных планов в УГПС ГУВД г.Москвы.

ВНЕДРЕНИЕ результатов диссертационной работы подтверждено актами от Академии ГПС МВД России и УГПС ГУВД г.Москвы.

ДОСТОВЕРНОСТЬ Н ОБОСНОВАННОСТЬ научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается использованием большого объёма достоверной статистической информации, хорошим совпадением полученных моделей и результатов со статистическими данными и логической непротиворечивостью, а также принятием положений работы специалистами в виде публикаций в ведущих ведомственных журналах и докладов на конференциях и семинарах.

ПУБЛИКАЦИИ. В процессе работы над диссертацией опубликованы 21 печатная работа, в т.ч. монография.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Полученные результаты доложены на научно-технических семинарах и конференциях в Академии ГПС МВД России (ранее МИПБ, ВИПТШ) в период с 1993 по 2000г.г.; на Российско-Британском семинаре "Пожарная безопасность и защита" (МГСУ, 1995г.); на 7-й Международной конференции "Системы безопасности"- СБ-98 (1998г.); на б-й Международной конференции "Проблемы управления безопасностью сложных систем" (ИПУ РАН, СПбГУ, 1999г.); на 8-й Международной конференции "Системы безопасности"-СБ-99 (1999г.); на 7-й Международной конференции "Проблемы управления безопасностью сложных систем" (ИПУ РАН, 1999г.); на Научно-практической конференции "Исторические аспекты деятельности образовательных учреждений МВД Рос-

сии при подготовке кадров пожарной охраны" (1999г.).

Основой для рассмотрения вопросов организации деятельности аварийных служб и системного анализа являются фундаментальные исследования академика Н.Н.Брушлинского, д.d.h., проф. В.В.Кафидова, д.ф.н., проф. В.И.Козлачкова, д.т.н. проф. В.Л.Семикова, д.т.н. Б.М.Пранова, д.т.н. С.В.Соколова, к.т.н. Н.Н.Соболева и др. По вопросам разбиения территории города на районы выезда оперативных подразделений были использованы работы д.т.н., проф. Е.А.Мешалкина, к.т.н. В.Н.Гаврилея, В.Ю.Ширяева, А.А.Медведкова, а также Д.Картера, Д.Чейкина, Д.Рейли, П.Мирчан-дани и др. Положения диссертации, касающиеся теории множеств, теории массового обслуживания, нелинейного программирования и регрессионного анализа, опираются на работы академиков П.С.Александрова, Н.Н.Брушлинского, В.И. Цуркова, профессоров Ф.Р.Гантмахера и Р.Н.Лагунова, д.Т-н. A.A. Таранцева и др.

Основой выдвигаемых теоретических положений и выводов диссертационной работы являются результаты наблюдений и исследований, проведённых автором в период с 1986 по 2000 годы и начатых на практической работе в Московском гарнизоне ПО.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ

1.Формулировка проблемы управления оперативными службами крупных городов в нормальных и экстремальных условиях.

2.Комплекс моделей функционирования подразделений ПО, учитывающих изменение структуры, динамику и неоднородность поступающих вызовов (в т.ч. и ложных), аппаратную надёжность и влияние экстремальных условий.

3.Критерии оптимизации границ районов выезда подразделений ПО, учитывающие инфраструктуру города, различную интенсивность и опасность возможных пожаров, значимость объектов, наличие объектовой ПО и пожарной автоматики, возможности ПЧ.

4.Математические методы оперативного установления оптимальной конфигурации районов обслуживания оперативных

служб мегаполиса.

5.Разработанные компьютерные программы, результаты расчётных и теоретических оценок.

СТРУКТУРА Н ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и приложений. Объем диссертации - 302 с. машинописного текста, 93 рисунка и 14 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во ВВЕДЕНИИ к диссертации на основе анализа проблемных вопросов, связанных с эффективностью функционирования ПО и динамикой развития городов, обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цель и задачи исследования, научная новизна, практическая значимость, приведена информация об апробации работы, внедрении ее результатов и публикациях.

В ПЕРВОЙ ГЛАВЕ приведены исторические сведения о крупнейших пожарах в городах и развитии ПО, проанализированы особенности пожаров в мегаполисах и показано, что пожары на городских объектах могут быть как причиной, так и следствием взрывов (рис.3), например, только в 2000г. -пожар на воинских складах в Санкт-Петербурге, пожар на фабрике пиротехнических изделий в Голландии . Дано обоснование того, что рациональное распределение сил и средств ПО позволяет без дополнительных капиталовложений повысить эффективность функционирования ГПС. Показано, что время прибытия первых подразделений ПО к месту пожара является "стратегическим" показателем, на основании которого может осуществляться оптимизация разделения территории города на районы выезда ПЧ, приведены некоторые статистические сведения о деятельности ПО в крупных городах (табл.2).

Показано, что ПО представляет собой сеть массового обслуживания (рис.4), а её подсистемы являются системами массового обслуживания. Дан обзор работ в области формирования критерия оптимальности разделения территории города на районы выезда, изложены основы системного подхода к организации деятельности ПО, приведены особенности её

инициирование пожара

инициирование взрыва

продукты сгорания

затруднённость эвакуации, необходимость прыгать с высоты

ожоги

[паника]

Г

механические разрушения

повреждение коммуникаций

деформации

отравление

иг

механические повреждения

травматизм и гибель

у //ииншшш/шм/вшшш/ш//!/!/

материальный ущерб

V777ТТТ7777Т77777ТТ7Т7Т7ТЛ77ТТ777777ТТП7ТГ

Рис.3 Схема причинно-следственных связей пожара и взрыва с материальным ущербом, травматизмом и гибелью людей

Таблица 2

Статистические данные о крупнейших городах и деятельности ПО

№ Город Площ. Насе- Колич. Число Число Время

тыс. ление, пожаров в год жертв ПЧ следова-

кв. км млн.чел в год ния, мин

Sr иг 2 Ыц»10 «ж N ^сл

i Лондон 1.6 7.0 50 150 114 6-7

2 Лос-Анжелес 1,207 3,5 70 70 109 5-6

3 Москва 1.0 8,6 50 450 80 7-8

4 Берлин 0,889 3,5 16 50 73 5-6

5 Киев 0,83 2,7 4,7 35 25 9-10

6 Мельбурн 0,811 3,15 10 15 46 6-7

7 Нью-Йорк 0,79 7,3 100 230 217 2-3

8 Чикаго 0,776 3,03 50 130 102 3-4

9 Токио 0,72 11,0 6,5 120 229 2-3

10 С-Петербург 0,63 4,9 23 180 55 6-7

11 Мадрид 0,608 3,1 5 50 14 11-12

12 Йоганнесбург 0,573 2,3 5 20 15 9-10

13 Сидней 0,531 3,6 1 10 75 3-4

14 Будапешт 0,525 2,1 15 8-9

15 Варшава 0,485 1.8 15 8-9

16 Осло 0,453 0,45 9 12-13

17 Хельсинки 0,45 0,5 8 12-13

18 Роттердам 0,28 0,6 15 6-7

19 Стокгольм 0,216 0,67 9 7-8

20 Париж 0,105 2,17 18 70 24 2-3

Примечание: данные на 2-ю половину 90-х годов

•---

li_

сообщения о пожарах

_L

Объекты города

7777777777777777 г п

о

Р о Э с к а я

о ж.

о

X р

а

ПЧ1

Г?

пчг

F?

77777777777777" 77777777777777777777777777777777 7777777777777777777777777777 17777777777777777"

Ц У С

вспомогательные подразделения ГПС

'>//!////t/!/r//l////l/l//////l/l//l/l/l/ll/ir/l/l/irjf////l/l/mt/l//l/l/!rr////rr/l!/////t//l/l/l//r/l//l/r/l/l/A

Рис.4 Схема городской ПО как простейшей сети массового обслуживания (ОЧ - объектовые пожарные части)

------ - информационный канал;

===== - командный канал; - - канал обращения сил и средств

функционирования в экстремальных условиях. Сформулирована и обоснована цель исследования.

ВТОРАЯ ГЛАВА посвящена формированию критерия оптимальности разделения территории города на районы выезда ПЧ. В ней дана формулировка оптимизационной задачи. На основании имеющихся статистических данных о функционировании ПО в мегаполисах и крупных городах (табл.2) с использованием математического аппарата регрессионного анализа были получены важные закономерности. Показано, что число жертв от пожаров может быть описано уравнением регрессии:

N,-1.039

ЭгНг+0. 4616 л~0 • 0578

2 1.5

£>гМпЪсл •

(1)

достаточно хорошо согласующимся с реальными данными (рис. 5).

Москва Нью-Йорк С-Петербург Лондон Чикаго Токио Лос-Анжелес Париж Берлин Мадрид Киев Йоганнесбург Мельбурн Сидней

-V

V

О' _ I

уравнение регрессии (1)

о - статистические данные

о°/

_1_

0

100

200

300

400 N

к

Рис.5 Число жертв от пожаров для крупных городов

Из анализа выражения (1) на значимость факторов выявлено, что время следования пожарных отделений из ПЧ к месту пожара оказывает определяющее влияние на число жертв, что служит дополнительным подтверждением необходимости оптимального разделения территории города на районы выезда ПЧ.

Дальнейший статистический анализ показал, что время следования, в свою очередь, зависит от площади города, численности его населения и количества ПЧ:

(2) доста-

уравнение регрессии (2)

1СЛ«-3.458+60.44(Эг/Н)0"5+1.269 Нг0"25,

причём адекватность регрессионного уравнения

точно высока (см.рис.6).

Яьг-Зорк Токио Париж Чикаго Сидней Лос-Анжелес Берлин Лондон Мельбурн С-Петербург Роттердам Москва Стокгольм Будапешт Варшава Киев Йоганнесбург Мадрид Осло Хельсинки

I I_________

0123456789 10 11 Ьсп,нин

Рис.6 Среднее время следования к месту пожара для ПО крупнейших городов

Поскольку время следования носит интервальный характер, для оценки адекватности предложено использовать модифицированный критерий Фишера. Анализ значимости факторов в уравнении (2) показал, что на время следования наиболее существенное влияние оказывает отношение Бг/М, т.е. средняя площадь района выезда ПЧ. Получено также обратное выражение, связывающее площадь района выезда ПЧ со временем следования:

« 2,398 + 0,3361 1сл,

(3)

вполне согласующееся с оценками, получаемыми другими исследователями по результатам имитационного моделирования функционирования ПО в крупных городах. Полученные регрессионные зависимости позволяют с большей объективностью оценивать оптимальность установленных границ районов выезда ПЧ.

Таблица 3

Информация к оценке значимости различных объектов

Тип объекта

факторы значимости

Л М

К О

Р ПА 04

Жилой сектор

высотные дома частные дома дачи

Административные объекты Телецентры, узлы связи Больницы, дет.сады, школы Вокзалы,' аэропорты, метро Театры, развлек.центры Музеи, выставки Выставочные центры (техн) Торговые центры, склады Заводы, предприятия Научно-исследов. центры ВУЗы

Войсковые части АЗС

Гаражные зоны Свалки

Люди «-'

Материальные ценности *-

Культурные ценности *-

Опасность для других объектов *-

Угроза экологии --

Важность для региона и страны в целом

Наличие пожарной автоматики «-

Наличие объектовой ПО «-

+

+

+

Примечание: - фактор достаточно значим;

"+" - фактор очень значим.

Показано, что при оптимальном разделения территории города величины приведённого времени следования для всех ПЧ должны быть примерно одинаковыми, за исключением той ситуации, когда не удовлетворяется критерий (5) и требуется выделение одной или нескольких ПЧ в резервный режим.

ТРЕТЬЯ ГЛАВА посвящена вопросам моделирования процессов функционирования подразделений ПО. Показано, что оперативные подразделения могут быть представлены в виде систем массового обслуживания (СМО) и проанализированы характеристики наиболее значимых из них - ПЧ, центр управления силами (ЦУС) ПО и обеспечивающие подразделения

(заправочные станции, ремонтные органы).

Проведены исследования в области переходных процессов в СМО и построены динамические модели изменения основных показателей подразделений ПО, например, для ПЧ с п отделениями и получено выражение для вероятности отказа в выезде по очередному вызову по причине занятости всех её отделений:

где Сц"="СП- коэффициенты, зависящие от параметров СМО и начальных условий; б^Эп- корни характеристического уравнения; СС=Х/Д - приведённая нагрузка на ПЧ; Т=Д1 - относительное время. Показано, что переходные процессы будут носить монотонный характер. Например, при изменении числа отделений ПЧ (в общем случае - каналов обслуживания) с П! до пр вероятность отказа такой ПЧ будет монотонно изменяться от величины р0тК1 Д° Ротк2 (Ротх1 и Роткг " установившиеся значения вероятности отказа ПЧ для П1 и отделений), т.е. "бросков" или "провалов" вероятности отказа ПЧ ожидать не следует (предполагается, что интенсивности \,р=1(3ет) - см.рис. 8.

аа п <Хк п -экТ

Ротк(Т) = — /2 — +2 Ске

п! к=0 к! к=1

(8)

Ротк

■ 1 •

Ро тк 1

Характерная ди-наника отказа ПЧ (а) с несколькими отделениями

О

X при изменении их

числа сп} до (б)

о

X

—Показано, что'ЦУС, являясь одним из важнейших звеньев ПО городов (рис.4), представляет собой моногоканальную (число каналов равно числу диспетчеров) систему массового обслуживания с ограниченным числом мест в очереди, для которой характерны и отказы (утери вызова), даны оценки такой вероятности и времени ожидания. Показано также, что и ПЧ являются системой массового обслуживания, в которую могут поступать разнородные вызовы - обычные, когда возникает обычный пожар на объекте, находящемся в районе выезда данной ПЧ; вызовы из районов обслуживания других ПЧ (например, ввиду повышенной сложности пожара) и ложные, доля которых достаточно велика (см.табл.4).

Таблица 4

Статистика о выездах на пожары в России

Годы 1993 1994 1995

Число пожаров Число ложных вызовов Общее число вызовов Процент ложных вызовов 206342 256881 463223 55,46 296440 219094 515534 42,6 285156 242455 527611 45.95

Для случая ПЧ с одним отделением, обслуживающей несколько типов вызовоз (граф её состояний показан на рис.9) использован принцип аддитивности, заключающийся в том, что вероятность отказа СМО с разнотипными потоками заявок (для' каждого 1.-го типа - закон пуассоновский с интенсивностью Х1) определяется по выражению

А

Ротк= - . (9)

1+А

где А г аддитивная приведённая нагрузка, определяемая по выражению:

О

А = X (10)

1=1

(0С1=)н/ф.1 - приведённая нагрузка по 1-му типу вызова, интенсивность обслуживания вызова л.-го типа в предположении, что вероятностный закон распределения времени обслуживания экспоненциальный, 0 - число типов вызовов).

Дано обобщение принципа аддитивности и показано, что он соблюдается и для п-канальной СМО (ПЧ с п автономными отделениями), т.е. вероятность отказа такой системы определяется по выражению:

А П А

Ротк= — / £ — - (11)

п! к=0 к!

Проанализированы информационные потоки при функционировании подразделений ПО (рис.10) и даны стоимостные

^•пс

О

ПЧ!

* Е

Ч1У с

311

г

^•по

^■пц

77777777777777777777777777777777777777 потери информации

С

ПЧ2

* Е

Ц У с

( пчн

и

3

А

щ

И О

щ Б

А Ъ

Е Е

М К

ы Т

Е Ы

///////////////

Хл

-1—1

3

7Т77Т7ТШП71

В

ы

3

о в ы

í

Рис.10 Информационный баланс в оперативной деятельности пожарной охраны крупного города

- - целевая информация;

- - - - информация в виде докладов;

- - действия ПЧ

формирование ранжированных векторов приведённого времени следования для каждой ПЧ

Г

сравнение векторов меже минимальным временем с; 4 Зу собой и выбор участка с I едования

занесение отобранного участка в список участков обслуживания соответствующей ПЧ

удаление информации об отобранной участке из всех ранжированных векторов

нет

формирование матрицы принадлежности основных участков

Рис.12 Схема построения матрицы принадлежности для основных районов выезда ПЧ

формирование ранжированных векторов приведённого времени следования для каждой ПЧ

удаление из каждого вектора информации об основных участках данной ПЧ

{

сравнение векторов меже ль кого участка с минимг 1 Зу собой и выбор дополнительным временем следования

занесение отобранного дополнительного участка в список участков обслуживания соответствующей ПЧ

удаление информации об отобранном дополнительном участке из всех ранжированных векторов

формирование матрицы принадлежности дополнительных участков

Рис.13 Схема построения матрицы принадлежности для дополнительных районов выезда ПЧ

О 5 10 15 20 25 30

У15 Уз У1 2

V 4

Ую

У13

У14

Уэ

Уг

Уц

У5

VI У? Уз Уе

У1 5

Уг

У1 4

Ут Уз Ую

у13

Уц У1 У 1 2

У 4

У 8 Уз У5

Уе

-Ш11--ШЗ— —Ш9—

—276-

-Ш7— -шь— -Ш5~ —шЗ—

—Ш5~ -ШЗ-

—16 -15,2

-14,4

—12,8

-12,4

-12,4

•12

—В, 8 -8,4'

— I —

-4,2

-3,2

-1,4 —

-7,2 ~

-ш10-

-Щ 8-~ш4~ ~Ш2~ -Ш1~

-26,8

ПЧ1

10

15

20

25

30

-Ш11--Ш10--Ш 5— —Ш 4— —Ш2— -Ш7— -ш5— —ш5— —т8— —ш9—

-4,8

-4

-4

-4

—Ш1—2,8

-24,8

-16,4

-15,54 15,2

-12,8

-тб~ ~шЗ~ -шЗ--шЗ-

пчг

ю

15

20

25

30

Уг У4

У1

У1 5 У5

У8

Уз

У?

У9

У1 2

Ую

Уц

у13 У14

Уб

-шю-—шб— ~ш8—

-шЗ— -ш 3— —ш2— —ш4— -шЗ—

-24,8

-19,2

—15,2 -13,728

-12

-12

—11,2

-8,4

-7,2 -

—6,4 -

-4,4 -4,4 -4 4

-ш1-2,8 |

-ш11-

~Ш9~ -Ш7--Ш5--Ш5~ -Ш5-

ПЧ3

Рис.14 Порядок формирования патрицы принадлежности при разделении территории города между тремя ПЧ

Рис.15

Деление территории города на районы выезда ПЧ по критерию минимального приведённого времени прибытия

- границы районов Тс-5,475 4.96

Рис,17

Деление территории города на районы выезда ПЧ без использования предлагаемых подходов

~-1 - границы районов

Тс=5,582 -4,4:

ПЧ1-

!

пч2-

Г

пч3-

I I I I I I I I .

01234567

-5,467

-6,665

Рис.18-а

Основной (1) и дополнительный (2) районы выезда ПЧ1

Рис.18-б

Основной (1) и дополнительный (2) районы выезда П4г

Рис.18-в

Основной (1) и дополнительный (2) районы выезда ПЧз

ПРИРОДНЫЕ КАТАКЛИЗМЫ

землетрясения

— наводнения

— ураганы

— снежные заносы

ТЕХНОГЕННЫЕ ПРИЧИНЫ

АНТРОПОГЕННЫЕ ПРИЧИНЫ

аварии и катастрофы на объектах промышленности, транспорта и энергетики — перебои со снабжением топливом и электроэнергией

неумышленные действия

— неосторожность

— недостаточная квалификация персонала

умышленные действия вредительство терроризм

ЭКСТРЕМАЛЬНЫЕ УСЛОВИЯ

увеличение интенсивности вызовов и сложности пожаров

-Г-

отказы пожарной техники, оборудования и средств связи

устраняемые повреждения

нарушение инфраструктуры города

необратимые повреждения

переадресс зовов в д\ 1ция вы-эугие ПЧ

дезорганизация связи и управления

запаздывание приказов из ЦУС

утеря информации о пожарах

неприбытие по вызову на пожар

увеличение времени прибытия

увеличение времени тушения

ускоренный износ пожарной техники -(

рост ущерба от пожаров

//////1,////////////////;//////,ш///л/;11/,,//1////1/и/111//111/1/и////1/1//и/ИИ1Ш11Ш1Ш11/!Ш'

Рис.19 Схема формирования ущерба в экстремальных условиях

егся в п-капатьную (п - число ПЧ, сохранивших дееспособность) СНО, обслуживающую практически всю территорию города, т.е. границы между районами выезда, характерные для нормальных условий, теряют смысл. Выведено выражение для оценки времени ожидания обслуживания вызова многоканальной СМО с неограниченной очередью (ПЧ с п автономными отделениями п сохранивших дееспособность ПЧ, совершающих выезды по всему городу) может быть оценено по выражению:

пэ+1

пэаъэ г а -|

Но« = -2 кг(«»п,)+- , (11)

^(пэНпэ-аг1- *1(пэ)(пэ-а) А

где (X=Xэtэ - приведённая нагрузка (Хэ^э - интенсивность вызовов и среднее время их обслуживания в экстремальных условиях); £ 1,Г 2 - приближённые функции вычисления факториала от нецелого числа и суммирования величин ОС1/1! нецелое число раз.

Показано, что время обслуживания вызова в экстремальных условиях может быть оценено по формуле:

tэ=(l+kв)tcэ+tлэ+tвэ, (12)

где кв>1 - коэффициент увеличения времени при возвращении отделений в ПЧ; ~ времена следования, локали-

зации и ликвидации пожара и восстановления готовности в экстремальных условиях, которые могут быть определены методами, изложенными в 3 главе.

Функции и в свою очередь, могут быть найдены по эмпирическим выражениям:

0,298(пэ-1)1,405 £ 1 (Пэ )=пэ !~ю , (13)

-гпэ СС(1-е )

гг(а,пэ) » е , (14)

где г=1,077-1,329 1д СС+0,5154 1д2(Х+0,08(1-1д а)пэ, пэ>1.

Сформулировано условие "коллапса" ПО в экстремальных условиях, когда Нд сохранивших дееспособность ПЧ перестают справляться с лавинообразным потоком вызовов:

Рис.20-а

Оптимальное закрепление дополнительных участков за ПЧг и ПЧз при недееспособности йЧх

Рис.20-6

Оптимальное закрепление дополнительных участков за ПЧ1 и ЛЧ3 при недееспособности ПЧг

Рис.20-в

Оптимальное закрепление дополнительных участков за Я?! и ПЧг при недееспособности ПЧз

МдаэЪэ, (15)

Приведены методы количественной оценки характеристик систем массового обслуживания, которыми являются подразделения ПО (ЦУС, ПЧ и др.) в условиях ограниченной аппаратной надёжности с использованием "эквивалентного числа каналов обслуживания" пэ.

Показано, что изложенные подходы при соответствующей адаптации могут применяться и при моделировании деятельности других экстренных служб города. Все методы алгорит-мизуются и реализованы в виде компьютерных программ.

В ПРИЛОЖЕНИЯХ приведены: программа оптимизации границ районов выезда ПЧ гарнизона; результаты моделирования оперативной обстановки в гарнизоне ПО г.Москвы по данной компьютерной программе; основные положения регрессионного анализа и элементы теории массового обслуживания применительно к задачам ПО; программа построения матрицы принадлежности районов выезда ПЧ; программа расчёта коэффициентов регрессии; акты реализации результатов диссертационной работы.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ содержит 174 источника, из них 21 печатный труд, написанный как лично автором, так и с его участием, в том числе одна монография.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате выполнения комплекса теоретических и экспериментальных исследований в рамках диссертационной работы была решена поставленная перед диссертацией проблема и получены следующие результаты:

1.На примере ПО проведён анализ существующих подходов в части управления деятельностью оперативных служб и установлены соответствующие статистические закономерности.

2.Сформулированы принципы повышения эффективности этой деятельности в нормальных и экстремальных условиях, основанные на оптимальном делении территории города на районы обслуживания и перераспределении имеющихся сил и средств.

3.Предложены и обоснованы основной и дополнительные критерии оптимального разделения территории города на ра-

йоны обслуживания.

4.Разработаны методы установления оптимальных границ основного и дополнительных районов обслуживания - метод совмещения контуров изохронности и методы формирования матриц принадлежности.

5.Предложены и обоснованы модели функционирования подразделений ПО в нормальных и экстремальных условиях, позволяющие оценивать основные параметры, входящие в критерии оптимизации.

6.Созданы соответствующие компьютерные программы и проведен комплекс расчётов на модельных примерах.

7.Сформулировано условие потери управляемости оперативными службами в экстремальных условиях, позволяющее принимать меры по обеспечению управляемости.

8.Полученные результаты обладают универсальностью и применимы для многих оперативных служб города.

9.Практическая значимость результатов диссертационного исследования подтверждена актами внедрения.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ СОИСКАТЕЛЯ

1.Абдурагимов Г.И. Об оптимальных границах районов выезда пожарных подразделений// Сборник научных трудов ВИПТШ МВД РФ. - м.: 1993, с.79-86.

2.Абдурагимов Г.И. Об оптимальных границах районов выезда пожарных подразделений// Пожарное дело, N 1, 1994, с.30-32.

3.Брушлинский H.H., Абдурагимов Г.И. Оптимизация границ районов выезда аварийных служб// Материалы Российско-Британского семинара "Пожарная безопасность и защита" . - M.: МГСУ, 1995.

4.Абдурагимов Г.И. Разработка численного метода оптимизации границ районов выезда экстренных служб// Материалы 7-й Международной конференции "Системы безопасности" - СБ-98. - M.: МИПБ МВД РФ, 1998, с.133-134.

5.Абдурагимов Г.И. Теоретико-множественный анализ задачи о границах районов выезда пожарных подразделений города// Там же, с. 134-135.

6-Абдурагимов Г-И. Определение методами теории массового обслуживания границ районов выезда подразделений ГПС// Там же, с.187-188.

7.Абдурагимов Г.И. О методах моделирования деятельности городской пожарной охраны в нормальных и экстремальных условиях// Материалы б-й Международной конференции "Проблемы управления безопасностью сложных систем".-П.: ИПУ РАН, СПбГУ, 1999, с.172-173.

8.Абдурагимов Г.И. Подход к оптимизации границ районов выезда пожарных частей в городах// Там же, с.173-175.

9.Абдурагимов Г.И. О некоторых закономерностях в организации пожарной охраны крупных городов// Пожаровзрыво-безопасность, N 2, 2000.

10.Абдурагимов Г.И. О проблеме оптимизации границ районов выездов пожарных подразделений города// Пожаровзры-вобеэопасность, N 3, 2000.

11.Абдурагимов Г.И. Об учете динамики в системах массового обслуживания разнотипных вызовов// Пожаровзрывобе-зопасность, N 3, 2000.

12-Абдурагимов Г.И. Об оценке готовности пожарной части к тушению пожара// Пожаровзрывобезопасность, N 3, 2000.

13.Абдурагимов Г.И., Чумаченко А.П. О методах моделирования двумерных распределений// Пожаровзрывобезопасность, N 3, 2000,

14.Абдурагимов Г.И. Некоторые закономерности в организации пожарной охраны крупных городов// Материалы 8-й Международной конференции "Системы безопасности"- СБ-SS. - м.: МИПБ МВД РФ, 1999, С.226-227.

15.Абдурагимов Г.И. Пожарная часть как система массового обслуживания с разнородными потоками вызовов//Там же, с.224- 226.

16.Абдурагимов Г.И., Таранцев A.A. Об уточненном алгоритме моделирования статистических распределений,/,/ Материалы 7-й Международной конференции "Проблемы управления безопасностью сложных систем".- М.: ИПУ РАН, 20.12.99г., с.216-218.

17.Абдурагимов Г.И. О некоторой закономерности в характеристиках СМО применительно к задачам пожарной охраны. Там же, с.222-223.

18.Абдурагимов Г.И. О возможности повышения эффективности обучения анализу и синтезу систем массового обслуживания// Материалы Научно-практической конференции "Исторические аспекты деятельности образовательных учреждений МВД России при подготовке кадров пожарной охраны".

М. : МИПБ МВД Р<Р, 1999.

19.Абдурагимов Г.И. О проблемах имитационного моделирования деятельности подразделений ГПС// Материалы Научно-практической конференции "Исторические аспекты деятельности образовательных учреждений МВД России при подготовке кадров пожарной охраны". - М.: МИПБ МВД РФ, 1999.

20.Абдурагимов Г.И., Таранцев A.A. Теория массового обслуживания в задачах управления пожарной охраной. - М.: Академия ГПС МВД РФ, 2000.

21.Абдурагимов Г.И. Городская пожарная охрана как сеть массового обслуживания// Материалы международной конференции SICPRO'2000. - М.: ИПУ РАН, 2000.

Академия ГПС МВД России Тираж 80 экз. Зак. N

Введение

1.Анализ состояния исследований в области оптимизации границ районов выезда пожарных частей гарнизона

1.1.Некоторые исторические сведения

1.2.Особенности пожаров в современных городах

1.3.Городская пожарная охрана как сложная система

1.4.Проблема оптимизации функционирования городской пожарной охраны

1.5.Системный подход в организации деятельности ПО

1.6.Особенности функционирования ПО в экстремальных условиях

Выводы

2.Формирование критерия оптимальности разделения территории города на районы выезда пожарных частей

2.1.Постановка оптимизационной задачи

2.2.Подходы к формированию критерия

2.3.Основной и вспомогательный критерии оптимальности

разделения

2.4.Анализ компонентов критериев оптимизации

2.5.Оценка значимости объектов

2.6.Формирование критерия для установления дополнительных районов выезда

2.7.Многокритериальная задача дискретной оптимизации .66 Выводы

3.Моделирование функционирования подразделений пожарной охраны

3.1.Моделирование функционирования пожарных частей

3.2.Функционирование пожарных частей при разнородных потоках вызовов

3.3.Моделирование функционирования ЦУСС

3.4.Информационные аспекты функционирования оперативных служб

3.5.Моделирование работы вспомогательных служб

3.6.Задача разделения объектов между двумя ПЧ

Выводы

4.Методы разделения территории города на районы выезда пожарных частей

4.1.Известные методы построения границ районов выезда

4.2.Метод совмещения контуров равных значений приведённого времени следования (изохронности)

4.3.Построение матрицы принадлежности методом статистических испытаний

4.4.Метод последовательного формирования матрицы принадлежности

4.5.Оценка корректности разделения на районы выезда .132 Выводы

5.Моделирование деятельности оперативных служб в экстремальных условиях

5.1.Особенности влияния экстремальных условий на деятельность ПО в мегаполисах

5.2.Задача построения вероятностного грпфика времени прибытия подразделений ПО

5.3.Методы оперативного изменения границ районов выезда ПЧ

5.4.Оценка возможности функционирования ПО в условиях дезорганизации управления и связи

5.5.Анализ характеристик функционирования подразделений ПО в условиях ограниченной надёжности

Выводы

Современный этап развития человечества характеризуется интенсивными темпами урбанизации, которая приобрела глобальный характер вне зависимости от уровня развития, размеров и общественного строя стран. По результатам анализа динамики развития городов, проведённому Комиссией экономического и социального совета ООН [1.1], констатируется, что к началу XXI века в них будет проживать более половины населения Земли (рис.1), причём в наиболее развитых странах городское население уже давно составляет большую часть [1.2] (рис.2) и эта тенденция устойчива [1.3]. Характерной чертой уходящего века является появление мегаполисов (городов с населением более миллиона человек) и агломераций ("сросшихся" городов и населённых пунктов с общим населением свыше 10 млн.чел.) -Мехико, Нью-Йорк, Токио, Москва, Пекин. Ожидается, что к началу XXI века будет около 25 агломераций.

Города (мегаполисы, агломерации) являются центрами политической, экономической, культурной и научной жизни, концентраторами огромных материальных и интеллектуальных ценностей, людских и информационных ресурсов, в городах размещаются важные промышленные и оборонные объекты, учреждения государственного управления, престижные учебные заведения, лечебно-оздоровительные центры, научно-исследовательские институты, спортивные сооружения, музеи, театры, парки и др.

В то же время, города в значительной степени подвержены такому страшному и извечному бедствию, как пожары, которые уносят ежегодно десятки тысяч жизней, наносят колоссальный материальный и моральный ущерб (см.табл.1) [1.4].

N, млрд.

Рис.1 Общемировая динамика численности городского населения N и его доли пг от общего числа жителей

Англия - Германия^ // Япония ^ Франция ^ Канада ^ США | / Италия ^ СНГ \

50% 60% 70% 80% 90% 100% пг

Рис.2 Доля городского населения в наиболее развитых странах

Таблица 1

Город число пожаров на 1000 чел. число погибших на 1 млн.чел. число вызовов в сутки

Лос-Анжелес 20,0 20,0 1151

Чикаго 16,5 42,9 822

Нью-Йорк 13,7 31,6 959

Лондон 7,1 21,4 685

Москва 5,6 50,6 219

С-Петербург 4,7 36,7 123

Гонконг 4,6 7,7 1288

Берлин 4,3 14,3 822

Мельбурн 3,2 4,8 110

Париж 2,9 11,3 904

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ диссертации в этой связи обуславливается следующими обстоятельствами.

Во-первых, крупные города и мегаполисы, являясь средо-точением достижений цивилизации и местом обитания огромного количества людей (в т.ч. и интеллектуальной элиты), требуют эффективной защиты от целого комплекса угроз. Одной из них являются пожары, которые по человеческим жертвам и материальному ущербу соизмеримы с постоянно ведущейся войной среднего масштаба (см., например, Доклад президенту РФ "Горящая Россия"), причём прогнозируется ухудшение обстановки с пожарами .

Во-вторых, в условиях имеющей место ограниченности материальных, финансовых и людских ресурсов оперативных служб городов (пожарной охраны, милиции, скорой медицинской помощи и др.) важную роль играет максимально эффективное управление использованием сил и средств этих служб.

В-третьих, в связи с ростом городов (мегаполисов, агломераций) и большой вероятностью экстремальных ситуаций природного, техногенного или антропогенного характера возникает необходимость оптимального и в кратчайшие сроки перераспределения сил и средств оперативных служб. Применительно к ПО, например, корректировки границ районов выезда пожарных частей (ПЧ) .

Таким образом, тема диссертационной работы актуальна.

ЦЕЛЬЮ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ является решение научной проблемы, имеющей существенное народно-хозяйственное значение - повышение эффективности деятельности оперативных служб крупных городов при нормальных и экстремальных условиях в рамках имеющихся сил и средств (на примере ПО).

Для достижения данной цели необходимо решение следующих задач: а) анализ и оценка существующих подходов в части управления деятельностью оперативными службами крупных городов и мегаполисов (на примере ПО); б) исследование основных закономерностей функционирования подразделений ПО по имеющимся статистическим данным; в) определение путей совершенствования управления оперативными службами в рамках имеющихся сил и средств; г) создание методов установления оптимальной конфигурации районов обслуживания оперативными подразделениями со стационарным базированием (районов выезда пожарных частей):

- формирование и обоснование критериев оптимальности;

- разработка методов нахождения оптимальных границ районов обслуживания; д) создание моделей функционирования подразделений ПО в нормальных и экстремальных условиях и оценивание основных характеристик, входящих в критерии оптимизации; е) определение предела управляемости оперативных служб в экстремальных условиях; ж) создание соответствующих компьютерных программ и проведение необходимых расчётов; з) обоснование универсальности полученных результатов для оперативных служб города.

ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ - оперативные службы (пожарная охрана) крупных городов и мегаполисов.

ПРЕДМЕТ ИССЛЕДОВАНИЯ - оптимизация функционирования оперативных служб в рамках имеющихся сил и средств.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ - теория массового обслуживания, регрессионный анализ, теория вероятностей и математическая статистика, теория множеств, методы дискретной оптимизации.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА диссертации обуславливается следующими результатами, полученными лично соискателем:

1.Сформулированы основные принципы совершенствования управления оперативными службами городов в рамках имеющихся сил и средств и с учётом возможных экстремальных условий:

- оптимизация конфигурации основных и дополнительных районов обслуживания оперативных подразделений (пожарных частей);

- перераспределение сил и средств между ПЧ с целью выравнивания приведённой оперативной нагрузки.

2.По результатам анализа статистики функционирования ПО крупных городов и мегаполисов получены закономерности в виде уравнений регрессии, свидетельствующие о том, что:

- на величину ущерба от пожаров (число человеческих жертв) наибольшее влияние оказывает время прибытия первых пожарных подразделений;

- на время прибытия первых подразделений, в свою очередь, наибольшее влияние оказывает площадь района выезда ПЧ.

3.Сформулированы критерии установления оптимальной конфигурации районов выезда ПЧ, учитывающие частоту возникновения пожаров и значимость объектов, время прибытия подразделений ПО и потенциал ПЧ - основной в виде суммарного приведённого времени прибытия и дополнительные в виде гарантированной незанятости ПЧ и равномерности распределения приведённой нагрузки между ПЧ;

4.Разработаны методы нахождения основных и дополнительных районов выезда с учётом динамики обстановки и изменения возможностей ПЧ:

- последовательного заполнения матриц принадлежности;

- формирования матриц принадлежности посредством статистических испытаний;

- построения границ районов с использованием контуров изохронности.

5.Разработаны модели функционирования оперативных служб в экстремальных условиях и получен предел управляемости.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ РАБОТЫ И ЕЕ РЕАЛИЗАЦИЯ. В результате внедрения основных положений диссертационной работы становится возможным: а) существенно повысить эффективность деятельности оперативных служб (например, ПО) крупных городов (мегаполисов) в обычных и экстремальных условиях без дополнительных капиталовложений и увеличения имеющихся сил и средств; б) сформулировать рекомендации по рациональному увеличению сил и средств оперативных служб и их оптимальному размещению и перераспределению по территории города (мегаполиса) с учётом перспектив его развития и требований по допустимому ущербу от пожаров; в) проводить игровое моделирование и обучение сотрудников оперативных служб.

Результаты диссертационной работы нашли свое отражение в учебном процессе и научно-исследовательских работах, проводимых уВ Академии ГПС (ранее МИПБ) МВД России, а также использованы й|йэё' составлении оперативных планов в У ГПС ГУВД г.Москвы.

ВНЕДРЕНИЕ результатов диссертационной работы подтверждено актами от Академии ГПС МВД России и УГПС ГУВД г.Москвы.

ДОСТОВЕРНОСТЬ И ОБОСНОВАННОСТЬ научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается использованием большого объёма достоверной статистической информации, хорошим совпадением полученных моделей и результатов со статистическими данными и логической непротиворечивостью, а также принятием положений работы специалистами в виде публикаций в ведущих ведомственных журналах и докладов на конференциях и семинарах.

ПУБЛИКАЦИИ. В процессе работы над диссертацией опубликованы 21 печатная работа, в т.ч. монография.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Полученные результаты доложены на научно-технических семинарах и конференциях в Академии ГПС МВД России (ранее МИПБ, ВИПТШ) в период с 1993 по 2000г.г.; на Российско-Британском семинаре "Пожарная безопасность и защита" (МГСУ, 1995г.); на 7-й Международной конференции "Системы безопасности"- СБ-98 (1998г.); на б-й Международной конференции "Проблемы управления безопасностью сложных систем" (ИПУ РАН, СПбГУ, 1999г.); на 8-й Международной конференции "Системы безопасности"- СБ-99 (1999г.); на 7-й Международной конференции "Проблемы управления безопасностью сложных систем" (ИПУ РАН, 1999г.); на Научно-практической конференции "Исторические аспекты деятельности образовательных учреждений МВД России при подготовке кадров пожарной охраны" (1999г.) .

- 11

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ

1.Формулировка проблемы управления оперативными службами крупных городов в нормальных и экстремальных условиях.

2.Комплекс моделей функционирования подразделений ПО, учитывающих изменение структуры, динамику и неоднородность поступающих вызовов (в т.ч. и ложных), аппаратную надёжность и влияние экстремальных условий.

3.Критерии оптимизации границ районов выезда подразделений ПО, учитывающие инфраструктуру города, различную интенсивность и опасность возможных пожаров, значимость объектов, наличие объектовой ПО и пожарной автоматики, возможности ПЧ.

4.Математические методы оперативного установления оптимальной конфигурации районов обслуживания оперативных служб мегаполиса.

5.Разработанные компьютерные программы, результаты расчётных и теоретических оценок.

СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и приложений. Объем диссертации - 302 с. машинописного текста, 93 рисунка и 14 таблиц.

Выводы

Таким образом, в данной главе рассмотрены вопросы управления оперативными службами (подразделениями ПО) в возможных экстремальных условиях природного, техногенного или антропогенного характера. Показано, что оперативное перераспределение защищаемых объектов, сил и средств между дееспособными подразделениями позволяет повысить эффективность функционирования служб. Разработаны методы решения данной задачи.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате выполнения комплекса теоретических и экспериментальных исследований в рамках диссертационной работы была решена поставленная перед диссертацией проблема и получены следующие результаты:

1.На примере ПО проведён анализ существующих подходов в части управления деятельностью оперативных служб и установлены соответствующие статистические закономерности.

2.Сформулированы принципы повышения эффективности этой деятельностью в нормальных и экстремальных условиях, основанные на оптимальном делении территории города на районы обслуживания и перераспределении имеющихся сил и средств.

3.Предложены и обоснованы основной и дополнительные критерии оптимального разделения территории города на районы обслуживания.

4.Разработаны методы установления оптимальных границ основного и дополнительных районов обслуживания - метод совмещения контуров изохронности и методы формирования матриц принадлежности.

5.Предложены и обоснованы модели функционирования подразделений ПО в нормальных и экстремальных условиях, позволяющие оценивать основные параметры, входящие в критерии оптимизации .

6.Созданы соответствующие компьютерные программы и проведен комплекс расчётов на модельных примерах.

7.Сформулировано условие потери управляемости оперативными службами в экстремальных условиях, позволяющее принимать меры по обеспечению управляемости.

1. НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКАЯ ЛИТЕРАТУРА

2. Пивоваров Ю.П. Урбанизация в современном мире. -М.: Знание, 1982.

3. Брук С.И. Население мира. Этнодемографический справочник. М.: Наука 1986.

4. Соколов C.B. Методологические основы разработки и использования компьютерных имитационных систем для исследования и проектирования аварийно-спасательных служб в городах. Докторская диссертация.- М.: МИПБ МВД РФ, 1999.

5. Микеев А.К. Пожар. Социальные, экономические, экологические проблемы. М: Пожнаука, 1994.

6. Вызываем огонь на себя. Сборник воспоминаний, рассказов и очерков об истории и современности пожарной службы г.Москвы. М.: УГПС ГУВД г.Москвы, Изд-во "Робин", 1998.

7. Савельев П.С. Пожары-катастрофы. М.: Стройиздат,1983.

8. Брушлинский H.H. Моделирование оперативной деятельности пожарной службы. М.: Стройиздат, 1981.

9. Брушлинский H.H. Системный анализ деятельности Государственной противопожарной службы.- М.:МИПБ МВД РФ, 1998.

10. Хинчин А.Я. Работы по математической теории массового обслуживания.- М.: ГИФМЛ, 1963.

11. Вентцель Е.С. Исследование операций. М.: Сов.радио, 1972.

12. Вентцель Е.С. Теория вероятностей.- М.:ГИФМЛ, 1958.дат, 1988.

13. Жожикашвили В.А., Вишневский В.М. Сети массового обслуживания. Теория и применение к сетям ЭВМ. М.: Радио и связь, 1988.

14. Химмельблау Д. Прикладное нелинейное программирование. М.: Мир, 1975.

15. Воинов А.М. Об одной оптимизационной задаче дислокации пожарной части//Вопросы экономики в пожарной охране. -М.: ВНИИПО МВД СССР, 1975.

16. Экспертные оценки в научно-техническом прогнозировании/ Добров Г.М. и др.- К.:Наукова думка, 1974.

17. Чернецкий В.И. Математическое моделирование стохастических систем. М.: Изд-во Петрозаводского государственного университета, 1994.

18. Соболь И.М. Метод Монте-Карло.- М.: Наука, 1975.

19. Топольский Н.Г. Концепция создания интегрированных систем безопасности и жизнеобеспечения//Материалы 3-й Международной конференции "Информатизация систем безопасности -ИСБ'94" М.: ВИПТШ МВД РФ, 1994.

20. Топольский Н.Г. Основы автоматизированных систем пожаровзрывобезопасности объектов. М.: МИПБ МВД РФ, 1997.

21. Давыдов Э.Г. Исследование операций. М.: Высшая школа, 1990.

22. Линник Ю.В. Метод наименьших квадратов и основы теории обработки наблюдений. Изд.2-е. М.: Физматгиз, 1962.

23. Насельский С.П.,Смирнов В. А.,Таранцев A.A.,Щербаков И.А. Сложные системы. Математические модели, анализ, прикладные задачи.- М.: ИОФ РАН, препринт N 35, 1993.

24. Критенко М.И., Таранцев A.A., Щебаров Ю.Г. Оценка значимости факторов при их комплексном воздействии на систему// Автоматика и телемеханика, N 6, 1995.

25. Брежнев А.А.,Гришин А.Ф.,Лукинский В.М. Анализ оперативной деятельности ПО в г.Москве // В сб. "Пожарная профилактика", вып. 16.- М.: ВНИИПО МВД СССР, 1986.

26. Большев Л.Н., Смирнов Н.В. Таблицы математической статистики.- М.:Наука, 1983.

27. Бурбаков H.H., Рыжиков B.C. Применение теории нечетных множеств для оченки пожарной опасности объектов народного хозяйства// В сб. "Пожарная профилактика", вып. 17.-М.: ВНИИПО МВД СССР, 1980.

28. Гаврилей В.Н., Сон Э.Г., Панова Р.Г., Тарасов В.М. Применение методов математического моделирования при оценке пожарной опасности// В сб. "Вопросы экономики в ПО". М.: ВНИИПО МВД СССР, 1975.

29. Панова Р.Г. Исследование регрессионных моделей для количественной оценки пожарной опасности объектов// В сб. "Пожарная профилактика", вып. 16.- М.:ВНИИПО МВД СССР, 1980.

30. Прикладные нечеткие системы/ Под ред. Тэрано Т., Асаи К. и Сэгуно М. М.:Мир, 1993.тическая модель динамики пожарной безопасности объектов// В сб. "Пожарная профилактика", вып. 16.- М.:ВНИИПО МВД СССР, 1980.

31. Алёхин Е.М. Разработка компьютерной имитационной системы для проектирования и экспертизы противопожарной службы городов. Кандидатская диссертация. М.: МИПБ МВД РФ, 1998.

32. Гришин А.Ф. Разработка рекомендаций по совершенствованию оперативной деятельности ПО городов и на основе применения методов имитационного моделирования. Кандидатская диссертация. М.: ВИПТШ МВД СССР, 1988.

33. Брушлинский H.H., Соболев H.H. Математическая модель оперативной деятельности ПО города// В сб. "Стационарные и передвижные средства борьбы с пожарами". М.: ВИПТШ МВД СССР, 1985.

34. Брушлинский H.H., Соболев H.H. Математическая модель расчета среднего радиуса выезда оперативных отделений ПО// В сб. "Пожарная техника и пожаротушение на объектах н/х". М.: ВНИИПО МВД СССР, 1986.

35. Медведков A.A., Мешалкин Е.А., Сон Э.Г. Расчет оптимальной дислокации оперативных подарзделений гарнизона// В сб. "Экономика и управление в ПО". М.: ВНИИПО МВД СССР, 1989.

36. Пранов Б.М. О моделях оптимального размещения ресурсов ПО// В кн. "Опаснасные факторы пожара и противопожарная защита". М.: ВИПТШ МВД СССР, 1980.

37. Kolesar P. Model for predicting average fire, company travel times// Operations research 1975. vol. 23 4. p.603-613.

38. Kolesar P., Blum E. Square root laws for fire engine Response distances/ Manegment sciences. 1973, vol. 19. 12 p.1368-1378.

39. Carter G.M., Chaiken J.M., Iqnall E. Response areas for two emergency units// Operations research. 1972, vol. 20 No. 30, p.571-594.

40. Reilly J.M., Mirchndani P.B. Development and application of a fire station placement model// Fire technology. 1985, vol. 21 3, p.181-198.

41. Попков Ю.С. Теория макросистем. Равновесные модели. М.: ИСА РАН, Эдиториал УРСС, 1999.

42. Приказ МВД СССР от 9.10.89. N°241 "Об утверждении наставления по службе связи пожарной охраны МВД СССР".

43. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. Изд.2-е/ Под ред. И.Г.Араманови-ча.- М.: Наука, 1970.

44. Шахов В.В. Страхование. М.: ЮНИТИ, 1997.

45. Соболев H.H., Эчеваррия П., Рамирес А. Частотный анализ и прогнозирование пожаров на объектах народного хозяйства// В сб. "Пожарная профилактика и математическая статистика в ПО". М.: ВИПТШ МВД СССР, 1984.

46. Брушлинский H.H., Соболев H.H. Оценка уровня напряженности оперативной обстановки в городе// В сб. "Экономика и управление в ПО". М.: ВНИИПО, 1985.

47. Брушлинский H.H.,Соколов C.B., Науменко А.П. Пожарная статистика стран-членов КТИФ // Пожаровзрывобезопас-ность, № 4, 1998.

48. Брушлинский H.H. и др. Методы прикладной математики в пожарно-технических задачах. М.: ВИПТШ МВД СССР, 1983.

49. Таранцев A.A. Об оценке нестационарности в системах массового обслуживания // Математические методы исследования сложных систем, процессов и структур. Сборник научных трудов МГОПУ.- М.: 1998.- С.112-115.

50. Таранцев A.A. О способе выбора параметров систем массового обслуживания // Автоматика и телемеханика, № 7, 1999.

51. Демидович Б.П., Марон И.А., Шувалова Э.З. Численные методы анализа. М.: Наука, 1967.ным уравнениям.- М.: Наука, 1976.

52. Таранцев A.A. Проблемы математического моделирования сложных систем с использованием регрессионного анализа// Наука и технология в России, N 4(6), 1994.

53. Себер Дж. Линейный регрессионный анализ.- М.: Мир, 1980.

54. Бендат Дж., Пирсол А. Применение корреляционного и спектрального анализа.- М.: Мир, 1983.

55. Таранцев A.A. Повышение объективности оценки состояния сложных систем// Надежность и контроль качества, Серия "Статистические методы", N 6, 1994.

56. Налимов В.В., Чернова H.A. Статистические методы планирования экстремальных экспериментов.- М.: Наука, 1965.

57. Насельский С.П., Таранцев A.A. Применение регрессионного анализа к получению инженерных выражений для статистических критериев// Методы и алгоритмы параметрического анализа линейных и нелинейных моделей переноса. Вып.10.- М.: МГОПИ, 1994.

58. Жигилей B.C. Основы планирования многофакторных испытаний. Учебное пособие.- Л.: ВИКИ им.А.Ф.Можайского, 1982.

59. Таранцев A.A. Основы высокоинформативного контроля работоспособности технических средств автоматизированных систем при комплексном воздействии дестабилизирующих факторов. Докторская диссретация.- М.: МИПБ МВД РФ, 1997.

60. Таранцев A.A. О способе выбора числа каналов систем массового обслуживания// Материалы НПК "Современные проблемы тушения пожаров".- М.: ГУГПС и МИПБ МВД России, 22-23.4.99.

61. Приказ МВД СССР от 9.10.89. N°241 "Об утверждениинаставления по службе связи пожарной охраны МВД СССР".

62. Калинин В.М. Мои формулы. СПб.: СПбГТУ, 1997.

63. Шаровар Ф.И. Автоматизированные системы управления и связь в пожарной охране. М.: ВИПТШ МВД СССР, 1987.

64. Куликовский Л.Ф., Мотов В.В. Теоретические основы информационных процессов.- М.: Высшая школа, 1987.

65. Ловцов Д.А. Введение в информационную теорию АСУ. Монография.- М.: ВА им.Ф.Э.Дзержинского, 1996.

66. Туркин Б.Ф., Киреев Ю.А., Грущинский А.Г., Муратов A.M. Оценка снижения потерь от пожаров при уменьшении времени свободного горения// В сб. "Организационно-управленческие проблемы ПО". М.: ВНИИПО МВД СССР, 1990.

67. Брушлинская Г.К., Брушлинский Н.Н. К вопросу о расчетной продолжительности тушения пожаров // В сб. "Вопросы экономики в ПО". М.: ВНИИПО МВД СССР, 1976.

68. Вентцель Е.С. Теория вероятностей. Изд.5-е, стереотипное. М.: Высшая школа, 1998.

69. Кофман А., Крюон Р. Массовое обслуживание. Теория и применение. М.: Мир, 1965.

70. Вентцель Е.С. Исследование операций. Задачи, принципы, методология. М.: Наука, 1988.

71. Математическая статистика/ Под ред. проф.A.M.Длина. М.: Высшая школа, 1975.

72. Горбатов В.А. Основы дискретной математики. М.: Высшая школа, 1986.

73. Сигорский В.Н. Математический аппарат инженера.-К.: Техн1ка, 1975.упреждение. М.: Химия, 1991.

74. Александров П.С. Введение в теорию множеств и общую топологию.- М.: Наука, 1977.

75. Лагунов В.Н. Введение в дифференциальные игры. -Вильнюс, 1979.

76. Марчук Г.И., Кузнецов Ю.А. Интегральные методы и квадратичные функционалы. Новосибирск, 1976.

77. Воеводин В.В., Кузнецов Ю.А. Матрицы и вычисления. М.: Наука, 1988.

78. Мак-Кракен Д., Дорн У. Численные методы и программирование на Фортране. М.: Мир, 1969.

79. Рихтер К. Динамические задачи дискретной оптимизации. М.: Радио и связь, 1985.

80. Брушлинская Г.К., Брушлинский H.H. О продолжительности и частоте одновременного обслуживания нескольких вызовов пожарными подразделениями города//В сб."Вопросы экономики в ПО". М.: ВНИИПО МВД СССР, 1975.

81. Брушлинский H.H., Соболев H.H. Анализ критических ситуаций в процессе оперативной деятельности ПО города// В сб."Динамика пожаров и их тушения".- М.:ВИПТШ МВД СССР,1987.

82. Отчёт по НИР "Понятие чрезвычайной ситуации (ЧС), виды, факторы и причины возникновения. Подготовка личного состава ОВД к условиям возникшей ЧС. Управление личным составом в условиях ЧС". М.: МИПБ МВД РФ, 1997.

83. Отчёт по НИР "Разработка методов многокритериальной оптимизации выбора новой пожарной техники и программно-технических средств".- М.: МИПБ МВД РФ, 1999.

84. Обухов Ф.В. Пожарная безопасность//Реферативный обзор по материалам IV Международного семинара пожарной охраны. М.: Недра, 1975.

85. Повзик Я.С., Клюс П.П., Матвейкин A.M. Пожарная тактика. М.: Стройиздат, 1990.

86. Надежность технических систем. Справочник/ Под ред. И.А.Ушакова. М.: Радио и связь, 1985.

87. Пряничников В.А., Роенко В.В. Критерий выбора маршрутов следования пожарных автомобилей // В сб. "Организация работ по профилактике и тушению пожаров".- М.: ВНИИПО МВД СССР, 1988.

88. ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ СОИСКАТЕЛЯ

89. Абдурагимов Г.И. Об оптимальных границах районов выезда пожарных подразделений// Сборник научных трудов ВИПТШ МВД РФ.- М.: 1993, с.79-86.

90. Абдурагимов Г.И. Об оптимальных границах районов выезда пожарных подразделений // Пожарное дело, N 1, 1994, с.30-32.

91. Брушлинский H.H., Абдурагимов Г.И. Оптимизация границ районов выезда аварийных служб// Материалы Российско-Британского семинара "Пожарная безопасность и защита".- М.: МГСУ, 1995.

92. Абдурагимов Г.И. Разработка численного метода оптимизации границ районов выезда экстренных служб// Материалы 7-й Международной конференции "Системы безопасности" СБ-98.- М.: МИПБ МВД РФ, 1998, с.133-134.

93. Абдурагимов Г.И. Теоретико-множественный анализ задачи о границах районов выезда пожарных подразделений города// Там же, с.134-135.

94. Абдурагимов Г.И. Определение методами теории массового обслуживания границ районов выезда подразделений ГПС// Там же, с.187-188.

95. Абдурагимов Г.И. О методах моделирования деятельности городской пожарной охраны в нормальных и экстремальных условиях// Материалы 6-й Международной конференции "Проблемы управления безопасностью сложных систем". М.: ИПУ РАН, СПбГУ, 1999, с.172-173.

96. Абдурагимов Г.И. О некоторых закономерностях в организации пожарной охраны крупных городов// Пожаровзрывобезопасность, N 3, 2000.

97. Абдурагимов Г.И. О проблеме оптимизации границ районов выездов пожарных подразделений города // Пожаровзрыво-безопасность, N 1, 2000, с.3-6.

98. Абдурагимов Г.И. Об учете динамики в системах массового обслуживания разнотипных вызовов // Пожаровзрывобезопасность, N 3, 2000.

99. Абдурагимов Г.И. Об оценке готовности пожарной части к тушению пожара// Пожаровзрывобезопасность, N 3, 2000.

100. Абдурагимов Г.И., Чумаченко А.П. О методах моделирования двумерных распределений// Пожаровзрывобезопасность, N 3, 2000.

101. Абдурагимов Г.И. Некоторые закономерности в организации пожарной охраны крупных городов// Материалы 8-й Международной конференции "Системы безопасности"- СБ-99. М.: МИПБ МВД РФ, 1999, с.226-227.

102. Абдурагимов Г.И. Пожарная часть как система массового обслуживания с разнородными потоками вызовов// Там же, с.224-226.

103. Абдурагимов Г.И.,Таранцев A.A. Об уточненном алгоритме моделирования статистических распределений// Материалы 7-й Международной конференции "Проблемы управления безопасностью сложных систем". М.: ИПУ РАН, 20.12.99г.,с.216-218.

104. Абдурагимов Г.И. О некоторой закономерности в характеристиках СМО применительно к задачам пожарной охраны. Там же, с.222-223.