автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Методики автоматизированной оценки безопасности человека в зонах жизнедеятельности

Ва правах рукописи

РГБ ОД

ТРОШИН Дмитрий Владимирович ^ ^ ^^ 2003

МЕТОДИКИ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ ОЦЕНКИ БЕЗОПАСНОСТИ ЧЕЛОВЕКА В ЗОНАХ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ

05.13.06 - Автоматизированные системы управления

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

МОСКВА-2000

Работа выполнена на кафедре информатизации структур государственн службы в Российской академии государственной службы при Президен Российской Федерации.

Научный руководитель:

доктор технических наук, старший научный сотрудник Ю.П. Лалушкин

Официальные оппоненты:

доктор военных наук, профессор Шевелёв Э.Г.

кандидат технических наук, старший научный сотрудник Корнеенко В .Г,

Ведущая организация—Всероссийский научно-исследовательский институт по проблемам гражданской обороны и чрезвычайных ситуаций

Защита состоится "04" июля 2000 г. в_на заседании диссертационнс

го совета Д151.04.24 в РАГС при Президенте РФ по адресу: г. Москве пр.Вернадского 84, аудитория 2117.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке РАГС.

Автореферат разослан '¿L" июня 2000 года.

Учёный секретарь диссертационного совета Д151.04.24

Кандидат технических наук, доцент

ТИХОМИРОВ М.М

ЛчСС о ,")

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования

Устойчивое развитие человеческой цивилизации предполагает, прежде всего, создание условий безопасной жизнедеятельности человека. Это возможно в результате принятия решения в цикле организационного управления. Цикл начинается с экспертизы безопасности.

Широкий спектр существенно различных воздействий предопределил ситуацию фактического отсутствия как методического обеспечения комплексной оценки общего результата их проявления, так и интегрированного информационного обеспечения решения этой задачи.

Отдельные аспекты оценки безопасности человека рассмотрены в большом количестве работ. В основном исследователи и эксперты имеют в виду косвенные показатели безопасности личности, общества, государства, не рассматривая эту безопасность непосредственно.

Многоаспектность и информационная объёмность задачи комплексного учёта и анализа, как значений, так и характера проявления всех значимых факторов в условиях неопределённости служат причиной того, что построение адекватной математической модели проблематично. Перспективный путь решения задачи - создание информационно-аналитической системы, аккумулирующей все необходимые данные и позволяющей пользователю обрабатывать их различными методами.

Использование информационной технологии (ИТ) позволило бы по заданному регламенту, в соответствии с принятыми протоколами, собирать, обрабатывать и по специальному сценарию представлять информацию.

Таким образом, актуальность развития методического и информационного обеспечения проведения экспертизы безопасности человека в зоне жизнедеятельности предопределила тему предлагаемой работы: методики автоматизированной оценки безопасности человека в зонах жизнедеятельности.

Цель работы:

Повышение объективности и оперативности подготовки решений по нейтрализации угроз безопасности личности и общества на основе решения важной научно-прикладной задачи автоматизированной оценки безопасности человека в зонах жизнедеятельности в интересах реализации Концепции национальной безопасности.

Исходя из этого, объектом исследования является состояние безопасности человека, а предметом - выявление и формализация значимых факторов и устойчивых связей между ними в области анализа и оценки безопасности человека.

Основные решаемые научные задачи:

1) анализ предметной области;

2) разработка вербальной модели оценки безопасности человека в зонах жизнедеятельности;

3) разработка формализованных методик оценки частных показателей' для оценки безопасности человека в зонах жизнедеятельности;

4) разработка методик комплексной оценки безопасности человека в зонах жизнедеятельности;

5) создание инфологической модели предметной области;

6) построение структурно-функциональной модели проведения автоматизированной оценки;

7) разработка принципов построения интерфейса работы эксперта по оценке безопасности человека в зонах жизнедеятельности.

Методы исследоьаиия

При решении поставленных в работе задач использовались методы теории множеств, теории проектирования систем и управления, методы теории вероятности и полезности, методологии ГОЕР1Х и БАОТ. Для исследования адекватности и работоспособности разработанных методик проводилось натурное моделирование на ЭВМ

Научная повита полученных результатов заключается в следующем:

1) предложена новая постановка задачи комплексной оценки безопасности человека в результате действия различных факторов с учётом двух аспектов анализа: индивидуального и социального;

2) разработаны методики оценки частных показателей для двух методов: индивидуального и социального, использующие вероятностные модели воздействия на население различных факторов;

3) разработаны формализованные методики получения комплексных оценок на основе функции безопасности, введённых в результате прикладного развития положений теории полезности.

Практическая значимость работы заключается в том, что полученные результаты позволили:

1) разработать и внедрить в практику подготовки управленческих решений в органах исполнительной власти автоматизированные методики комплексного анализа безопасности человека в зонах жизнедеятельности;

2) уточнить описание территории России по степени безопасности проживания населения;

3) повысить оперативность и обоснованность подготовки организационных решений в ситуационных центрах исполнительных органов государственной власти при планировании охранных.мер и развития технической инфраструктуры.

Результаты диссертационной работы реализованы:

- в Ситуационном центре Совета Безопасности Российской Федерации для повышения оперативности и обоснованности управленческих решений в виде методического и информационного обеспечения;

- в Главном управлении информационных систем ФАПСИ для повышения качества подготовки аналитических материалов в виде автоматизированных процедур анализа и расчёта.

Апробация работы

Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались: на научно-технических конференциях в Академии ФСБ, на Шестой международной конференции "Проблемы управления безопасностью сложных систем" в ИПУ РАН, научных, семинарах на кафедре Информатизации структур государственной службы РАГС, научно-технических совещаниях в ГУИС ФАПСИ, совещаниях в Аппарате СБ РФ.

Основные результаты работы, выносимые на защиту:

1) формализованная методика оценки частных показателей безопасности человека в зонах жизнедеятельности при использовании индивидуального метода;

2) формализованная методика оценки частных показателей безопасности человека в зонах жизнедеятельности при использовании социального метода;

3) методика получения комплексных оценок безопасности человека в зонах жизнедеятельности;

4) инфологическая модель предметной области;

5) структурно-функциональная модель проведения автоматизированной оценки безопасности человека в зонах жизнедеятельности.

Структура и объём диссертации

Диссертация состоит из введения, трёх разделов, заключения, списка литературы, списка сокращений и трёх приложений. Она изложена на 147 страницах машинописного текста, включает 46 рисунков, 11 таблиц. Список литературы включает 98 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении1 обоснована актуальность темы, приводится краткий анализ научно-технического задела решения поставленной в работе задачи, перечень основных решаемых в ходе исследования задач, аннотация содержания работы по разделам, дана оценка новизны и практической значимости полученных результатов, сформулированы положения, выносимые на защиту.

В первом разделе диссертации "Анализ содержания задачи автоматизированной оценки безопасности человека в зонах жизнедеятельности" проведён анализ особенностей задачи оценки безопасности человека, предложены методики автоматизированной оценки как средство её решения; раскрыто содержание системного подхода к созданию методик проведения анализа и получения оценки в автоматизированном режиме. В разделе даны определения понятию безопасность, введены показатели оценки безопасности жизни человека.

Безопасность рассматривается как состояние среды обитания, в которой с определённой вероятностью отсутствуют или не проявляются факторы, приводящие к смерти или нарушению здоровья человека.

Для принятия организационных решений целесообразно рассмотрение безопасности с двух точек зрения: индивидуальной и социальной, т.к. это позволяет высветить разные грани ситуации.

При индивидуальной позиции анализ состояния безопасности проживания в зоне жизнедеятельности проводится в отношении отдельной личности. Для оценки масштаба недовольства или спокойствия в обществе должно быть составлено распределение доли населения, находящегося в определённом состоянии безопасности.

С социальной точки зрения оценивается, величина среднеожидаемых потерь населения.

Для получения индивидуальных и социальных оценок безопасности человека в работе предложено два метода получения оценок с соответствующими названиями.

Протекание процесса жизнедеятельности для индивидуальной позиции характеризуется следующими показателями безопасности:

- вероятность гибели на заданном промежутке времени;

- заболеваемость в течение заданного промежутка времени;

- ожидаемая продолжительность жизни человека.

При оценке заболеваемости учитываются только случаи временной или постоянной потери трудоспособности.

При социальном методе используются следующие выходные показатели:

- средне ожидаемые невосполнимые потери населения;

- средне ожидаемая степень заболеваемости населения;

- средняя продолжительность жизни;

- прирост численности населения за счёт рождаемости.

Структурная схема проведения оценки безопасности человека представлена на рисунке 1.

Для объективного представления полной картины и проведения адекватного сопоставительного анализа необходимо использовать одно множество показателей, единую логику на уровне схемы его проведения, а также одну информационную модель предметной области и методику обработки информации об экземплярах одной и той же сущности. Общим принципом разработки методического обеспечения (МО) должен быть поиск унифицированных решений, позволяющих рационально использовать возможности человека путём автоматизация действий, не требующих неформальной семантической интерпретации.

В основе разработки методик для автоматизированного анализа лежит системный подход.

Ключевыми положениями при постановке задачи являются:

1) необходимо получить оценку скалярного показателя безопасности;

2) используемые параметры и показатели должны образовывать иерархическую систему;

3) система показателей должна быть полной в том смысле, что все существенные интересы заказавшего анализ субъекта должны быть учтены;

4) совокупность частных методик должна быть связана функционально.

Рис.1.

Второй раздел «Методики оценки безопасности человека» посвящен

разработке методик получения частных и комплексных оценок безопасности человека на основе использования положений теории полезности.

Вербальная модель процесса анализа и оценки включает определения основных понятий, перечень измеряемых и учитываемых параметров, их характеристику, а также схему и последовательность установления между ними отношений.

В зависимости от частотного характера проявления все факторы разделены на три подмножества: статистические, вероятностные и редкие.

Каждый фактор распространяется на определённой территории, образуя зону поражения. Зоны различных факторов могут пересекаться, увеличивая риск проживания в пределах такого пересечения. Вся зона жизнедеятельно-

ста рассматривается как совокупность районов опасности, каждому из которых соответствует своё значение вероятности гибели и заболеваемости. Необходимо учесть, что природные катаклизмы, могут привести к разрушению техногенного объекта и образованию вторичных зон поражения.

Для каждого опасного объекта априорно рассчитывается среднеожидае-мая зона при среднемесячном ветре и хранится в базе данных (БД) как нормативно-справочная информация. В БД хранятся также координаты возможных зон затопления и проявления других негативных факторов, например, пожаров.

Поскольку факторы практически не совпадают по времени, то каждый случай выживания человека в рассматриваемый период времени можно считать результатом отдельного опыта и рассматривать такие события как независимые. В отношении заболевания людей допускается возможность накопления ущерба для каждого человека, другими словами, расчёт заболеваемости проводится как сумма результатов от каждого фактора.

Вероятность гибели или заболевания при воздействии фактора вычисляется как доля поражённого населения от количества, попавшего в зону его действия. В настоящее время для оценки доли погибающего населения от каждого фактора используются коэффициенты, рассчитанные по статистическим и экспертным данным. Для оценки заболеваемости в работе используется приближённый подход, при котором для каждого типа заболеваний или поражения вводится среднее время потери трудоспособности. Для социального метода вводится понятие степени времени болезни населения, которое составляется из периодов болезни каждого человека.

Средняя продолжительность жизни рассчитывается как среднее арифметическое двух величин: средний возраст умерших и средний возраст переживших этот возраст. В отличие от используемых в демографических моделях функций дожития такой подход проще и позволяет точнее отразить актуальное состояние повозрастной смертности:

Демографический критерий при социальной оценке - сатисфакционный.

Общий методический порядок действий для решения задачи следующий:

1)для факторов, выбранных в качестве значимых, строятся зоны их действия в рассматриваемый период;

2) для каждой зоны определяется вероятность её возникновения;

3) осуществляется районирование территории зоны жизнедеятельности по зонам действия различных факторов и их пересечениям;

4) для каждого района зоны жизнедеятельности рассчитывается вероятность его возникновения, исходя из вероятностей проявления факторов, образующих район;

5) рассчитывается количество населения, попадающего в каждый район;

6) для каждого района определяются вероятности потерь населения;

7) при индивидуальной оценке составляется матрица распределения значений вероятности гибели по шкале относительного количества населения зоны жизнедеятельности, подвергающегося такой опасности;

8) для социальной оценки определяется распределение возможных потерь населения в зоне жизнедеятельности;

9) вычисляется средняя продолжительность жизни и демографический прирост.

Прогнозирование значений различных показателей проводится по трендам, которые получаются с использованием линейной регрессии по методу наименьших квадратов. Предусмотрено также использование нелинейных зависимостей. Для этого применяется их линеаризация путём подстановки переменных с последующим возвратом спрогнозированных значений первичных величин.

При по-факторном анализе рассчитываются значения показателей безопасности от одного или рассматриваемой группы факторов.

Основное содержание формализованных методик заключается в следующем.

В результате действия нескольких факторов и пересечения зон их распространения возникает множество районов ]={)} опасности, каждому из которых соответствует значение вероятности гибели р\ и заболеваемости р\. Граница каждого района определяется как граница множества точек территории зоны жизнедеятельности, принадлежащих множеству Ц = 0, пО0 для 1*0. а - полигон, образуемый множеством точек территории зоны жизнедеятельности, на которой действует некоторый фактор или их совокупность.

Индивидуальный метод

Вероятность появления .¡-го района в течение периода А составляет:

Р^-ПМ-Р^а), (1)

¡ев

где

р - вероятность проявления 1-го фактора в течение периода А, на множестве точек зоны жизнедеятельности, составляющих .¡-ый район опасности; рассчитывается, исходя из значения, заданного для одного года;

5, - булева функция, принимающая значение 1, если ¡-ый фактор учитывается (по "умолчанию" фактор, вероятность возникновения которого меньше 1С®, в расчёт не принимается);

В - множество факторов, которые могут проявиться в ]-ом районе опасности.

Вероятность события гибели вычисляется по формуле

Р,л=1-ПМ-Рм)' (2)

¡€В

где

к [ - коэффициент потерь, который фактически характеризует вероятность гибели при возникновении ¡-го фактора; в общем случае он зависит от

ряда параметров и может задаваться экспертно или определяться как значение функции, моделирующей потери в зависимости от параметров фактора.

Вероятность события гибели человека в течение периода А в .¡-ом районе для зон жизнедеятельности, в которых могут проявляться редкие или вероятностные природные факторы, вызывающие разрушение техногенных объектов и, как следствие, образование зон вторичного поражения, описывается формулой:

¡¡3 Ч<=сЛ ^ ¡е\У Л

В этом выражении:

8 - множество факторов, не вызывающих появление зон вторичного поражения;

q - фактор, вызывающий разрушение техногенных объектов;

С>сВ, \¥с8, БсВ; 5и(2=В; БпСНЗ;

С> - множество факторов, которые вызывают появление зон вторичного поражения;

- множество факторов, которые возникают как вторичные при появлении факторов из <3;

- булева функция, принимающая значение 1 в случае, когда объект, создающий 1-ый фактор в зоне жизнедеятельности попадает в зону разрушающего действия q-гo фактора.

Совокупность значений вероятностей р 1к для всех 3=1(1)1 образуют1 вектор Р = ||Р)л| значений вероятностей гибели для зоны жизнедеятельности. Для полного описания безопасности зоны жизнедеятельности по показателю вероятность гибели необходимо сопоставить значения вектора Р с долей населения рассматриваемой зоны, подвергающейся соответствующей опасности и построить распределение ¥ = ]|(р„, 6л)||п, в котором:

я=1(1)П условный порядковый номер элемента вектора Ч*, П < .1, т. к. среди значений р)А могут быть повторяющиеся для разных j, которые в векторе У должны быть представлены один раз;

{у** ёл) - пара значений: вероятность гибели и, соответственно, доля населения, подвергающаяся такой опасности.

Количество населения, жизнедействующего в _^ом районе, вычисляется по формуле

1-1 о \ /

где

Я - количество населённых пунктов в зоне жизнедеятельности;

ж , - количество населения, проживающего в г-ом городе;

£ ¡г - булева функция, принимающая значение 1, если г-ый город попал в }-ый район опасности;

- площадь уого района;

Б - площадь рассматриваемой зоны жизнедеятельности.

Площадь ^го района, являющегося композицией Б^ факторов, образующих этот район, определяется как площадь пересечения соответствующих полигонов с использованием сеточно-узлового метода.

Для оценки заболеваемости приняты следующие допущения:

1) вероятность одновременного проявления факторов (за исключением факторов из подмножеств в результате проявления факторов из С?) пренебрежимо мала;

2) при возникновении факторов из множества как вторичных на проявление факторов из множества О, продолжительность болезни в такой ситуации является суммой продолжительности болезни от фактора яеС> и про-

должигельносгн-болезни от фактора \ е V, возникающего, вследствие проявления фактора ч. ., ■

Заболеваемость в ^ом районе вычисляется по формуле:

= зС + £ 6, • к' Рм ■Ъ + I 5 я ■'кя • Р*л • +

ЧеО

где

Зj - общее число дней болезни, которое может выпасть на долю одного человека из ]-го района;

3е - среднее число дней болезни, приходящихся на одного человека, исходя из статистики по зоне жизнедеятельности;

И - средняя статистическая продолжительность болезни, вызванная фактором чеС^или 1е8 соответственно;

кц и к? . вероятности заболеть при воздействии факторов я или ¡, аналогично коэффициентам к^ и к[,

Аналогично вектору Ч1 составляется. вектор распределений 0=1^; размерности О; здесь величинам соответствуют величины 3], из состава которых исключены значения, повторяющие какие-либо.

Для расчёта средней продолжительности жизни на какой-то период времени (год) при индивидуальном методе автором предложена следующая формула:

Л = + - (6)

С-г-и

где

Z - возраст самого старшего из умерших (в рассматриваемый период); - количество умерших в возрасте z, z=l(l)Z (в рассматриваемый период);

X - количество умерших (в рассматриваемый период);

X - возраст самого старшего человека (в рассматриваемый период);- количество живущих людей, имеющих возраст больше Z, S=Z+1(1)Z.

Социальный метод

Для социальной оценки математическое ожидание потерь населения зоны жизнедеятельности в результате гибели в течение периода А (индексы "А" и j в дальнейшем опущены) рассчитывается по формуле:

Г = ГС + -р, -(Ц - Ж, +Б„ к^-к^-Ж,)*^ -р, - к: Ж, ,(7)

qeQ ieS

leW

где

Г с - количество погибших в зоне жизнедеятельности в период А по статистическим данным;

£q¡- булева функция, принимающая значение 1 в случае, когда объект, создающий i-ый фактор попадает в зону разрушающего действия q-ro фактора.

Ж j и Ж ч - число жителей, попавших в зоны С2 ¡ и Г2Ч действия i-ro и q-го факторов соответственно.

Выражение (7) получено при следующем допущении: количество населения, погибающего в результате проявления какого-либо фактора, не зависит от этого значения для другого фактора, за исключением тех случаев, когда один фактор влечёт за собой проявление другого.

Для расчёта комплексной оценки строится вектор распределения вероятностей потерь населения в рассматриваемой зоне жизнедеятельности ~р = |т|ц; g„)| . Компоненты вектора имеют следующее содержание.

Для d>1

g„ - множители в выражении (7) при значениях количества погибшего населения (kj '}Kq + е4 k¡" (1 -k^OKj или k,r • Ж^, т.е. вероятность соответствующей добавки потерь к статистическим потерям;

Т'" - значение погибшего населения

( 4 4 ф ' 41 ш -^i + l ) вследствие 1-го

фактора и статистических факторов.

Для и =1 принято, что Sí ,а ^и = ГС.

ieB

При допущениях, сделанных для вычисления величины заболеваемость при социальном методе вычисляется по формуле: 3 = 3е + £5, • рчА • (к; ■ ж, • т, + еч! • к* • ж, • т.)+ £5; • Р!Л • К ■ ж,- -Ъ ,(8)

qeQ teS

¡eW

где

3 - математическое ожидание общего числа дней болезни населения в зоне жизнедеятельности;

3е - постоянная компонента числа дней болезни, исходя из текущей статистики;

Аналогично вектору ~р , строится вектор Е = > компонента 9 ^,

которого имеет следующее содержание:

9ф - значение количества дней болезни населения

(к^ • жч • xq + б,. ■ к; • Ж, • т, + Гс или к; ■ Ж., • т, + Гс) вследствие i-ro фактора и статистических факторов.

На основе проведённого анализа различных методов комплексирования частных показателей для получения итоговых оценок безопасности автором предложено использование теории полезности.

Использование методов теории полезности для комплексной оценки безопасности человека потребовало изменение смыслового содержания системы понятий и абстрактных объектов, используемой в парадигме полезности альтернативных решений. Гак, при индивидуальном методе в роли понятия "полезность" выступает "безопасность", вместо вероятностной структуры появления различных исходов, используется доля (процент) населения, пребывающего в конкретном состоянии безопасности. Под средне ожидаемой полезностью в работе понимается среднее значение безопасности. Для индивидуальной оценки усреднение осуществляется по населению зоны жизнедеятельности, а для социальной - по множеству возможных исходов потерь населения.

Автоматизированная процедура для реализации методики получения комплексной оценки реализована и описана в Приложении 3. Ниже приводятся предложенные автором математические выражения. В основе вывода формул лежит идея детерминированного эквивалента, однако, для её реализации предложена конкретная методика.

Комплексная оценка для индивидуального метода

Агрегированию в комплексную оценку подлежат следующие показатели:

ф - вероятность гибели человека;

8 - число дней болезни, выпадающее на одного человека;

Л - средняя продолжительность жизни.

Анализ показателей свидетельствует, что они независимы по безопасности. В случае если показатели аддитивно независимы по безопасности, математическое выражение для вычисления комплексной функции упрощается и приобретает форму суммы частных функций безопасности, умноженных на соответствующие коэффициенты замещения. Для проверки этого условия в

работе разработана специальная анкета, которую должен заполнить эксперт или ЛПР с точки зрения своих личных предпочтений.

Следующий этап состоит в определении частных функций безопасности (ЧФБ). Необходимо построить ЧФБ по каждому из показателей при условии, что другие приняли свои наихудшие значения. '

Этот процесс насколько возможно формализован также в виде анкет экспертного опроса методом интервью. Методика построения излагается на примере описания ЧФБ по показателю ср (вероятность гибели).

Анкета

для построенш функции безопасности по показателю вероятность гибели.

1. Назовите наихудшее допустимое и наилучшее из достижимых значения показателя "вероятность гибели":

срта* = (¡>т" =

2. Представьте, что Вы стоите перед дилеммой:

обеспечить для половины насе- удовлетвориться некоторым

ления максимальную безопас- значением этого показателя для

ность притом, что остальное на- или всего населения (детерминиро-селение находится в условиях ванным эквивалентом)

минимальной безопасности ф""" или (р™

Назовите такое значение <р, при котором Вы не можете однозначно разрешить эту дилемму: ср* =

3. Проделайте процедуру аналогичную пункту 2, изменив значение фта* на ф4: ф3 =

4. Проделайте процедуру аналогичную пункту 2, изменив значение фт'° на ф4: ф6 =

5. Проделайте, процедуру аналогичную пункту 2 для каждого интервала:

[(Г";Ф2], [срг;<р4} [ф<;<р6]> [<р6; <ртм]; ф'= ; <Р3 == ; ср3 = ; <р7 = . После заполнения анкеты необходимо рассмотреть функцию ц(ср; Д(р), представляющую собой надбавку за риск, на предмет постоянства её значения для любого ср из [ф""° +- Дер; ф™"1 - Дф| при любом значении Лф .

Надбавка за риск вычисляется по формуде

о

' И{Ф; Аср) = Ф - ч>,

где

о 1

<р - детерминированный эквивалент ситуации

+ Дф; 0.5; <р""* — Аср^ - для половины населения обеспечивается безопасность (<р+ Аср), а для другой - (<рта" - Дф).

В том случае, если оказывается, что отношение аналитика к риску действительно не зависит от значения ф, то на ЧФБ накладываются жёсткие ограничения. С учётом нормализации ЧФБ интервалом [0; 1] справедливы выражения: 1 . 'ехр(\-<Г")-ехр(Х.ф)

ц(ф)=--г-1--,--г)

ехр(Х-ф""" )-ехр(Я •фтт )' если ц(ф; Дер) < 0;

ц(Ф)= (9)

Ч> если ц(ср; Дф) = 0;

ехр(д.-<р)-ехр(?. -ср""") U^Ф•,_exp(?^•ф,ni,')-exp(X■фm"'), если ц(ф; Дф) >0 .

Для того чтобы найти значение Я достаточно решить уравнение

ехр(\-ф-)-ехр(>-ф4) 05 ехр(/.чр'м")-ехр(Я.-фтт) ' '

Построение ЧФБ для показателей 9 и Л аналогично. Формальное содержание модели оценки безопасности по Л отличается только тем, что ЧФБ и(Л) возрастающая. Для того чтобы учесть это необходимо во всех выражениях (9) поменять знак правой части и увеличить её на 1.

Заключительный этап построения комплексной функции безопасности (КФБ) состоит в определении коэффициентов замещения. Этот процесс рассматривается на примере построения коэффициентов Г, И Г0

Вначале показатели <р и 9 упорядочиваются по значимости, и устанавливается соотношение гв = гф ■ и) . Далее вычисляется значение г9| и по нему рассчитывается значение г,,.

Алгоритм вычисления ге следующий.

Эксперту предлагается решить задачу: Дано: ситуация Аа, при которой <р = фт°\ а 9 = 9га,х;

ситуация Вв, при которой для §-ой доли населения оба показателя могут принимать лучшие значения (ср = (р """ и 9 = 6"""), а для (1^)-ой доли-худшиезначения (ср = <рт" и 0= 6т,<). Вопрос: (аналитику): при каком значении доли ситуации Аа и Вв для него равноценны?

Безопасность ситуации Аа равна гф. Если g найдено, то безопасность Вв равна g, следовательно,значение =

Коэффициент г0 вычисляется по формуле:

ге =гф и(<р')

где

Ф - такое значение показателя ф, что ситуации (ф ; и

.„шах. лппп\

ф , о 1 равноценны.

Для проверки согласованности ответов и уточнения результатов необходимо провести описанную процедуру ещё раз, поменяв роли коэффициентов Г<р и ге.

Вся работа по вычислению коэффициента гЛ аналогична.

Для оценки состояния безопасности необходимо найти среднее значение этой функции по всему населению зоны жизнедеятельности, математическое выражение для вычисления этой оценки следующее:

= +ге|и(0о)&1 +г\ге^1и(Ф,)Е.1"(0о)ео1и(лК +

«=1 Л^-Ы! "*-»=! о=| гМ (10)

V 1Г=1 СТ=1 ^ *=1 1=0 2=0 '

, Коэффициент г для выражения (10) вычисляется методом итераций из следующего уравнения по разработанному автором алгоритму: *

1 + г=П(1 + ггш),

Ш-1

при этом должно выполняться ограничение г^О.

Чтобы минимизировать количество итераций для назначения очередного опорного значения используется метод "золотого сечения".

В случае аддитивной независимости частных показателей по безопасности, правая часть выражения (10) содержит только три первые слагаемые.

Комплексная оценка для социального метода

Комплексирование частных показателей для социальной оценки осуществляется аналогично с той разницей, что понятия теории полезности используются непосредственно. Итоговое значение комплексной оценки безопасности вычисляется как среднеожидаемое значение безопасности по формуле:

— ю г . г . ю /■ , , г

( Ю ГЮ 2 Г р , ч г Л

\ +.1 -"^о»! г=0 жф=1 г=0 /

Применительно к рассматриваемой задаче интерпретацией комплексной оценки может служить "степень достижения абсолютной безопасности", исчисляемая в процентах. При этом абсолютная безопасность (100%-ная) обеспечивается при лучших значениях частных показателей, введённых аналитиком; для таких значений КФБ приобретают значение 1.

В третьем разделе «Реализация методик в процедурах автоматизированной обработки информации» изложены прикладные аспекты применения теоретических исследований. Раздел включает описание инфологической и структурно-функциональной моделей, принципы построения пользовательского интерфейса, в ней также изложены результаты расчётов с использованием разработанного методического аппарата для одного региона России.

ИЛМ должна содержать необходимые и достаточные сведения для дальнейшей реализации автоматизированных процедур обработки информации. Эти сведения состоят из следующих основных компонент:

- описание объектов предметной области и связей между ними;

- алгоритмические связи между показателями;

- ограничения целостности.

В работе обосновано использование ЕЯ-модели, созданной на основе стандарта ГОЕР1Х.

На основе проведённых автором исследований особенностей регламента подготовки решений в рассматриваемой предметной области обоснован подход к построению ИЛМ, когда все расчётные показатели хранятся в базе данных и обновляются после актуализации исходных данных.

Правила целостности заданы определением уникальных ключей, нормализацией отношений и описанием типов данных. Специальные правила це-

лостносги определяются логикой работы с данными. Для описываемой модели в работе выведено 28 таких правил.

Для описания и исследования процесса использования совокупности разработанных методик в составе информационной технологии подготовки выходной информации используется структурно-функциональное моделирование, выполненное по методологии БАОТ. Фрагмент модели "Расчёт значений частных показателей" представлен на рисунке 2.

В модели предусмотрена работа в трех режимах: регламентном, моделирующем и технологическом, что определяется особенностями условий решения задачи. Регламентный режим включается после регламентного обновления информации. Отображение информации осуществляется по одному из заданных сценариев. Моделирующий режим предназначен для разработки превентивной стратегии, в нём также должна быть предусмотрена возможность формировать сценарий отображения информации. В технологическом режиме пользователь осуществляет актуализацию массивов исходных данных в БД.

Цикл работы автоматизированных процедур отражает необходимые для задачи интеллектные процессы, реализуя в конкретно-прикладном аспекте модель интеллектуальной деятельности человека.

Важнейшей компонентой разработки автоматизированных процедур анализа и информационных технологий является пользовательский интерфейс. Автор рассматривает его как облик "компьютерной личности". Проведённые исследования существующих разработок в этой области и особенностей работы на рабочих местах пользователей исполнительных органов государственной власти позволили сформулировать и обосновать следующие принципы его построения аналогичные чертам характера субъекта, с которым приходится взаимодействовать: ясность, лаконичность, скромность, предупредительность, активность. Большое значение также имеет структурированное

и образно-символьное представление информации в виде таблиц, диаграмм, графиков, картограмм и рисунков.

Схема Р.5.

Режим и вариант Выбрать факторы [7ерех од между блоками осуществляется

Рис.2.

Для проверки работоспособности методического аппарата и его практической значимости в ходе диссертационных исследований были проведены оценки безопасности человека в Ростовской области в течение одного года в отношении следующих факторов:

- химическое заражение местности в результате крупных аварий на объектах, содержащих сильно действующие ядовитые вещества (СДЯВ);

- радиоактивное заражение местности в результате крупной аварии на объекте, использующем ядерный топливный цикл (ЯТЦ);

- катастрофическое затопление местности;

- статистические факторы, включающие гибель от несчастных случаев,

отравлений и травм;

- статистические факторы заболеваемости в результате отравлений и травм.

На рисунке 3 для примера приведены результаты расчёта одного частного показателя «Вероятность гибели» для индивидуального метода.

Вероятность гибели для индивидуальной оценки

3,ООЕ-О6 2,3()Е-05 4,20Е-05 9.30Е-05 3,10Е-04 1,20Е-03 2,30Е-03 2.50Е-03

Вероятность гибели

Результаты построения частных и комплексных функций безопасности для обоих методов оценки: индивидуального и социального, - на основе анализа предпочтений эксперта по разработанным в работе методикам приведены в таблице.

Комплексная оценка для индивидуального метода равна 50,6%, а для социального - 15,7%. Результаты расчёта носят-иллюстративный характер, однако они подтверждают работоспособность предложенных в работе методик и демонстрируют возможность проведения комплексного анализа состояния безопасности населения в регионе. Так, показано, что для социальной оценки наиболее неблагоприятным фактором является заболеваемость в результате несчастных случаев, травм и отравлений.

Полученные оценки дают более всестороннее и глубокое представление о состоянии безопасности человека и угрозах этой безопасности по сравнению с оценками, рассчитанными по известным методикам, в основе которых ле-

жат либо только статистические данные, либо оценки количества людей,

проживающих в зонах потенциальной опасности.

Функция безопасности Выражение Область определения Коэффициент замещения

Иидивидуачьные оценки

Вероятность гибели человека и, =-0,274 + 0,105 .е-м1!'е(ч,) {Ю-6; 5-Ю'3' гф = 0,4

Заболеваемость и„ = -1,028 + 2,028 •е"0'1139 [0; 6] г0=О,3

Средняя продо лжительн ость жизни и д = 1,784 - 4,060 ■е~°'0|6л [50;100] гЛ =0,23 г = 0,251

Социальные оценки

Ожидаемые потери населения ип = -0,309 + 5,545-е"м8,|?<,1) [Ю3; 106] г, =0,35

Ожидаемая заболеваемость населения и8 =-0,308+14,559-е"°,,8ЭД8) [105;108] г8 =0,45

Средняя продолжительность жизни ил = 1,7 84 - 4,060 • е-0'016Л [50,100] гл=0,4 г = -7,234

В приложениях представлен графический образ ИЛМ, предложены ос-

новные экранные формы и порядок перехода между ними, а также представлено описание автоматизированной процедуры построения комплексных функций безопасности в диалоге с ПЭВМ.

В Заключении приводятся основные выводы по работе и формулируются предложения о возможных направлениях дальнейших научных исследований.

В результате проведённых исследований в работе решена важная научно-техническая задача автоматизированной оценки безопасности человека в зонах жизнедеятельности, имеющая существенное значение для отрасли знаний "Применение вычислительной техники и математических методов в научных исследованиях", а также осуществлены научно обоснованные технологические разработки для подготовки управленческих решений в исполнительных органах государсгвенной власти по обеспечению безопасности на-

селения. В ходе проведения исследований получены следующие основные научные и практические результаты:

1) проведена постановка задачи комплексной оценки безопасности человека с учётом двух аспектов анализа: индивидуального и социального;

2) разработана формализованная методика оценки частных показателей безопасности человека в зонах жизнедеятельности при использовании индивидуального метода;

3) разработана формализованная методика оценки частных показателей безопасности человека в зонах жизнедеятельности при использовании социального метода;

4) разработана формализованная методика получения комплексных оценок безопасности человека в зонах жизнедеятельности;

5) построена инфологическая модель предметной области;

6) разработана структурно-функциональная модель автоматизированной оценки безопасности человека в зонах жизнедеятельности.

Практическое использование полученных результатов подтверждено соответствующими актами о реализации.

Основные публикации по теме диссертации:

1. Трошин Д.В., Лалушкин Ю.П. и др. Проблемы создания и безопасности развития комплекса специальных задач ситуационного центра. Материалы Второй межведомственной конференции "Научно-техническое и информационное обеспечение деятельности спецслужб", 4-6 февраля 1998г. Том 1.-М.: 1998.

2. Трошин Д.В., Лалушкин Ю.П. и др. Автоматизация задачи выбора зон жизнедеятельности при возникновении чрезвычайной ситуации. Материалы Второй межведомственной конференции "Научно-техническое и информационное обеспечение деятельности спецслужб", 4-6 февраля 1998г. Том 1.-М.: 1998.

3. Трошин Д.В. Использование геоинформационной технологии для поддержки принятия решений по размещению социально-экономических объектов." Сб. докладов. Всероссийский форум геоинформационных технологий "Форум-ГИС'97". -М., ГИС-Ассоциация, 1997.

4. Трошин Д.В. Методологическая парадигма обоснования комплексного критерия выбора управленческих решений. // Анализ систем на рубеже тысячелетий: теория и практика. Тезисы Международной науч.-практ. конференции. -М.: ИНТЕЛЛЕКТ, 1997.

5. Трошин Д.В. Модель оценки безопасности жизни человека в зоне жизнедеятельности. // "Проблемы управления безопасностью сложных систем". Шестая международная конференция. Москва 1999. Тезисы докладов.

ИПУ РАН'СПбГУ, 1999.

Введение.

1. Анализ содержания задачи автоматизированной оценки безопасности человека в зонах жизнедеятельности.

1.1. Содержание задачи оценки безопасности человека

1.2. Автоматизированные методики как средство решения задачи

1.3. Реализация системного подхода при разработке автоматизированных процедур обработки информации.

Выводы по первой главе.

2. Методики оценки безопасности человека.

2.1. Вербальная модель обработки информации.

2.2. Формализованные методики оценки частных показателей.

2.3. Методика комплексной оценки состояния безопасности человека в зонах жизнедеятельности.

Выводы по второй главе.

3. Реализация методик в процедурах автоматизированной обработки информации.

3.1. Обоснование подхода к построению инфологической модели предметной области.

3.2. Структурно-функциональная модель обработки и представления информации.

3.3. Принципы построения интерфейса пользователя.

3.4. Анализ результатов использования методик.

Выводы по третьей главе.

На пороге XXI в. Человечество оказалось лицом к лицу с проблемой выживания, вызванной последствиями индустриализации и активным удовлетворением материальных потребностей [61]. С одной стороны, биосфера уже не выдерживает антропогенное давление, и в "неисчерпаемых" недрах Земли "показалось дно", с другой, - человек оказался не способен держать под контролем им же созданные информационно-энергетические системы [1-3]. Это является причиной различных аварий и катастроф. С ростом масштаба техногенной деятельности, ведущей к концентрации больших запасов энергии и вещества как раз в местах скопления людей, последствия кризисных ситуаций значительно усугубляются. Достаточно развитая в последние 20 лет информационная сфера позволила не только увидеть эту проблему в "полный рост", но и поставить её перед широкой общественностью, подведя людей к осознанию необходимости решения задачи обеспечения устойчивого развития цивилизации. Включилась в этот процесс и Россия.

Устойчивое развитие человеческой цивилизации предполагает, прежде всего, создание условий жизнедеятельности человека, ради которого собственно и осуществляется это развитие. Он же (человек) является и непосредственной силой, его (развитие) реализующей. Ценность людских ресурсов для Природы является наивысшей, потому что через человека она осуществляет самопознание. Без человека (во всяком случае, для человеческого общества) нет ни объекта, ни предмета развития. "Мы должны переместить акценты - чтобы на первом месте как главная ценность, был человек, причём не на словах, а на деле. Чтобы человек действительно, в подлинном смысле стал мерой всего, мерой всех вещей, как говорил Протагор, в том числе и мерой всех наук, всего прогресса", - писал академик Фролов И.Т. [4]. В [5] целью и принципами социальной безопасности объявлено сохранение и развитие человеческого потенциала: надёжная охрана жизни, восстановление и улучшение здоровья.".

Тем не менее, цифры гибели и травматизма людей впечатляют. Так, согласно статистике последнее время в России каждый год только в результате аварий и катастроф, в том числе на автомобильных дорогах, гибнет более 50 тысяч человек, вследствие техногенных чрезвычайных ситуаций (ЧС) серьёзно травмируется до 250 тыс. человек [2, 95].

На основании кривых роста средней продолжительности жизни человека в зависимости от её качества биологи предполагают, что эта величина имеет естественный предел равный примерно 100 лет [6]. В то же время даже в развитых странах человек обычно на 25% недо расходует свой "законный" ресурс. В России продолжительность жизни меньше, чем в западных странах на 10 лет, 30% населения умирает в трудоспособном возрасте, тогда как в США - 10%; разрыв в продолжительности жизни мужчин и женщин достиг 14 лет [8]. Кроме того, в процессе жизни и, в особенности, в конце её людей преследуют болезни, хотя, по словам русского физиолога Мечникова конец должен быть постепенным и желанным.

Внутренние угрозы безопасности личности и общества, исходящие от природных явлений и техногенных объектов, серьёзны как никогда. Задача инженерной защиты территории России на случай техногенных аварий и природных аномальных явлений в целом не решена. Вероятность возникновения и ущерб от катастроф и других негативных явлений увеличиваются из-за "неадекватности применяемых нами средств анализа, методов работы и стоящих за ними онтологических картин и подходов" [7].

Таким образом, в процессе устойчивого развития актуально решение задачи обеспечения безопасности человека. Для этого необходимо создать ряд условий, как результат принятия решения в цикле организационного управления. Управление строится на знании об управляемой системе и особенностях управления в конкретных условиях. Под управляемой системой здесь понимается совокупность методов, средств и орудий обеспечения безопасности жизни человека, а особенностями управления - социально-экономические, природные, технические и организационные факторы, а также состояние уровня знаний о возникновении опасностей, их характере, механизмах и последствиях реализации. Цикл управления обеспечением безопасности начинается с экспертизы безопасности. Её содержание заключается в следующем:

- определить множество воздействий;

- выделить значимые воздействия и определить их уровни;

- установить допустимые пределы воздействий;

- оценить степень безопасности для человека.

По результатам экспертизы делается заключение о безопасности и далее разрабатывается управленческое решение на комплексное принятие соответствующих мер.

В [9] перечислено 110 видов вредного воздействия на человека как живой организм. По генезису они объединяются в группы [10]: природные, техногенные, антропогенные, биологические, экологические и социальные. Каждый вид воздействий имеет свою природу возникновения и проявления и может быть детально изучен в рамках соответствующей науки или области прикладных исследований. Широкий спектр существенно различных воздействий предопределил ситуацию фактического отсутствия как методического обеспечения комплексной оценки общего результата их проявления - смерть и болезни человека (в масштабе регионов и социальных групп населения), так и интегрированного информационного обеспечения решения этой задачи.

Отдельные аспекты оценки безопасности человека рассмотрены в большом количестве работ, в число которых входят [1,2,5,12-25,95]. Изучение влияния факторов внешней среды на современном статистическом материале и методической базе предпринято в [8,26-29] и др. В [11] отмечается, что ряд экспертов имеют в виду косвенные показатели безопасности личности, общества, государства, не рассматривая эту безопасность непосредственно. Так, в [24] предлагается несколько критериев, но они не выводят анализ прямо на оценку безопасности населения, а служат для характеристики экологического состояния территорий.

Комплексно задача поставлена и на концептуальном уровне в методическом плане рассмотрена в [10,30], однако до практически значимых моделей и методик дело не дошло. Исследования в этой области проводят также Международная и Тихоокеанская академии наук экологии и безопасности жизнедеятельности (МАНЭБ, ТАНЭБ) и др.

В [95] рассмотрена задача оценки опасности для населения и окружающей среды от воздействия ЧС, получены математические соотношения и проведены расчёты для районирования территории страны по степени опасности. В качестве критериев районирования используется показатель - количество населения, проживающего в зонах опасности. Для оценки безопасности человека введен показатель - средний индивидуальный риск смерти в год в ЧС, вычисляемый как доля погибших в регионе за год к численности населения региона.

Такие оценки, безусловно, важны, но они недостаточны для комплексной оценки безопасности жизни человека, потому что не учитывают следующее:

- априорные оценки вероятности ЧС;

- возможность пересечения зон поражения и образования вторичных факторов поражения;

- существенное (с социальной точки зрения) отличие оценок индивидуальной безопасности и потерь населения;

- нелинейность предпочтений лица, принимающего решения (ЛПР) при расчёте комплексной оценки.

Кроме того, для комплексных оценок безопасности жизни человека необходимо учитывать не только факторы ЧС. Такие оценки должны включать заболеваемость людей (в т.ч. и в результате ЧС) и среднюю продолжительность жизни.

Многоаспектность и информационная объёмность задачи комплексного учёта и анализа, как значений, так и характера проявления всех значимых факторов в условиях неопределённости служит причиной того, что построение адекватной математической модели проблематично. Перспективный путь решения задачи заключается в создании информационно-аналитической системы, аккумулирующей все исходные данные и позволяющей пользователю обрабатывать их по целесообразным с его точки зрения методам. Такая система должна быть открыта для дополнения созданного арсенала частных моделей и методик, коррекции и ввода значений коэффициентов и экспертных оценок. Предпосылкой к этому является то, что информация о воздействиях на безопасность человека, допустимых уровнях таких воздействий в основном добывается и накапливается в различных базах данных (БД). Не налажен лишь процесс её комплексной обработки и представления для принятия решения на федеральном или региональном уровне.

Эксплуатируемые или разрабатываемые системы предназначены, главным образом, для мониторинга экологических параметров местности и организации действий по ликвидации чрезвычайных ситуаций [33, 34]. В органах государственной власти эксплуатируются системы, позволяющие косвенно оценить отдельные аспекты, однако провести комплексную непосредственную оценку безопасности жизни людей с их помощью трудоёмко. Это обстоятельство приводит к тому, что такие оценки проводятся крайне редко.

В [7] при развёртывании диаграммы тематизмов обеспечения безопасности указано на необходимость и приоритетность разработки методического и организационно-управленческого обеспечения. При недостаточной проработанности этих видов обеспечения оказываются не эффективными также другие виды обеспечения, в особенности, информационное и знаниевое. В то же время использование информационной технологии (ИТ) позволило бы по заданному регламенту, в соответствии с принятыми протоколами, собирать, накапливать, обрабатывать и по специальному сценарию своевременно представлять информацию. Такая технология может являться средством управленческого обеспечения и создать предпосылки для совершенствования и разумной формализации организационного обеспечения, которое должно быть направлено на её кадровое, нормативное, материально-техническое, финансовое обеспечение и правильное использование.

Основой создания ИТ является разработка процедур логико-аналитической обработки входной информации для получения и представления ЛПР выходных оценок. Под логико-аналитической обработкой информации понимается её преобразование по логическим или аналитическим зависимостям [40]. Такие процедуры строятся на формализованных методиках расчёта значений выходных оценок и алгоритмах обработки и представления информации. Программная реализация методик и алгоритмов позволяет построить автоматизированную информационную технологию оценки и анализа состояния безопасности жизни человека.

Таким образом, актуальность развития методического обеспечения проведения экспертизы безопасности человека в зоне жизнедеятельности предопределила тему предлагаемой работы: методики автоматизированной оценки безопасности человека в зонах жизнедеятельности.

Целью работы является повышение объективности и оперативности подготовки решений по нейтрализации угроз безопасности личности и общества на основе решения важной научно-прикладной задачи автоматизированной оценки безопасности человека в зонах жизнедеятельности в интересах реализации Концепции национальной безопасности.

Исходя из этого, объектом исследования является состояние безопасности человека, а предметом - выявление и формализация значимых факторов и устойчивых связей между ними в области анализа и оценки безопасности человека.

Для достижения поставленной в работе цели были поставлены и решены следующие основные научные задачи:

1) анализ предметной области;

2) разработка вербальной модели оценки безопасности человека в зонах жизнедеятельности;

3) разработка формализованных методик оценки частных показателей для оценки безопасности человека в зонах жизнедеятельности;

4) разработка методик комплексной оценки безопасности человека в зонах жизнедеятельности;

5) создание инфологической модели предметной области;

6) построение структурно-функциональной модели проведения автоматизированной оценки;

7) разработка принципов построения интерфейса работы эксперта по оценке безопасности человека в зонах жизнедеятельности.

При решении поставленных в работе задач использовались методы теории множеств, теории систем и управления, методы теории вероятности и полезности, методология ГОБИ IX и 8АВТ. Для исследования адекватности и работоспособности разработанных методик проводилось натурное моделирование на ЭВМ.

Основные результаты работы, выносимые на защиту:

1) формализованная методика оценки безопасности человека в зонах жизнедеятельности при использовании индивидуального метода;

2) формализованная методика оценки безопасности человека в зонах жизнедеятельности при использовании социального метода;

3) методика получения комплексных оценок безопасности человека в зонах жизнедеятельности;

4) инфологическая модель предметной области;

5) структурно-функциональная модель работы автоматизированной системы оценки безопасности человека в зонах жизнедеятельности.

Научная новизна полученных результатов заключается в следующем:

1) предложена постановка задачи комплексной оценки безопасности человека в результате действия различных факторов с учётом двух аспектов анализа: индивидуального и социального;

2) разработаны методики оценки частных показателей для двух методов: индивидуального и социального, использующие вероятностные модели описания воздействия на население различных факторов;

3) разработаны формализованные методики получения комплексных оценок на основе функций безопасности, введённых в результате прикладного развития положений теории полезности.

Практическая значимость работы заключается в том, что полученные результаты позволили:

1) разработать и внедрить в практику подготовки управленческих решений в органах исполнительной власти автоматизированные методики комплексного анализа безопасности человека в зонах жизнедеятельности;

2) уточнить районирование территории России по степени безопасности проживания населения;

3) повысить оперативность и обоснованность подготовки организационных решений в условиях ситуационных центров исполнительных органов государственной власти при планировании охранных мер и развития технической инфраструктуры.

Результаты работы представлены во введении, 3-х разделах, заключении и 3-х приложениях. Материалы диссертации изложены на 147 страницах машинописного текста, они включают 46 рисунков, 11 таблиц, а также список используемых сокращений и список использованной литературы из 98 наименований.

Первый раздел посвящён научно-методическому обоснованию подходов, использованных при разработке методик. Проведён анализ особенностей задачи оценки безопасности человека, предложены методики автоматизированной оценки как средство её решения; раскрыто содержание принципов системного подхода к созданию методик проведения анализа и получения оценки в автоматизированной режиме.

В этом разделе даны определения понятию безопасность, введены показатели оценки безопасности жизни человека. При этом использованы два метода, отражающие интересы, как личности, так и общества: индивидуальный и социальный. В главе также аргументирована целесообразность использования комплексного показателя оценки.

Для реализации системного подхода к разработке методик предложено использовать ряд основополагающих принципов проектирования систем, дана их интерпретация в практическом аспекте. Обоснован выбор стратегии создания автоматизированной системы для оценки безопасности человека.

Во втором разделе представлена совокупность методик автоматизированной обработки информации. Он включает описание алгоритмов определения значений выходных показателей на содержательном уровне, формальные методики расчёта частных и комплексных показателей безопасности. Для вычисления значений комплексных показателей использованы положения теории полезности. Реализуются они через предметно-ориентированную интерпретацию системы понятий и абстрактных объектов теории полезности, а также адаптированный к задаче и к автоматизированному применению алгоритм описания предпочтений, использующий анкеты опроса ЛПР.

Третий раздел посвящен описанию реализации формальных методик в процедурах автоматизированной обработки информации, в нём также представлены результаты расчётов с использованием разработанного методического аппарата для одного из регионов России. Раздел включает описание инфологической и структурно-функциональной моделей, принципов построения пользовательского интерфейса.

Инфологическая модель строится как модель "сущность-связь" с использованием стандарта ГОЕР1Х. В работе приведено обоснование использование такой модели и описание подхода к её реализации для рассматриваемой задачи. Сама графическая модель приведена в приложении к диссертации.

Разработка структурно-функциональной модели проведена по методологии ЭАБТ.

Для построения интерфейса системы сформулировано и обосновано 5 основных принципов, которым он должен удовлетворять с точки зрения эргономики.

В конце раздела приведены результаты оценки безопасности жизни человека в одном из регионов России в отношении некоторых факторов опасности.

Кроме того, работа содержит три приложения, в которых изложено описание сущностей, атрибутов и специальных правил целостности для инфоло-гической модели, предложены и описаны основные экранные формы работы пользователя и порядок перехода между ними, а также представлена автоматизированная процедура построения комплексных функций безопасности в диалоге с ПЭВМ.

Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на научно-технических конференциях в Академии ФСБ, на Шестой международной конференции "Проблемы управления безопасностью сложных систем", научных семинарах на кафедре Информатизации структур государственной службы РАГС, научно-технических совещаниях в ГУИС ФАПСИ, совещаниях в аппарате СБ РФ.

Различные положения работы изложены в следующих публикациях автора, подготовленных самостоятельно и в соавторстве:

1. Трошин Д.В. Модель оценки безопасности жизни человека в зоне жизнедеятельности. // «Проблемы управления безопасностью сложных систем». Шестая международная конференция. Москва 1999. Тезисы докладов. ИПУ РАН*СП6ГУ, 1999 г.

2. Трошин Д.В. Методологическая парадигма обоснования комплексного критерия выбора управленческих решений. // Анализ систем на рубеже тысячелетий: теория и практика. Тезисы Международной науч.-практ. конференции. -М.: ИНТЕЛЛЕКТ, 1997 г.

3. Трошин Д.В. Использование геоинформационной технологии для поддержки принятия решений по размещению социально-экономических объектов. Сб. докладов. Всероссийский форум геоинформационных технологий «Форум-ГИС 97». -М., ГИС-Ассоциация, 1997г.

4. Трошин Д.В. и др. Проблемы создания и безопасности развития комплекса специальных задач ситуационного центра. Материалы Второй межведомственной конференции «Научно-техническое и информационное обеспечение деятельности спецслужб», 4-6 февраля 1998г. Том 1, М.-1998г.

5. Трошин Д.В. и др. Автоматизация задачи выбора зон жизнедеятельности при возникновении чрезвычайной ситуации. Материалы Второй межведомственной конференции «Научно-техническое и информационное обеспечение деятельности спецслужб», 4-6 февраля 1998г. Том 1, М.-1998г.

Результаты диссертационной работы реализованы в:

- Ситуационном центре Совета Безопасности Российской Федерации для повышения оперативности и обоснованности управленческих решений в виде методического и информационного обеспечения;

- Главном управлении информационных систем ФАПСИ для повышения качества подготовки аналитических материалов в виде автоматизированных процедур анализа и расчёта.

Выводы по третьей главе

Третья глава посвящена описанию практических аспектов использования разработанных автоматизированных методик.

Глава включает изложение результатов разработки инфологической и структурно-функциональной моделей решения рассматриваемой в работе задачи, обоснование и описание принципов построения интерфейса пользователя, описание и анализ результатов расчётов, проведённых по методикам.

1. Инфологическая модель построена по методологии "сущность-связь" с использование стандарта ГОЕР1Х и прикладного программного пакета ЕЯЖК. В ней отражены все необходимые объекты, их характеристики и связи, описаны специальные правила целостности. Кроме того, в структуре модели предусмотрена возможность подключения дополнительных сущностей, соответствующих различным факторам, подлежащим учёту.

108

2. Структурно-функциональная модель построена по методологии SADT с использование прикладного программного пакета DESING IDEF. Каждый блок модели соответствует определённому этапу или операции, составляющей технологию.

3. Для построения интерфейса сформулировано и обосновано 5 принципов, формирующих подходящую "компьютерную личность".

4. Расчёты, проведённые на контрольном примере, подтвердили работоспособность разработанных методик и проиллюстрировали возможность проведения комплексного анализа состояния безопасности человека. Полученные оценки дают более глубокое представление о ситуации и основных угрозах безопасности по сравнению с существующими аналогами.

Заключение

В результате проведённых исследований в работе решена важная научно-техническая задача разработки методик для автоматизированной оценки безопасности человека в зонах жизнедеятельности, имеющая существенное значение для отрасли знаний "Применение вычислительной техники и математических методов в научных исследованиях", а также осуществлены научно обоснованные технологические разработки для подготовки управленческих решений в исполнительных органах государственной власти по обеспечению безопасности населения. В ходе проведения исследований получены следующие основные научные и практические результаты:

1) проведена постановка задачи комплексной оценки безопасности человека с учётом двух аспектов анализа: индивидуального и социального;

2) разработана методики оценки частных показателей безопасности человека в зонах жизнедеятельности при использовании индивидуального метода;

3) разработана методика оценки частных показателей безопасности человека в зонах жизнедеятельности при использовании социального метода;

4) разработана формализованная методика получения комплексных оценок безопасности человека в зонах жизнедеятельности;

5) построена инфологическая модель предметной области;

6) разработана функционально-структурная модель автоматизированной оценки безопасности человека в зонах жизнедеятельности.

Дальнейшие исследования и разработки должны быть направлены на:

- реализацию методик в составе информационной технологии в виде прикладного программного обеспечения;

- развитие и совершенствование методического обеспечения анализа воздействий различных факторов, наращивание арсенала методов и моделей для

110 создания в перспективе банка данных воздействий различных факторов и описания последствий, к которым они приводят;

- разработку методик анализа и оценки ресурсов жизнеобеспечения в регионах для обеспечения населения в условиях дезорганизации жизни или последствий чрезвычайных ситуаций.

Кроме того, для внедрения технологии в ситуационных центрах важно детально разработать её включение в контур подготовки и принятия решений при ситуационном управлении различными процессами, так или иначе влияющими на безопасность человека.

1. Проблемы экологии России. - М.: 1993.

2. Л.П. Малышев. Проблемы оценки влияния техногенных катастроф на оборонный и экономический потенциалы России. // Анализ систем на пороге XXI века: теория и практика. Материалы международной конференции. ТА. Кн. 1.-М.: ИНТЕЛЛЕКТ, 1996.

3. Состояние и проблемы безопасности России. Уч.пос.-М.: Луч, 1993.

4. Фролов И.Т. Человек, наука, гуманизм. // Коммунист №3, 1988.

5. Серебрянников В.В. О концепции социальной безопасности Российской Федерации. Доклад // Социальная безопасность государства, общества, личности: состояние, проблемы, перспективы. Информационно-аналитический бюллетень № 20. -М.: Клуб "Реалисты", 1996.

6. М. Ичас. Мир живого. -М.: Мир, 1994.

7. Рац М.В., Слепцов Б.Г., Копылов Г.Г. Концепции обеспечения безопасности. М.: Касталь, 1995.

8. Кутепов E.H. Методические основы оценки состояния здоровья населения при воздействии факторов окружающей среды. //Дис. на соиск. уч. степ, д-ра мед. наук. -М.: НИИЭЧИГ им. А.Н. Сысина, 1995.

9. Справочная книга по охране труда в машиностроении. Под общей ред. О.Н. Русака. -Л.: Машиностроение, Ленинградское отделение, 1989.

10. Исследование методов и средств обеспечения безопасности жизнедеятельности. Промежут. отчёт о НИР. -С.-П.: Лесотехническая академия, 1997.

11. Легасов В.А. Проблемы безопасного развития техносферы // Коммунист №8,1987.

12. Кучкин Н. Опасна ли Ваша профессия? // Эхо планеты №13, 1989.

13. Безопасность жизнедеятельности с основами экологии и охраны природы в 2-х частях. Уч. пос. / Под. ред. Гелашвили. Н.Новгород: Из-во НИГУ, 1991.

14. Протасевич Е.Г. Электромагнитное загрязнение окружающей среды. -Томск: ТПУ, 1995.

15. И.И. Мазур, О.И. Молдаванов. Шанс на выживание. Экология и научно-технический прогресс. -М.: Наука, 1992.

16. Механические поражающие факторы техногенных и природных катастроф. Отчёт о НИР. -С.-П.: Лесотехническая академия, 1997.

17. Ганынина Е.А. Тендерный аспект экологической безопасности устойчивого развития (философско-методологические проблемы). Дис. на соиск. уч. степ, к-та фил. наук. -М.: РАГС, 1996.

18. Дживакова Б.Ш. Формирование системы жизнеобеспечения населения в переходный период. Дис. на соиск. уч. степ, к-та экон. наук. -М.: РАГС, 1997.

19. Кукал 3. Природные катастрофы -М.: Мир, 1985.

20. Ревель П., Ревель Ч. Среда нашего обитания. Кн. вторая. -М.: Мир, 1993.

21. А.О. Тараканов, М.В. Туманов. Современные математические методы комплексного оценивания здоровья. Под общей ред. P.M. Юсупова. СПб: СПИИРАН, Изд-во ТОО «Анатолия», 1998.

22. Воробьёв Ю.Л. Основы формирования и реализации государственной политики в области снижения рисков чрезвычайных ситуаций. Монография. -М.: ФИД «Деловой экспресс», 2000.

23. A.A. Быков, Н.В. Мурзин. Проблемы анализа безопасности человека, общества и природы. С.-П.: Наука, 1997.

24. М.С. Алешенков, Б.Н. Родионов, В.И. Ярочкин. Энергоинформационная безопасность человека и государства. Введение в проблему. Уч. пос. М.: МАКБП, Изд-во "Парус", 1997.

25. Разработка гигиенической классификации факторов окружающей человека среды на селе, комплексных гигиенических регламентов с цельюсистемной оптимизации условий жизни сельского населения. Отчёт о НИР. -Саратов:, 1996.

26. Егорова И.П. Факторы окружающей среды и здоровье населения -приоритетное направление в центрах Госсанэпиднадзора. Дис. на соиск. уч. степ, д-ра мед. наук. М.: МНИИГ им. Ф.Ф. Эрисмана, 1996.

27. Савельев С.И. Комплексная эколого-гигиеническая оценка здоровья населения промышленно развитого региона. Дис. на соиск. уч. степ, к-та мед. наук. -М.: МНИИГ им. Ф.Ф. Эрисмана, 1995.

28. Кондратенко Т.А. Научное обоснование и методические подходы к оценке и прогнозированию влияния среды обитания на здоровье населения. Дис. на соиск. уч. степ, д-ра мед. наук. -М.: МНИИГ им. Ф.Ф. Эрисмана, 1997.

29. Нисковская Е.В. Формирование методологии обеспечения безопасности жизнедеятельности. Дис. на соиск. уч. степ, к-та тех. наук. Владивосток: ДГТУ, 1995.

30. Основы экономической безопасности. Уч.-прак. пос. Под ред. ОлейникаЕ.А. -М.: ЗАО "Бизнес-школа "Интел-Синтез", 1997.

31. Трошин Д.В. Методологическая парадигма обоснования комплексного критерия выбора управленческих решений. // Анализ систем на рубеже тысячелетий: теория и практика. Тезисы Международной науч.-практ. конференции. -М.: ИНТЕЛЛЕКТ, 1997.

32. Создание региональной ГИС управления и природопользованием. Отчёт о НИР Томск: Институт химии и нефти СО РАН, 1996.

33. Информационно-экспертная экологическая система промышленного города. Отчёт о НИР. Красноярск: Красноярский науч. центр СО РАН, 1995.

34. В. Г. Афанасьев. Мир живого: системность, эволюция и управление. -М.: Политиздат, 1986.

35. Международный пакт о гражданских и политических правах. Ст. 6.

36. Конституция Российской Федерации. Ст. 20.

37. Закон РФ "Об охране окружающей природной среды". Ст. 11.

38. Ю.И. Шемакин, A.A. Романов. Компьютерная семантика. -М.: НОЦ "Школа Китайгородской", 1995.

39. В. А. Герасименко. Основы информационной грамотности. -М.: Энергоатомиздат, 1996.

40. К.К. Колин. Информационные проблемы социально-экономического развития общества. "Проблемы социальной информатики". Изд-во "Союз". М., 1995 вып. 1.

41. В.Н. Цыгичко. Руководителю о принятии решений. М.: ИНФРА-М, 1996.

42. Федулов A.A., Федулов Ю.Г., Цыгичко В.Н. Введение в теорию статистически ненадежных решений. М.: Статистика, 1979.

43. Макетирование, проектирование и реализация диалоговых информационных систем. Под ред. Е.И.Ломако.-М.: Финансы и статистика, 1993.

44. Тихомиров М.М. Системы информационной и интеллектуальной поддержки управленческой деятельности в структурах государственной службы. Под общей ред A.B. Петрова. М.: РАГС, 1995.

45. Петров A.B. Основные проблемы и принципы создания систем информационного обеспечения. // Информационные технологии в структурах государственной службы. Сб. научных трудов. Вып. первый. М.: РАГС, 1995.

46. A.B. Возжеников. Национальная безопасность: теория, политика, стратегия. М.: НПО «Модуль», 2000.

47. В.М. Глушков. Основы безбумажной информатики. М.: Наука, 1987.

48. Порфирьев Б.Н. Государственное управление в чрезвычайных ситуациях. -М.: Наука, 1991.

49. Проблемы управления интеллектуальной деятельностью. -Т.: МЕЦНИЕРЕБА, 1974.

50. Калинин В.Н., Резников Б.А. Теория систем и управления (структурно-математический подход). Уч. аоч.-Л.: ВИКИ, 1978.

51. Сейсмические основы диагностики и прогнозирования чрезвычайных событий на территории РФ. Отчёт о НИР. -М.: ТОО "Элгос", 1996.

52. Ежегодный доклад президента США Конгрессу. «Стратегия национальной безопасности США в следующем столетии». Декабрь 1999 г. / Перевод. М.: ЦИВТИ МО, 2000.

53. А.И. Муравых. Экологическая безопасность России. М.: РАГС, 1999.

54. Майкл Ласло. Вычислительная геометрия и компьютерная графика на С++. -М.: БИНОМ, 1997.

55. A.B. Кошкарев, B.C. Тикунов. Геоинформатика. / Под ред. Д.В. Лисицкого. -М.: «Картгеоцентр» «Геодезиздат», 1993.

56. Отчёт о НИР "Разработка алгоритмического обеспечения оценки ущерба от чрезвычайных событий на территории России и сопредельных государств по данным наблюдений космических средств системы "ГЛОНАСС". М.: МНИЦОФИС, 1994.

57. Общая теория безопасности (актуальные методологические и социально-политические проблемы). М.: 1994.

58. С.М. Сухорукова. Новая парадигма. Уч.пос. -М.: МГАТХТ им. М.В. Ломоносова, 1997.

59. Л.А. Цымбал. Синергетика информационных процессов. Закон информативности и его следствия. М. Наука, 1995.

60. Серов В.Р. От оценки технического уровня к информационной диагностике исследований и разработок. НТИ Серия 1, №11, 1989.

61. М. Эддоус, Р. Стэнсфилд. Методы принятия решения. М.: Аудит, Издательское объединение "ЮНИТИ", 1997.

62. Раяцкас P.JL, Плакунов М.К. Экономические догмы и управленческая реальность. М.: Экономика, 1991.

63. Раушенбах Б.В. К рационально-образной картине мира. М.: Наука, 1989.»

64. Analysis of Baltimore Gas and Electric Company's Jechnology Choice. Ralph L. Keeney, John F. Lathrop, Alan Sicherman. Opération Research, Vol., 3, 4, No. 1, January-February, 1986.

65. P. JI. Кини, X. Райфа. Принятие решений при многих критериях: предпочтения и замещения. М.: Радио и связь, 1981.

66. P.JT. Кини. Размещение энергетических объектов. М.: Энергоатомиздат, 1983.

67. А.В. Петров, Ю.Г. Федулов. Подготовка и принятие управленческих решений. М.: РАГС, 2000.

68. Трошин Д.В. Структура целей обеспечения национальной безопасности России. // «Проблемы управления безопасностью сложных систем». Шестая международная конференция. Москва 1999. Тезисы докладов. ИПУ РАН*СП6ГУ, 1999 г.

69. Г. Н. Калянов. CASE. Структурный системный анализ. М.: ЛОРИ, 1996.

70. Диго С. М. Проектирование и использование баз данных: Учебник. М.: Финансы и статистика, 1995.

71. Information Modeling Manual IDEFl-Extended (IDEF1X). IISS, 1985. Русская редакция стандарта. -M.: МетаТехнология, 1993.

72. Гилула M. M. Множественная модель данных в информационных системах.-М.: Наука, 1992.

73. М.Я.Клепцов. Информационные системы органов государственного управления.- М.: Изд-во РАГС, 1996.

74. Стивен Бобровски. Oracle 7 и вычисления клиент/сервер. -М.: ЛОРИ, 1995.

75. Проблемы принятия решения. М.: Наука, 1976.

76. Д. Марка, К. МакГоуэн. SADT: Методология структурного анализа и проектирования. -М.: МетаТехнология, 1993.

77. М. Мазур. Качественная теория информации. М.: Мир, 1974.

78. Информация и самоорганизация. Сб. статей М.: РАГС, 1996.

79. А.П. Кулаичёв. Методы и средства анализа данных в среде Windows. STADIA 6.0 -М.: НПО "Информатика и компьютеры", 1996.

80. Т.В. Корнилова, O.K. Тихомиров. Принятие интеллектуальных решений в диалоге с компьютером. М.: МГУ, 1990.

81. М. Минаси. Графический интерфейс пользователя. Секреты проектирования. -М.: Мир, 1996.

82. Б.Ф. Ломов. Психология труда. Цвет помогает работать//ДЭ, т.7 "Человек". -М.: Педагогика, 1975.

83. Трошин Д.В. Использование геоинформационной технологии для поддержки принятия решений по размещению социально-экономических объектов. Сб. докладов. Всероссийский форум геоинформационных технологий "Форум-ГЖГ97". -М., ГИС-Ассоциация, 1997.

84. Ю.В.Курносов. Тайные доктрины вчера и сегодня. -М.: ИНТЕЛЛЕКТ, 1997.

85. ГОСТ 15-467-79. Управление качеством продукции. Основные понятия. Термины и определения.

86. Безопасность человека. / Под ред. Шершнёва Л.И. М.: 1994.

87. Денисов А.А., Колесников Д.Н. Теория больших систем управления. -Л.: Энергоиздат, 1982.

88. Structuring objectives for problems of public interest. Ralph L. Keeney. -Operation Research, Vol.36, No3, May-June 1988.118

89. Белкин Э. А. Учет когнитивных и поведенческих особенностей человека-эксперта при построении систем искусственного интеллекта.//Программные продукты и системы. №2, 1991.

90. Петухов P.M. Оценка эффективности промышленного производства. Методы и показатели.-М.: Экономика, 1990.

91. Хачатуров В.Д. Математические методы регионального программирования. -М.: Наука, 1989.

92. Шахраманьян М.А., Акимов В.А., Козлов К.А. Оценка природной и техногенной безопасности России: теория и практика. М.: ФИД "Деловой экспресс", 1998.

93. Концепция национальной безопасности Российской Федерации. М.: Указ Президента РФ №24 от 10 января 2000.

94. Трошин Д.В. Модель оценки безопасности жизни человека в зоне жизнедеятельности. // "Проблемы управления безопасностью сложных систем". Шестая международная конференция. Москва 1999. Тезисы докладов. ИПУ РАН*СП6ГУ, 1999.

95. Демографический ситуация в России. 1999 г. М.: Госкомстат, 2000.

96. Список используемых сокращений.

97. АРМ автоматизированное рабочее место;

98. АСОУ автоматизированная система организационного управления; АЭС - атомная электростанция; БД - база данных;

99. БЭГИ база экономико-географической информации;

100. ВТ вычислительная техника;

101. ГИС геоинформационная система;

102. ИАС информационно-аналитическая система;

103. ИАЦ информационно-аналитический центр;

104. ИЛМ инфологическая модель;

105. ИС информационная система;

106. ИТ информационная технология;

107. КЗМ катастрофическое затопление местности;

108. КФБ комплексная функция безопасности;

109. ЛПР лицо, принимающее решение;

110. МАНЭБ Международная академия наук экологии и безопасностижизнедеятельности; МО методическое обеспечение; НСИ - нормативно-справочная информация; РЗМ - радиоактивное заражение местности; СДЯВ - сильно действующее ядовитое вещество;

111. СОАТО система обозначений административно-территориальныхобразований; СУБД система управления базой данных; СЦ - ситуационный центр;

112. ТАНЭБ Тихоокеанская академия наук экологии и безопасности жизнедеятельности;