автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.10, диссертация на тему:Совершенствование процессов управления подразделениями государственной пожарно-спасательной службы в условиях функционирования единой дежурно-диспетчерской службы

На правах рукописи

САБИНСКИЙ АЛЕКСАНДР ФЕДОРОВИЧ

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ УПРАВЛЕНИЯ

ПОДРАЗДЕЛЕНИЯМИ ГОСУДАРСТВЕННОЙ ПОЖАРНО-СПАСАТЕЛЬНОЙ СЛУЖБЫ В УСЛОВИЯХ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ЕДИНОЙ ДЕЖУРНО-ДИСПЕТЧЕРСКОЙ СЛУЖБЫ

Специальность: 05.13.10 «Управление в социальных и

экономических системах» (технические науки)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

МОСКВА 2004

Работа выполнена на кафедре специальной электротехники, автоматизированных систем и связи Академии Государственной противопожарной службы МЧС России

Научный руководитель - доктор технических наук

профессор Зыков В.И.

Официальные оппоненты -

доктор технических наук Коробко В.Б.

кандидат технических наук Нехорошее С.Н.

Ведущая организация - Государственное учреждение НПО «Спецтехника и связь» МВД России

Защита состоится 6 октября 2004 г. в г ' часов на заседании диссертационного совета Д205.002.01 в Академии Государственной противопожарной службы МЧС России по адресу: 129366, Москва, ул. Бориса Галушкина 4, зал Совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Академии ГПС МЧС России.

Автореферат разослан 2004 г., исх.

Отзыв на автореферат с заверенной подписью и печатью просим направить в Академию ГПС МЧС России по указанному адресу.

Телефон для справок: (095) 283-1905

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат физ.-мат. наук, доцент

СЮ. Бутузов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Одним из следствий технического прогресса в современном обществе является обострение проблемы обеспечения безопасности населения. В самом широком смысле безопасность понимается как создание условий и проведение мероприятий по обеспечению сохранности человека, объекта, груза, окружающей среды.

Серьезные последствия, к которым привели крупные техногенные аварии и природные катастрофы последних лет, свидетельствуют о том, что существующая система обеспечения безопасности требует радикальной перестройки. Проанализированные материалы показывают, что в России состояние технической безопасности на промышленных предприятиях, производствах и объектах, несмотря на снижение объемов и темпов производства в последнее время, с каждым годом продолжает ухудшаться, уровень травматизма и аварийности возрастает, гибель людей от различного рода техногенных аварий и пожаров и продолжает увеличиваться.

Процессы управления безопасностью от природных и техногенных катастроф должны быть ориентированы, в первую очередь, на предотвращение и уменьшение вероятности возникновения пожаров и чрезвычайных ситуаций (ЧС), а также на сокращение их масштабов и последствий от них.

Значительный вклад в исследование систем управления Государственной пожарно-спасательной службой (ГПСС) и единой дежурно-диспетчерской службой (ЕДДС) внесли Е.А. Мешалкин, Н.Н. Брушлинский, СВ. Соколов, А.К. Микеев, М.А. Шахрамань-ян, А.П. Попов, Б.Ф. Туркин, Н.Г. Топольский, Ю.М. Глуховенко и другие. Однако, до настоящего времени не в полной мере исследованы процессы оперативного управления подразделениями ГПСС в условиях функционирования ЕДДС с учетом прошедших последнее время ведомственных реорганизаций и соответственного изменения структуры управления.

Целью совершенствования процессов управления при обеспечении комплексной безопасности населения муниципального

1

РОС НАЦИОНАЛЬНАЯ бНСЛНОГСКЧ

образования является сохранение здоровья и жизни людей, а также поддержание на требуемом уровне всей технической и технологической инфраструктуры. Для ее реализации необходимо обеспечить оптимальное соотношение между безопасностью жизни и уровнем риска в муниципальном образовании (концепция «приемлемого» риска). Наличие подобных двухсторонних ограничений предъявляет серьезные требования к процессам управления безопасностью, которые возможно обеспечить на основе комплекса взаимоувязанных научно-обоснованных мер, процедур и методических решений, оптимизирующих регулирование в области управления безопасностью и рисками на федеральном, региональном и объектовом уровнях.

Объектом исследования в диссертации являются процессы оперативного управления подразделениями государственной по-жарно-спасательной службы в условиях функционирования единой дежурно-диспетчерской службы муниципальных образований.

Предметом исследования являются способы и средства совершенствования процессов управления подразделениями ГПСС при обеспечении комплексной безопасности населения муниципальных образований в условиях функционирования ЕДДС.

Целью диссертационной работы является повышение эффективности процессов управления подразделениями государственной пожарно-спасательной службы в условиях функционирования ЕДДС и разработка системы оперативно-диспетчерского управления силами и средствами ГПСС.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи исследования:

- сформировать методические основы совершенствования процессов управления подразделениями ГПСС муниципальных образований в условиях функционирования ЕДДС;

- провести анализ современных средств и методов управления безопасностью муниципальных образований;

- определить основные механизмы процессов управления безопасностью муниципальных образований, направленных на снижение риска возникновения пожаров и ЧС;

- обосновать необходимость создания ЕДЦС муниципальных образований, строящихся на базе системы оперативно-диспетчерской связи центра управления силами (ЦУС) ГПС МЧС России;

- разработать методику построения интегральной оценки риска объектов муниципального образования, сформулировать задачу управления риском;

- провести Парето-оптимизацию вариантов мероприятий по обеспечению безопасности муниципальных образований и выбрать наиболее приемлемый из них;

- разработать методики и алгоритмы совершенствования процессов управления подразделениями ГПСС муниципальных образований на основе комплексного применения цифровых систем оперативно-диспетчерской связи.

Для решения указанных задач были использованы следующие основные методы исследований: системный анализ, теория управления, теория информации, теория вероятности, теория принятия решений, теория массового обслуживания, методы Парето-оптимизации.

Научная новизна работы заключается в следующем:

- сформированы методические основы совершенствования процессов управления подразделениями ГПСС муниципальных образований в условиях функционирования ЕДДС;

- предложены основные механизмы совершенствования процессов управления безопасностью муниципальных образований, направленных на снижение риска возникновения пожаров и ЧС;

- разработана методика интегральной оценки риска объектов муниципального образования, сформулирована задача управления риском;

- разработаны алгоритмы совершенствования процессов управления подразделениями ГПСС муниципальных образований.

Практическая значимость работы заключается в возможности использования полученных результатов при реализации спо-

собов и методов обеспечения безопасности населения муниципальных образований, организации процессов управления пожар-но-спасательными подразделениями в условиях функционирования ЕДДС, а так же в других отраслях, использующих оперативно-диспетчерское управление.

Практическая реализация результатов исследования.

Предложенные методологические основы разработки и совершенствования процессов управления подразделениями ГПСС муниципальных образований использованы при проектировании и построении ведомственной сети связи Единой системы организации воздушного движения РФ, ведомственной сети связи внутренних войск и органов МВД «Связь СК» Северокавказского региона, УВД Западного административного округа г.Москвы, автоматизированной системы управления' автотранспортными потоками г.Москвы, при совершенствовании системы диспетчерской связи и оценке эффективности ее функционирования в автоматизированной системе оперативного управления силами и средствами гарнизона пожарной охраны Ростовской области.

Результаты исследования также используются при чтении лекций, проведении практических занятий, а также при выполнении лабораторных, курсовых работ по дисциплине «АСУ и связь» и дипломных проектов на кафедре «Специальной электротехники, автоматизированных систем и связи» Академии ГПС МЧС России.

Внедрение результатов работы подтверждено актами Министерства обороны Российской Федерации, Министерства внутренних дел России, УВД Западного административного округа ГУВД г.Москвы, УГПС Ростовской области, ГИБДД ГУВД г.Москвы и Академии ГПС МЧС России.

Публикации. По тематике диссертации опубликовано 11 печатных работ.

Апробация работы. Материалы исследования доложены на семинарах, научно-практических конференциях и совещаниях МЧС России; на научно-практических конференциях в Академии ГПС МЧС России (2001-2003г.г.); на научно-практической конференции «Проблемы обеспечения безопасности» (ФГУ ВНИИПО

МЧС России,. 2002г.); на Международном форуме «Природная; техногенная и пожарная безопасность России» (25 - 28.05.2004г., г. Москва) и др.

На защиту выносятся:

- методические основы совершенствования процессов управления подразделениями ГПСС муниципальных образований в условиях функционирования ЕДДС;

- механизмы процессов управления безопасностью муниципальных образований, направленных на снижение риска возникновения пожаров и ЧС;

- методика интегральной оценки риска объектов муниципального образования, задача управления риском;

- обобщенная структурная схема оперативного управления подразделениями ГПСС муниципального образования, архитектура системы оперативно-диспетчерской связи и алгоритм выбора состава аппаратно-технических средств для ее реализации;

- расчетная методика определения параметрических показателей оперативно-диспетчерской связи в системе управления подразделениями пожарно-спасательной службы муниципальных образований.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, перечня сокращений, списка литературы и приложений. Общий объем диссертации составляет 167 страниц, в том числе 18 рисунков, 4 таблицы и список,литературьь из 126 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы диссертации и сформулированы основные научные результаты, выносимые на защиту.

В главе 1 «Процессы управления подразделениями ГПСС при обеспечении комплексной безопасности населения» проведен системный анализ процессов управления комплексной безопасностью населения муниципальных образований. Концептуальное и

организационное управления уровнем безопасности населения ориентировано по двум основным направлениям:

1. Снижение риска возникновения пожаров и ЧС.

2. Смягчение возможных последствий от пожаров и ЧС.

Выявлены три основные области научного обеспечения безопасности в природно-техногенной сфере: теоретическая, прикладная и управленческая.

В число наиболее распространенных в области безопасности входят такие экономические механизмы управления как: плата за риск, квотирование риска, перераспределение риска, стимулирование - снижения риска, комплексная оценка социально-экономического эффекта управления риском.

Анализ процессов управления безопасностью муниципальных образований показал, что основными базовыми экономическими механизмами управления уровнем обеспечения безопасности являются:

1. Механизмы экономической ответственности, которая включает систему стандартов (норм, нормативов) и отклонение от которых ведет к определенным экономическим санкциям (от штрафов до прекращения деятельности).

2. Механизмы перераспределения риска. В основном это механизмы страхования. Главная проблема при разработке механизмов страхования - это определение страховых взносов.

3. Механизмы формирования и использования бюджетных и внебюджетных фондов. Эффективные механизмы распределения фондов должны опираться на систему комплексного оценивания уровня безопасности муниципального образования.

4. Механизмы стимулирования снижения ожидаемого ущерба. Сюда относятся механизмы льготного налогообложения, а также льготного кредитования мероприятий по повышению уровня безопасности.

5. Механизмы резервирования на случай пожаров и ЧС. Сюда могут быть отнесены механизмы образования резервов трудовых ресурсов (пожарно-спасательные подразделения, привлечение частей МО и др.), материальных ресурсов, мощностей для быстрой

организации производства продукции, необходимой для ликвидации или уменьшения потерь от пожаров и ЧС. Механизмы резервирования направлены на создание условий для скорейшей ликвидации пожаров и ЧС и уменьшение потерь от них. Структура системы экономических механизмов приведена на рис. 1.

Рис. 1. Структура системы экономических механизмов обеспечения безопасности муниципального образования

На основе результатов системного анализа методов управления комплексной безопасностью рассмотрены этапы функционирования системы управления уровнем безопасности муниципальных образований, в состав которых вошли:

Этап I. Сбор информации. На этом этапе орган управления муниципальным образованием производит сбор и обработку информации, необходимой для определения параметров системы механизмов управления безопасностью. Эта информация связана, в первую очередь, с оценкой уровня безопасности в муниципальном образовании и затратами хозяйственных организаций на уменьше-

ние их отрицательного воздействия на этот уровень. На данном этапе особо важная роль отводится системам оперативно-диспетчерской связи (СОДС), призванным обеспечивать передачу информации о состоянии безопасности в любых условиях функционирования.

Этап II. Выбор (изменение) экономических механизмов. На этом этапе производится изменение системы экономических механизмов, что может включать как существенное изменение типа применяемых механизмов, так и изменение параметров механизма без изменения его типа.

Этап III. Функционирование муниципального образования в условиях действия системы выбранных экономических механизмов обеспечения уровня безопасности. Исходя из имеющихся ресурсов на этапе функционирования, муниципальное образование выбирает ту или иную стратегию действий. При обоснованном выборе системы экономических механизмов будет достигнута поставленная цель - обеспечить требуемый уровень безопасности муниципального образования вместе с обеспечением экономической эффективности.

Учитывая важность первого этапа в процессах управления уровнем безопасности муниципальных образований, была обоснована необходимость создания единой дежурно-диспетчерской службы на базе специальной автоматизированной СОДС, которая-обеспечивает сбор от населения и организаций сообщений о пожарах и ЧС, оперативную высылку сил и средств на место ЧС и координацию действий дежурно-диспетчерских служб при угрозе и возникновении ЧС. Показана целесообразность организации ЕДДС муниципальных образований на базе центров управления силами Государственной противопожарной службы, имеющей развитую диспетчерскую службу, необходимые силы и средства, а также устоявшуюся инфраструктуру для успешного решения оперативно-тактических задач.

Процесс управления уровнем комплексной безопасности муниципальных образований целиком и полностью зависит от оценки эффективности мероприятий по снижению степени риска пораже-

ния людей и возможного ущерба при ЧС. Под риском здесь понимается мера для количественного измерения опасности, представляющей собой векторную величину, включающую следующие основные показатели: оценку ущерба от воздействия того или иного опасного фактора, вероятность возникновения рассматриваемого опасного фактора и неопределенность в величинах как ущерба, так и вероятности возникновения опасного фактора.

Поэтому задачу управления риском следует рассматривать либо как задачу векторной оптимизации, либо как задачу скалярной оптимизации, определив некоторую интегральную оценку риска. Например, проведение мероприятий г|( по снижению рисков рассчитывается по формуле:

где - размер затрат на проведение мероприятия; и

- математическое ожидание ущерба до проведения мероприятия и после его проведения. Тогда мероприятие, для которого окажется наименьшим, следует считать наиболее эффективным.

В общем случае для муниципального образования была сформулирована следующая задача: необходимо определить набор мероприятий так изменяющий параметры объекта, чтобы риск (интегральная оценка риска) был не больше заданного, а стоимость всех мероприятий была минимальной.

Так как задача в общем случае имеет дискретный характер, принадлежит к классу NP-полных и решается, как правило, с помощью переборных процедур, то ее решение было предложено разбить на следующие основные блоки:

1. Оценка существующего уровня безопасности (риска).

2. Определение оптимального набора мероприятий по снижению уровня риска.

3. Определение плана проведения этих мероприятий.

Таким образом, установлены экономические механизмы, направленные на снижение риска возникновения пожаров и ЧС, и

сформулированы задачи поиска и оценки эффективности мероприятий по снижению степени риска жизни людей и возможных ущербов от пожаров и ЧС.

В главе 2 «Математическое моделирование процессов управления подразделениями ГПСС муниципального образования в условиях функционирования ЕДДС» изложены результаты исследования процессов управления подразделениями ГПСС муниципальных образований в условиях функционирования ЕДДС.

При построении интегральной оценки риска объектов муниципальных образований и рассмотрении социальных, экономических и экологических сторон пожаров и ЧС обоснована целесообразность использования понятий прямого, косвенного, полного и общего ущербов.

Прямой экономический ущерб связан непосредственно с утратой основных и оборотных фондов, а также включает затраты на локализацию пожара и ЧС. Все виды прямых потерь, которые несет муниципальное образование делятся на три группы:

- экономические;

- социальные (гибель людей, потери здоровья, ухудшение условий жизни);

- экологические.

Косвенный ущерб включает убытки, нанесенные вне зоны прямого воздействия ЧС. В конечном итоге косвенный ущерб сводится к потере ожидаемой прибыли или к прямым убыткам в производствах, связанных с остановившимся из-за пожара и ЧС производством. К потере ожидаемой прибыли следует добавить потерю прибыли и на самом остановленном производстве, если оно не разрушено полностью, а только вышли из строя его некоторые элементы..

Показано, что структура ущерба или риска в зависимости от того, в каком виде представлены исходные данные - в виде показателей ущерба либо ожидаемого ущерба (риска), представляет собой дерево, начальная вершина которого соответствует интегральной оценке ущерба или риска, а висячие вершины различным типам ущербов (рисков). Для получения интегральной оценки ущер-

ба или риска необходимо задать процедуры агрегирования (линейные, аддитивные, мультипликативные, обобщенные аддитивные и др.) в каждой не висячей вершине дерева. При агрегировании разнородных показателей (экономического, социального и экологических рисков) целесообразно применение так называемых матричных сверток.

В разработанной методике для оцениваемого объекта муниципального образования определяется набор параметров {а^}. Для получения комплексной оценки параметры попарно сравниваются друг с другом при помощи матриц сверток, полученные характеристики, в свою очередь, опять попарно сравниваются между собой при помощи матриц сверток уже следующего уровня. Процедура повторяется до тех пор, пока не останется одна характеристика, которая и представляет собой комплексную оценку риска.

Снижение интегральной оценки риска достигается за счет проведения мероприятий, снижающих локальные риски по различным направлениям. Выбор оптимального варианта снижения риска при обеспечении безопасности муниципального образования представляет собой выбор мероприятий минимальных по стоимости из всех допустимых вариантов. Однако при большом числе локальных рисков и большом числе возможных оценок локальных рисков число допустимых вариантов становится большим и простой перебор не эффективен.

В такой ситуации предложено выбрать так называемый напряженный вариант, при котором увеличение локального риска хотя бы по одному направлению приводит к увеличению интегрального риска. Далее показано, что Парето-оптимальный вариант снижения риска и является таким напряженным вариантом.

Проведенная в работе Парето-оптимизация вариантов снижения интегрального риска безопасности муниципальных образований показала безусловную важность проведения мероприятий, связанных с разработкой и внедрением, в первую очередь, систем оперативно-диспетчерской связи, решающих основные задачи управления подразделениями, непосредственно участвующими в локализации и ликвидации пожаров и ЧС; систем передачи сооб-

щений об опасных ситуациях, сигналов оповещения заинтересованных лиц и населения, сигналов взаимодействия с администрацией и экстренными службами муниципального образования.

Были выявлены особенности проектирования системы оперативно-диспетчерской связи (СОДС) муниципального образования. Исходными данными для проектирования СОДС ГПСС муниципальных образований явились следующие сведения:

1. Совокупность и характеристика объектов обеспечения безопасности муниципального образования.

2. Требования к процессу обмена информацией.

3. Условия создания и функционирования сети.

4. Состав и основные характеристики технических средств.

Учитывая специфику СОДС муниципального образования,

которая характеризуется высокой стоимостью и наличием ряда жестких требований к внешним параметрам, задача проектирования сети при использовании маргинального подхода сформулирована следующим образом: найти внутренние параметры сети, ее топологию и алгоритмы функционирования, при которых для заданного множества абонентов выполняются требования по времени задержки, достоверности, надежности и живучести и минимизируются затраты по множеству наборов возможных вариантов. Совокупность абонентов при этом задается их координатами и характеристиками потоков сообщений.

В процессе проектирования СОДС были решены следующие задачи:.

1. Топологический синтез. Основной целью топологического синтеза явился выбор числа и координат узлов коммутации, а также структуры межузловых соединений.

2. Выбор алгоритмов функционирования. В качестве основы функционального программного обеспечения узлов коммутации и сопряжения послужили следующие алгоритмы: каналов передачи, межузлового обмена, адресования, управления внутренними потоками, управления внешними потоками.

3. Выбор мощности элементов сети. На основе проведенного синтеза структуры при выбранных алгоритмах маршрутизации

были определены потоки сообщений, поступающие на отдельные элементы сети связи. Далее были решены оптимизационные задачи при одном из двух критериев оптимальности. В первом случае минимизировались параметры времени задержки сообщений при ограниченной прогнозируемой суммарной мощности сети. Во втором случае исследовалась мощность сети при ограничениях на параметры времени задержки. В результате был получен вариант рационального использования узлов и центров коммутации сообщений.

4. Выбор параметров живучести и надежности элементов сети. При этом максимизировалась априорная неопределенность внешних воздействий в условиях ограничений на ресурсы сети связи. Из всех возможных вариантов выбирался такой, который требовал минимальных затрат. Выбор значений указанных параметров является максиминной задачей. При ее решении использовались критерии Вальда, Сэвиджа, Гурвица. Результаты решения позволили оптимизировать распределение технических средств, повлиявшее на повышение живучести СОДС.

В частности, распределение потоков информационного обмена по каналам связи и определение их загрузки осуществлялось методом оптимального распределения канальных емкостей при известном методе маршрутизации потоков. В результате была проведена минимизация среднего времени доставки информации по сети, определяемое соотношением:

где - суммарная интенсивность трафика, поступающего в

сеть; - канальная емкость; - средняя интенсивность об-

распределения общей пакетной длины; - задержка распространения сигнала в канале; - среднее время обслуживания пакета в узле коммутации. Таким образом, были определены дискретные

. 2 2

1+ и <У I \

,/.. ,!+(& + &) . (2)

служивания в канале, обратная длине пакета - дисперсия

значения канальных емкостей обеспечивающих минимальное время доставки информации по сети Т(С) при заданных ограничениях на суммарные затраты

гтл=т,ск^(2к), (3)

где га - коэффициент удельных затрат на единицу канальной емкости.

Задача оптимизации распределения трафика по возможным маршрутам доставки информации решалась определением загрузок каналов при заданных значениях канальных емкостей и при условии минимизации времени доставки информации. Для автоматизации решения задачи был разработан итерационный алгоритм распределения трафика.

Таким образом, теоретически было доказано, что Парето-оптимальными являются- именно мероприятия по обеспечению безопасности, осуществляемые подразделениями ГПСС.

В главе 3 «Синтез сетей управления подразделениями государственной пожарно-спасательной службы в условиях функционирования ЕДДС» изложена методика и алгоритм выбора абонентских средств СОДС ГПСС муниципальных образований, определены параметрические характеристики сетей оперативно -диспетчерского управления муниципальными образованиями. Синтез СОДС подразумевает также минимизацию номенклатуры сигналов, их унификацию для различных устройств с высокой информационной емкостью.

Как правило, телефонная сеть муниципального образования содержит лишь одну узловую станцию связи (УСС) и информация о вызовах поступает от абонентов по заранее установленным маршрутам. На рис. 2 показан фрагмент такой сети в виде дерева, в узлах которого расположены телефонные станции абонентов (1-8) муниципального образования, а ветви соответствуют основным маршрутам прохождения сигнальных сообщений СОДС.

При разработке расчетных методик было сделано допущение, что СОДС расположена в станции, соответствующей корневому

узлу Ко • Все остальные узлы у, (| / 0) являются концевыми, т.е. каждый из них создает абонентскую нагрузку вызова. Получены расчетные формулы для определения следующих характеристик СОДС: задержки вызова в телефонной сети; задержки сообщений в канале СОДС; задержки запросов на организацию соединения в выходных регистрах СОДС и осуществлен выбор производительности процессорной системы СОДС.

Рис. 2. Дерево маршрутов от телефонных станций к СОДС

Проведенные автором исследования позволяют СОДС ГПСС муниципальных образований отнести к классу сложных иерархических систем с распределенным управлением. Непосредственное построение математической модели общей задачи синтеза данной системы и ее решение крайне затруднены ввиду значительного количества исходных данных и взаимного сложного влияния подсистем друг на друга. Решение задачи предлагается выполнить декомпозицией общей задачи синтеза на комплекс частных задач. Показано, что в качестве критерия оптимальности структуры и состава коммуникационных средств целесообразно использовать составной экономический показатель, включающий приведенные годовые затраты на построение и эксплуатацию системы.

В разработанной автором методике задача в общем виде формулируется так: из доступных технических средств необходимо выбрать такой комплекс технических средств, который бы обеспечивал для конкретного объекта решение целевых задач по

критерию минимума приведенных затрат при имеющихся ограничениях на: время решения задачи, число и расположение точек генерации первичных данных и точек потребления информации, объемы входной и выходной информации, а так же на достоверность ее доставки.

Математическая постановка задачи выбора комплекса технических средств СОДС представляется в виде графа технических средств и технологических операций найти

(4)

(5)

(6)

(7)

где и - множества вершин графа непосредственно предшествующих и следующих за вершиной соответственно; - интенсивность потока информации от вершины

количество

вершин графа

АС

(8)

- суммарный выходной поток информации; - количество вершин усеченного графа получившегося после исключения из

технологического графа технических средств и технологических операций, попавших в список исключаемых после проведения функционального анализа; л - количество точек генерации первичных данных; - количество точек потребления информации;

- граф, получившийся после слияния усеченного графа с точками генерации информации и потребления; - множество

вершин графа - приведенные затраты на одно техниче-

ское устройство; - количество устройств, выполняющих технологическую операцию по обработке информации; ^ - коэффициент использования устройства; $ - достоверность решения

задачи; - допустимый уровень достоверности решения задачи; - заданное значение допустимой вероятности решения

задачи за время Была сформулирована задача выбора абонентских средств СОДС ГПСС муниципальных образований следующим образом: выбрать из множества оборудования такое и в таком количестве, чтобы обеспечить своевременную передачу объемов исходящей и входящей информации каждой абонентской станцией, и при этом суммарные приведенные затраты на приобретение и эксплуатацию оборудования всей системы были бы минимальными. Сформулированная задача представляет собой задачу целочисленного линейного программирования. Для ее решения был разработан алгоритм расчета с использованием метода последовательного перебора.

Так как сформулированный критерий оптимизации носит аддитивный характер, то, было выбрано оборудование для технической реализации СОДС ГПСС муниципальных образований, у которого приведенные затраты минимальны.

Таким образом, была обоснована необходимость внедрения в составе ЕДДС муниципального образования системы оперативно-диспетчерской" связи, обеспечивающей передачу сообщений о чрезвычайных ситуациях и сигналы оповещения населения и должностных лиц о возникновении ЧС.

В главе 4 «Разработка структурной схемы оперативного управления подразделениями ГПСС в условиях функционирования ЕДДС» доказываются преимущества предлагаемых в диссертационной работе направлений совершенствования процессов управле-

ния подразделениями ГПСС муниципального образования.

Проектируемая сеть цифровой оперативной связи предназначена для обеспечения управления силами и средствами ГПСС муниципальных образований. Сеть позволяет обеспечить основные задачи связи и автоматизации процессов управления с требуемым качеством по устойчивости, непрерывности и оперативности передачи информации в условиях возникновения пожаров и ЧС при обеспечении безопасности муниципальных образований.

Проектируемая сеть является интегрированной сетью связи и передачи данных с обеспечением передачи речи и данных по единому цифровому каналу. Она позволяет организовать выделенные линии связи на основе аналоговых и (или) цифровых каналов для организации как открытой, так и специальной оперативной связи. При организации специальной телефонной и документальной связи сеть обеспечивает только предоставление каналов.

При проектировании сети максимально учтены уже созданные связи и зарекомендовавшие себя принципы организации связи на первом этапе развертывания. Установленное ранее оборудование продолжает функционировать в интересах обеспечения оперативной связи и включается в единое номерное пространство на основе дополнительного развертывания коммутационно-узлового и линейного оборудования (рис. 3).

Основу сети составляют интегрированные узлы различного назначения:

- цифровые интегрированные узлы органов управления ГПСС;

- цифровые интегрированные опорно-коммутационные узлы пожарных частей.

В состав интегрированных узлов входят:

- цифровое коммутационное оборудование на базе системы оперативной диспетчерской связи (СОДС; «Набат»;

- оборудование мультиплексирования - демультиплексирования на базе СОДС «Набат»;

- цифровые системы передачи по радиорелейным каналам, сопряженные с оборудованием СОДС «Набат»;

- абонентское оборудование - пульты СОДС «Набат» и аппараты оперативной телефонной связи;

- интерфейсы для подключения оборудования, работающего по цифровым каналам;

- интерфейсы для подключения оборудования, работающего по каналам ТЧ.

Для реализации разработанных методик оценки процессов управления подразделениями ГПСС муниципального образования был проведен расчет временных задержек при обеспечении процессов управления «подразделениями ГПСС и экстренными службами муниципальных образований в условиях функционирования ЕДДС. Все вызовы в СОДС были разделены на три группы: 1 - вызовы, связанные с пожаром; 2 - вызовы, связанные с ЧС; 3 - все остальные вызовы.

Рис. 3. Структурная схема оперативного управления подразделениями ГПСС муниципального образования

Расчеты показывают, что при заданной интенсивности поступления вызовов соединение СОДС с помощью одного сигнального звена обеспечивает загрузку каждого из каналов на уровне 30%, что вполне удовлетворяет техническим требованиям. Время обслуживания вызова при этом не превышает 0,33 с.

Основным достоинством предложенной СОДС является также то, что она не требует использования дорогостоящего коммуникационного оборудования, работающего только на высокоскоростных каналах, и специального программного обеспечения, реализующего непосредственное подключение удаленного абонентского оборудования к сети связи и является практически необслуживаемой.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

В диссертационной работе получены следующие основные научные результаты:

1. Проведенный анализ показал, что переход от концепции комплексной безопасности к концепции «приемлемого» риска, определил появление принципиально нового подхода к управлению подразделениями ГПСС МЧС России. Управление риском представляет собой процесс обеспечения требуемого уровня безопасности при одновременном формировании для этого основных экономических и социальных условий. Методологическим аппаратом для реализации такого управления являются методы системного анализа и нелинейной динамики.

2. Установлено, что в процессах управления безопасностью муниципальных образований существует достаточное количество экономических механизмов, направленных на снижение риска возникновения пожаров и ЧС. К таким механизмам относятся: механизмы экономической ответственности, механизмы перераспределения риска, механизмы формирования и использования бюджетных и внебюджетных фондов, механизмы стимулирования повышения уровня безопасности, механизмы резервирования на случай пожаров и ЧС.

3. Для обеспечения комплексной безопасности муниципального образования обоснована необходимость создания единой де-

журно-диспетчерской службы на базе специализированной автоматизированной системы оперативно-диспетчерской связи, которая обеспечивает сбор от населения и организаций сообщений о пожарах и ЧС, оперативную высылку сил и средств на место ЧС и координацию действий дежурно-диспетчерских служб при угрозе и возникновении ЧС. Обоснована целесообразность организации ЕДЦС муниципальных образований на базе центров управления силами Государственной противопожарной службы МЧС России.

4. Сформулирована задача организации процессов управления уровнем безопасности муниципальных образований как задача поиска и оценки эффективности мероприятий по снижению степени риска поражения людей и возможного ущерба при пожарах и ЧС. Обоснованы и предложены конкретные пути решения задачи управления риском как задачи векторной оптимизации, или задачи скалярной оптимизации, с одновременной возможностью определения при этом соответствующей интегральной оценки риска.

5. Разработана методика построения интегральной оценки риска на основе агрегирования локальных рисков и ожидаемых ущербов объектов муниципального образования, основанная на методологии формирования комплексных оценок, определяющих систему формальных и экспертных процедур. Получена интегральная оценка риска, представленная в виде комплексной оценки локальных рисков и в виде математического ожидания комплексной оценки локальных ущербов от пожаров и ЧС. Для минимизации затрат муниципального образования задача управления риском представлена в виде комплекса задач по разработке мероприятий снижения риска до требуемого уровня. При этом выбор Парето-оптимального варианта снижения риска достигается за счет проведения мероприятий, снижающих локальные риски по различным направлениям.

6. Теоретически доказано, что Парето-оптимальными являются мероприятия обеспечения безопасности муниципального образования, реализующие совершенствование процессов управления подразделениями ГПСС и снижение интегрального риска, направленные на повышение боеготовности этих подразделений и опера-

тивности выполнения ими боевых задач. Показано, что разработка и внедрение систем оперативно-диспетчерской связи, обеспечивает решение основных задач управления подразделениями, передачи сигналов и сообщений об опасных ситуациях, оповещения заинтересованных должностных лиц и населения, взаимодействия с администрацией и экстренными службами муниципального образования.

7. Выявлены особенности проектирования телекоммуникационной сети системы оперативно-диспетчерской связи ГПСС муниципального образования. Сформулированы этапы и основные задачи проектирования телекоммуникационной сети. Рассчитаны параметры потоков сообщений информационного обмена телекоммуникационной сети СОДС ГПСС муниципального образования. Выбраны критерии оптимизации распределения трафика по возможным маршрутам доставки информации.

8. Разработана методика и алгоритм выбора абонентских средств СОДС ГПСС муниципальных образований. Сформулированы основные требования к каналам связи и определены параметрические характеристики сетей оперативно-диспетчерского управления муниципальных образований.

9. Разработана обобщенная структурная схема оперативного управления подразделениями ГПСС муниципального образования, предложена архитектура системы оперативно-диспетчерской связи и обоснованно выбран состав аппаратно-технических средств для ее реализации. Разработан комплекс мер, направленных на совершенствование процессов управления различными уровнями сети ГПСС муниципального образования на основе внедрения цифровых сетевых коммуникационных технологий, организации распределенного управления узлами коммутации, использования современных аппаратно-программных средств и технологий мультиплексирования-демультиплексирования.

Основные положения исследования опубликованы в следующих работах:

1. Стыскин Б.М., Савинский А.Ф., Нефедов А.Н. Система оперативно-диспетчерской связи «НАБАТ» // Материалы межре-

гиональной конференции «Информационная безопасность регионов России ИБРР-99». Часть I. - СПб.: Университет МВД России, 1999.-С. 80-81.

2. Зыков В.И., Савинский А.Ф. Оценка интенсивности входного потока вызовов по линиям специальной связи «01» // Материалы десятой научно-технической конференции «Системы безопасности - СБ-2001». - М.: Академия ГПС МЧС России, 2001. - С. 64-66.

3. Савинский А.Ф. Синтез коммуникационных средств диспетчерской связи аварийно-спасательных служб // Материалы XVII международной научно-практической конференции. - М.: Академия ГЗ МЧС России, 2002. - С. 372-375.

4. Матюшин А.В., Олейников В.Т., Зыков В.И., Савинский А.Ф. Функциональные возможности пульта оперативной связи малой емкости для подразделений ГПС и других служб органов внутренних дел // Вестник МВД РФ № 1. - М.: МВД России, 2002. - С. 24-32.

5. Стыскин Б.М., Савинский А.Ф. Особенности функционирования сети управления в системе оперативно-диспетчерской связи ОВД // Ведомственные корпоративные сети, системы № 3. - М.: Стройиздат, 2002. - С. 167-170.

6. Зыков В.И., Мосягин А.Б., Савинский А.Ф. Выбор критериев эффективности функционирования сети управления в системе оперативно-диспетчерской связи ОВД // Ведомственные корпоративные сети, системы № 4. - М.: Стройиздат, 2002. - С. 121-124.

7. Зыков В.И., Мосягин А.Б., Савинский А.Ф., Золотарев А.Ю. Цифровая ведомственная корпоративная сеть связи Государственной противопожарной службы // Ведомственные корпоративные сети, системы № 5. - М.: Стройиздат, 2002. - С. 117-121.

8. Зыков В.И., Мосягин А.Б., Савинский А.Ф. Основные этапы проектирования сети управления в системе оперативно-диспетчерской связи ОВД // Ведомственные корпоративные сети, системы № 3. - М.: Стройиздат, 2002. - С. 164-166.

9. Зыков В.И., Стыскин Б.М., Савинский А.Ф., Мосягин А.Б. Центральный диспетчерский пункт системы противопожарной защиты для автотранспортных тоннелей // Ведомственные корпоративные сети, системы № 7. - М.: Стройиздат, 2002. - С. 142-148.

10. Верзилин М.М., Зыков В.И., Савинский А.Ф. Организационно-технические проблемы создания единых диспетчерских служб на базе ЦУС ГПС // Материалы международного симпозиума «Комплексная безопасность России - исследования, управление, опыт». Сб. материалов. - М: ИИЦ ВНИИ ГОЧС МЧС России, 2002.-С.290-291.

11. Матюшин А.В., Олейников В.Т., Савинский А.Ф., Вар-ламкин А.В. Комплекс технических средств для организации оперативно-диспетчерской связи в пожарно-спасательных и аварийных службах муниципальных образований // Материалы конференции ФГУ ВНИИПО, 2003. «Снижение риска гибели людей на пожарах» - С. 251-254.

Академия ГПС МЧС России. Тираж 80 экз.

Зак. №

04-16117