Модели и методы управления безопасностью при минимаксном критерии тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.10, кандидат технических наук Опойцев, Сергей Валерьевич

• Опойцев, Сергей Валерьевич
• кандидат технических наук
• 2006

Оглавление диссертации кандидат технических наук Опойцев, Сергей Валерьевич

СОДЕРЖАНИЕ.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА I. ПРОБЛЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ.

1.1. Анализ уровня безопасности при возникновении чрезвычайных ситуаций природно-техногенного характера.

1.2. Система обеспечения экологической безопасности объекта.

1.3. Экономические механизмы обеспечения безопасности.

1.4. Эффективность экономических механизмов обеспечения безопасности.

1.5. Выводы по главе I.

ГЛАВА II. НЕМАНИПУЛИРУЕМЫЕ МЕХАНИЗМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ МИНИМАКСНОМ КРИТЕРИИ.

2.1. Постановка задачи.

2.2. Проблема безопасности.

2.3. Задача оптимизации.

2.4. Теорема о подстройке.

2.5. Логарифмическая плата за ресурс.

2.5. Выводы по главе II.

ГЛАВА III. АДАПТИВНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ОБМЕНОМ ИНФОРМАЦИИ.

3.1. Адаптивная координация обмена информации.

3.2. Адаптивная подстройка при минимаксном распределении ресурса.|

3.3. Распределение многомерного ресурса.

3.4. Распределение большого числа видов ресурса.

3.5. Выводы по главе III.

ГЛАВА IV. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЗМОВ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ РЕСУРСОВ.

4.1. Деловые игры - инструмент экспериментального исследования организационных механизмов.

4.2. Имитационные игры автоматов.

4.3. Деловая игра «Распределение ресурса - минимаксный критерий».

4.4. Имитационная игра «Оценка эффективности линейного механизма платы за риск».

4.5. Выводы по главе IV.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Модели и методы управления безопасностью при минимаксном критерии»

Актуальность темы. В условиях ускоренного научно-технического развития и бурного роста промышленного производства обеспечение безопасности стало одной из важнейших проблем современности, решение которой неразрывно связано с охраной здоровья нынешнего и будущего поколений людей, а также с охраной окружающей среды. Это вызвано тем, что по мере развития производительных сил общества, роста масштабов использования природных ресурсов происходит все большее загрязнение окружающей среды отходами производства, ухудшается качество среды обитания человека и других живых организмов.

За последнее десятилетие увеличилось число объектов повышенной опасности. Так, на территории страны размещено более 1000 радиационных и более 2000 химически опасных объектов, десятки тысяч километров магистральных газопроводов и нефтепроводов, сотни тысяч тонн складируемых и транспортируемых пожароопасных и взрывоопасных продуктов и отравляющих веществ, тысячи хранилищ отходов и т.д.

Кроме того, сейсмоопасные зоны в стране занимают около 3% территории с населением более 50 миллионов человек. До 20% территории страны подвержены селевой и лавинной опасности. Наводнения бывают практически на всей территории страны, и площадь возможного затопления составляет около 500 тысяч квадратных километров.

Одна из особенностей ситуации на сегодняшний день заключается в том, что изменения в окружающей среде опережают темпы развития методов контроля и прогнозирования ее состояния. Состояние биосферы, меняющееся под влиянием естественных причин, как правило, вскоре возвращается к исходному. В противоположность этому перемены в биосфере, вызываемые деятельностью человека (антропогенные изменения), идут чрезвычайно быстро и часто вызывают необратимые последствия.

Сейчас уже очевидно, что проблема безопасности имеет не только технические, но и социальные аспекты, поэтому поддержание стабильности становится все более насущной задачей. Решение ее требует не только высокого уровня знаний, но и огромных затрат. Ведь разрушить окружающую среду проще, а главное, намного дешевле, чем ее восстановить.

В России существует устойчивая тенденция роста числа и тяжести последствий чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера, масштабы которых, в ряде случаев таковы, что приводят к необратимым изменениям окружающей природной среды, сказываются на экономике и безопасности государства. Суммарный экономический ущерб становится сопоставимым со среднегодовым валовым внутренним продуктом страны. Средняя величина индивидуального риска населения на два порядка превышает уровни, допустимые в развитых странах мира. I

Учитывая возрастающие масштабы прямого ущерба от чрезвычайных ситуаций, затрат на их ликвидацию и реабилитацию пострадавшего населения и территорий можно сделать вывод, что в ближайшей перспективе по ряду показателей экономика страны будет не в состоянии восполнять потери от чрезвычайных ситуаций. В подобной ситуации устойчивое развитие страны становится нереальным без ф принятия эффективных предупредительных мер, уменьшающих опасность, масштабы и последствия чрезвычайных ситуаций. Поскольку многие катастрофы и стихийные бедствия предотвратить нельзя, то решение задач I уменьшения ущерба от них становится важным элементом государственной политики страны.

Фактически требуется реализация оптимальной стратегии целенаправленного воздействия на социальную систему в целом и на ее отдельные составляющие. При этом наука дает новые знания о природе опасностей, указывает пути и средства необходимого технического и технологического развития. Ее роль состоит в переводе жизнедеятельности на язык установленных государством норм и требований, методов и форм управления, в совокупности представляющих собой государственную политику, осуществляемую органами государственной власти по регулированию безопасности.

Достижение целей безопасности сопряжено со значительными материальными затратами и в условиях ограниченности ресурсов возможно лишь путем научно обоснованной разработки и осуществления комплекса взаимоувязанных правовых, экономических, политических и других мер.

Переход от концепции "абсолютной" безопасности к концепции "приемлемого" риска определил появление принципиально нового подхода к управлению развития общества, сЬстоящего в том, что удовлетворение материальных и духовных потребностей населения (качества жизни) должно осуществляться при соблюдении обязательного требования по обеспечению безопасности человека и окружающей его среды.

Управление риском представляет собой процесс достижения конституционно гарантированного уровня безопасности при одновременном формировании требующихся для этого экономических и социальных условий. Методическим аппаратом для реализации такого управления являются методы системного анализа, синергетики, нелинейной динамики. '

Снижение риска возникновения чрезвычайных ситуаций включает идентификацию источников опасности; оценку состояния сложных технических и природных систем; мониторинг и прогноз аварийных и катастрофических ситуаций; осуществление инженерных и технических мер по повышению надежности, продлению ресурса безаварийной эксплуатации оборудования; учет человеческого фактора, профессиональную подготовку специалистов и руководителей органов управления и особо опасных производств.

В решении проблем безопасности исключительно важна экономическая составляющая. И дело даже не в том, чтобы правильно посчитать или спрогнозировать ущерб от аварий и катастроф, хотя это, конечно, необходимо уметь делать. Гораздо важнее построить и ввести в действие эффективные экономические механизмы стимулирования практической деятельности по предупреждению возникновения чрезвычайных ситуаций и привлечения требующихся для этого немалых инвестиций. Оценка эффективности экономических механизмов обеспечения безопасности представляет собой достаточно серьезную проблему, так как оценивать эффективность механизма после его внедрения - задача дорогостоящая и неблагодарная. Поэтому целесообразно разработать методологию оценки эффективности экономических механизмов на этапе их разработки.

В настоящее время основополагающими требованиями российского законодательства при разработке (проектировании), создании и эксплуатации объектов повышенной опасности является обеспечение безопасности для работающего персонала, населения и окружающей среды. Очевидно, что достижение цеяей безопасности при этом сопряжено со значительными материальными затратами, и в условиях ограниченности финансовых ресурсов возможно лишь путем научно обоснованной разработки и осуществления комплекса экономических и организационных механизмов. При этом управление риском представляет собой процесс достижения гарантированного уровня безопасности при одновременном формировании требующихся экономических и социальных условий.

Основу исследования составили теоретические и практические труды в области регулирования и обеспечения безопасности при техногенных и природных катастрофах отечественных и зарубежных ученых, в числе которых - В.Н. Бурков, Ф. Вартон, Я.Д. Вишняков, В.В.

Кульба, В. Маршалл, H.A. Махутов, В.И. Осипов, У. Роуи, Б.Н. Порфирьев, В.И. Сидоров, К.В. Фролов, М.А. Шахраманьян и многие другие специалисты.

Связь с планом. Исследования по теме диссертационной работы проводились в соответствии с плановой тематикой работ Института проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН в рамках темы: "Социальные, экономические и правовые механизмы управления безопасностью" (471-00/57). ' ;

Цель работы — разработка и исследование моделей и методов управления экологической безопасностью при минимаксном критерии для объектов повышенной опасности. Достижение поставленной цели осуществлено посредством решения следующих основных задач:

• проведен обзор исследований в области управления уровнем риска;

• описаны процедуры комплексного оценивания уровня безопасности при возникновении чрезвычайных ситуаций различного происхождения;

• изложены принципы пострЬения моделей функционирования организационных систем при действии экономических механизмов обеспечения безопасности;

• рассмотрена задача распределения ограниченных ресурсов по критерию максимизации минимального уровня экологической безопасности;

• рассмотрены задачи минимизации риска чрезвычайных ситуаций в системах, состоящих из объектов повышенной опасности;

• рассмотрены результаты экспериментального исследования механизма распределения ресурсов при минимаксном критерии методом деловых (имитационных) игр;

• на основе результатов проведения имитационных экспериментов получено подтверждение о справедливости гипотезы индикаторного поведения и гипотезы слабого влияния.

Методы исследования. Проведенные теоретические и прикладные исследования базируются на использовании аппарата теории управления в социальных и экономических системах, теории активных систем, системного анализа, исследования операций, метода имитационного моделирования и деловых игр.

Научная новизна результатов диссертационного исследования состоит в следующем:

1. Получены неманипулируемые механизмы распределения ресурсов при минимаксном критерии.

2. Получены целевые функции активных элементов, которые решают проблему достоверности . информации и оптимальности распределения ресурсов.

3. Разработаны программы обеспечения безопасности при минимаксном критерии.

4. Разработана деловая игра и проведено экспериментальное исследование механизмов распределения ресурсов.

5. Разработана деловая игра и проведено экспериментальное исследование эффективности линейного механизма платы за риск. Практическая значимость. Проведенные в работе исследования и полученные результаты позволяют формировать оптимальный набор I механизмов управления (систему управления) уровнем риска на объектах повышенной опасности. Экспериментальная проверка эффективности моделей и механизмов системы управления уровнем риска была проведена на специально разработанном учебно-игровом комплексе, который, в свою очередь, используется как тренажер для подготовки специалистов, работающих при функционировании системы управления безопасностью.

Внедрение. В диссертационной работе предложены и обоснованы эффективные механизмы распределения финансовых ресурсов, обеспечивающие минимизацию максимального уровня риска по объектам уничтожения химического оружия. Применение предложенных механизмов позволяет обеспечить требуемый уровень безопасности на всех объектах уничтожения химического оружия с минимальным привлечением финансовых ресурсов.

Апробация работы. Результаты работы докладывались на научных семинарах Института проблем управления (2003 - 2005), XI международной конференции «Проблемы управления безопасностью сложных систем» (Москва - 2003), Международной конференции «Современные сложные системы - управления» (Тула - 2005), XIII международной конференции «Проблемы управления безопасностью сложных систем» (Москва - 2005).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 научных работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы. Работа содержит 106 стр. текста, включая 10 рисунков и 6 таблиц. Список используемой литературы включает 48 наименований.

Заключение диссертации по теме «Управление в социальных и экономических системах», Опойцев, Сергей Валерьевич

Основные результаты, полученные в диссертационной работе.

1. Получены неманипулируемые механизмы распределения ресурсов при минимаксном критерии.

2. Получены целевые функции активных элементов, которые решают проблему достоверности информации и оптимальности распределения ресурсов.

3. Разработаны программы обеспечения безопасности при минимаксном критерии.

4. Разработана деловая игра и проведено экспериментальное исследование механизмов распределения ресурсов.

5. Разработана имитационная игра по оценке эффективности линейного механизма платы за риск.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Опойцев, Сергей Валерьевич, 2006 год

1. Порфирьев Б.Н. Организация управления в чрезвычайных ситуациях. М. Знание, 1989.

2. Бурков В.Н., Щепкин A.B. Механизмы безопасности: оценка эффективности. Вопросы экономики, N 1, 1992.

3. Бурков В.Н. Основы математической теории активных систем. М. Наука, 1977.

4. Бурков В.Н., Кондратьев В.В. Механизмы функционирования организационных систем. М. Наука, 1981.

5. Емельянов C.B., Бурков В.Н., Ивановский А.Г., Немцева А.Н., Ситников В.И., Соколов В.И., Щепкин A.B. Метод деловых игр. Международный центр научно-технической информации, М. 1976.

6. Чепрунова О.Ю. Щепкин A.B. Разработка экспериментов с моделями организационных систем. Автоматика и телемеханика, 1988, N 8.

7. Бурков В.Н., Дзюбко С.И., Задача формирования программы обеспечения региональной безопасности. ВИНИТИ. Проблемы безопасности при чрезвычайных ситуациях. М. 1996. №9.

8. Евстафьев И.Б., Холстов В.И., Григорьев С.Г. Методические основы оценки аварийной опасности объектов по хранению и уничтожению химического оружия // РХЖ.-1994. №2.

9. Бурков В.Н., Щепкин A.B., Управление риском в социально-экономических системах: концепция и методы ее реализации. Проблемы безопасности при чрезвычайных ситуациях. М. 1995. №11, 12.

10. Горский В.Г., Курочкин В.К., Дюмаев K.M. Анализ риска -методологическая основа обеспечения безопасности химико-технологических объектов // РХЖ.- 1994. №2.

11. Осипов В.И. Концептуальные основы экологической политики. Сборник избранных статей и докладов 2-ой Международной конференции «Безопасность и экология горных территорий». Владикавказ. 1995. С 21-27.

12. Фролов К.В., Махутов H.A. Проблемы безопасности сложных технических систем. Сборник избранных статей и докладов 2-ой Международной конференции «Безопасность и экология горных территорий». Владикавказ. 1995. С 12-18.

13. Евстафьев И.Б., Моисеев С.Ю. Аварии при уничтожении отравляющих веществ, критерии опасности. // ЖВХО им. Д.И.Менделеева. -1991. №1.

14. Динова Н.И., Толстых A.B. Анализ уровня безопасности при уничтожении химического оружия. Сборник статей «Правовые и экономические проблемы управления безопасностью и рисками». ФЦНТП КП «Безопасность». Москва, 2003.

15. Андронникова Н.Г., Баркалов С.А., Бурков В. Н. Котенко A.M. Модели и методы оптимизации региональных программ развития. Препринт. М. ИПУ РАН, 2001. С.60.

16. Толстых A.B. Комплекснре оценивание уровня экологической безопасности. Международная конференция «Современные сложные системы управления». Воронеж. 2003.

17. Бурков В.Н., Щепкин А.В. Экологическая безопасность. Научное издание. М. ИЛУ РАН. 2003.

18. Демянов В.Ф., Малоземов В.Н. Введение в минимакс. М. Наука,1972.

19. Нишнианидзе З.Г., Опойцев В.И. Процессы выравнивания и адаптации в моделях коллективного поведения. Автоматика и телемеханика. №12, М., 1985. С. 96-105.

20. Варшавский В.И. Коллективное поведение автоматов. М. Наука,1973.

21. Изосимов Д.Б. Модели коллективного поведения в задаче распределения ресурса. Автоматика и телемеханика. №1, М. 1973. С. 123-130.

22. Rohn Y. Fuhrungsentscheidungen in Unternehmensplanspiel. Essen, 1964.

23. Морозов А. Аварийные игры. "Техпропаганда", 1933, N 7.i

24. Островский Я.С. Аварийные игры на Шатуре. Техпропаганда, 1933, N 7.

25. Riceiardi F.M. et al. Top Management Decision Simulation: the AMA Approach, American Management Association, Ney York, 1957.

26. Бурков B.H., Джавахадзе Г.С., Динова Н.И., Щепкин А.В. «Разработка имитационных игр для исследования организационных механизмов» Тбилиси, Мецниереба, 2003.

27. Динова Н.И., Чепрунова О.Ю., Щепкин А.В. Эксперимент наiоснове деловой игры "Бригадные формы оплаты труда" // Автоматика и Телемеханика. 1990. № 4.

28. Курс экономической теории. Под редакцией Чепурина М.М., Киселевой Е.А. Изд. "АСА", Киров, 1995.

29. Опойцев В.И. Равновесие и устойчивость в моделях коллективного поведения. М., Наука, 1977.

30. Бурков В. Бурков В.Н., Еналеев А.К., Новиков Д.А. Механизмы функционирования социально-экономических систем с сообщением информации. Автоматика и телемеханика, 1996, №2. ;

31. Бурков В.Н., Джавахадзе Г.С., Динова Н.И., Щепкин Д.А. «Применение игрового имитационного моделирования для оценки эффективности экономических механизмов» Тбилиси, Мецниереба, 2003.

32. Цетлин M.JI. Исследование по теории автоматов и моделирование биологических систем. М., Наука, 1969.

33. Bordley R.F. Comparing different decision rules. Behavioral Science, 30 (1985), p. 230-239.

34. Bowman E.N. Consistency; and optimality in managerial decision making. Management Science, 9 (1963), p. 310-321.

35. Witt W. Haw can complex economic behavior be investigated? The example of the ignorant monopolist revisited. Behavioral Science, 31 (1986), p. 173-187.

36. Опойцев С.В. Проблема скрытых параметров в задачах экологической безопасности. Труды XI Международной конференции «Проблемы управления безопасностью сложных систем», ч. I, Москва, 2003, с. 291.

37. Бурков В.Н., Опойцев C.B¡ Минимаксное распределение ресурса в активной системе. Сб. тр. ИПУ РАН, «Управление большими системами». Вып. 9, Москва, 2004, с. 76 82.

38. Бурков В.Н., Опойцев С.В., Половинкина А.И. Распредление ресурсов с максиминным критерием при управлении безопасностью. В кн. Оптимизация и моделирование в автоматизированных системах. Межвузовский сборник научных трудов. Воронеж, ВГТУ, 2003.i104

39. Опойцев C.B. Задачи минимизации риска чрезвычайных ситуаций. Сб. тр. ИПУ РАН, «Управление большими , системами», Вып. 9, Москва, 2004, с. 92-98.

40. Динова Н.И., Опойцев C.B. Применение игровогоимитационного моделирования для оценки эффективности экономических механизмов. Журнал «Системы жизнеобеспечения и управления в чрезвычайных ситуациях», часть 2, Воронеж, ВГТУ, 2005.

41. Опойцев C.B. глава V в книге «Внутрифирменное управление. Оптимизация процедур функционирования». Москва, ПМСОФТ, 2005, с. 195 250, совместно с Заложневым А.Ю.

42. Бурков В.Н., Опойцев C.B. Распределение ресурсов по максиминному критерию при управлении региональной безопасностью. Журнал' «Системы жизнеобеспечения иуправления в чрезвычайных ситуациях, часть 2, Воронеж, ВГТУ, 2005.

43. Бурков В.Н., Опойцев C.B. Неманипулируемый механизм распределения ресурса в активной системе с максиминным критерием. Журнал «Системы управления и информационные технологии», № 1, 2005, с. 41 44.

44. Научный руководитель проекта «Социальные, экономические и правовые механизмы управления1. СПРАВКАоб использовании результатов диссертационной работы Опойцева С.В. «Модели и методы управления безопасностью при минимальном критерии»

45. Зав. кафедрой д.т.н^профессор1. А * уч.- — • • * * Л >• ^ >1. В.Н. Бурков