Формирование модели управления интегральным риском от угроз природного и техногенного характера на объектах военной инфраструктуры

/74 Civil SecurityTechnology, Vol. 14, 2017, No. 3 (53) УДК 338.246

Формирование модели управления интегральным риском от угроз природного и техногенного характера на объектах военной инфраструктуры

ISSN 1996-8493

© Технологии гражданской безопасности, 2017

E.H. Бардулин, В.П. Авдотьин, М.Н. Козин, В.В. Носов

Аннотация

Обоснована модель определения количественной оценки риска на объектах военной инфраструктуры. Разработана модель управления уровнем риска на основе обеспечения мониторинга информации по установлению техногенных (в том числе и природных) опасностей на объектах военной инфраструктуры и их количественных оценок.

Ключевые слова: военная инфраструктура; риск, интегральный риск; система; показатели; алгоритм; модель; угрозы природного характера; угрозы техногенного характера.

Developing a Model of Integral Risk Management against Natural and Man-made Hazards at Military Infrastructure Facilities

ISSN 1996-8493

© Civil Security Technology, 2017

E. Bardulin, V. Avdotin, M. Kozin, V. Nosov

Abstract

A model for quantitative risk assessment at military infrastructures was validated.

A risk management model was developed based on data monitoring for identification of man-made (and natural) hazards at military infrastructures and their quantitative assessment.

Key words: military infrastructure; risk; system; integral risk indicators; algorithm; model; natural and man-made hazards.

Введение

Многочисленные опасности и угрозы связаны с развитием природных и техногенных (физических, физико-химических, биохимических и пр.) процессов, которые являются источником различных геологических, гидрологических и атмосферных явлений. Среди гидрометеорологических явлений широкое распространение имеют наводнения, снегопады, сильные ливни, морозы, ураганы, смерчи и тайфуны, а к гравитационным—землетрясения, сели, оползни, обвалы и др. Поэтому в системе безопасности Российской Федерации актуальной проблемой является защита объектов военной инфраструктуры (далее по тексту — ОВИ) от угроз природного и техногенного характера1.

На территории России встречается более 30 опасных природных явлений и процессов, среди которых наиболее разрушительными являются наводнения, штормовые ветры, ливни, ураганы, смерчи, землетрясения, лесные пожары, оползни, сели, снежные лавины. Большая часть социальных и экономических потерь связана с разрушениями зданий и сооружений из-за недостаточной надежности и защищенности от опасных природных воздействий. Наиболее частыми на территории России становятся природные катастрофические явления атмосферного характера — бури, ураганы, смерчи, шквалы (28%), далее идут землетрясения (24%) и наводнения (19%). Опасные геологические процессы — оползни и обвалы — составляют 4%. Оставшиеся природные катастрофы, среди которых наибольшую частоту имеют лесные пожары, в сумме равны 25%. Суммарный ежегодный экономический ущерб от развития 19 наиболее опасных процессов на территории России составляет 10-12 млрд руб. в год2.

Объект военной инфраструктуры (ОВИ) — специальные технологические комплексы, здания и сооружения, предназначенные для управления войсками, размещения и хранения военной техники, военного имущества и оборудования, испытания вооружения, а также военные городки, производственные предприятия, общественные здания и сооружения Вооруженных Сил Российской Федерации, других войск, воинских формирований и органов [1].

Наибольшую опасность ОВИ представляют транспортные аварии, взрывы и пожары, радиационные аварии, аварии с выбросом химически и биологически опасных веществ, гидродинамические аварии, аварии на электроэнергетических системах и очистных сооружениях.

Анализ источников опасностей и угроз техногенного характера [2,3] позволяет сделать вывод, что основными из них являются:

деятельность человека, направленная на получение различной энергии, развитие промышленных, транспортных, энергетических и других комплексов;

рост уровня сложности производства с применением новых технологий, требующих высокой концентрации энергии, опасных веществ и оказывающих негативное воздействие на окружающую среду;

несовершенство производственно-технологического оборудования, транспортных средств, снижение трудовой и технологической дисциплины;

природные процессы и явления, способные вызвать аварии и катастрофы на ОВИ.

К источникам техногенной опасности, связанным со структурными изменениями в экономике, следует отнести:

нарушения хозяйственных связей и сбои в технологических цепочках, вызывающие остановку производств;

высокий уровень износа основных производственных средств;

накопление вредных отходов производства; недостаточность мероприятий, уменьшающих масштабы чрезвычайных ситуаций (далее—ЧС) и риск их возникновения.

Опасные природные явления воздействуют на ОВИ, повышая вероятности природно-техногенного риска и являясь одной из угроз военно-экономической безопасности страны.

Взаимодействие между системой обеспечения безопасности ОВИ и окружающей средой осуществляется [3]:

в различных социально-экономических и зонально-природных условиях;

на уровне конкретных экосистем и геосистем (на определенных театрах военных действий, в военных округах, воинских частях, складах и объектах производства, эксплуатации и утилизации вооружений и военной техники).

Постановка задачи

Управление безопасностью военных систем базируется на категорировании, в результате которого объектам одной категории предъявляются единые требования по безопасности. Категорирование основано на анализе многовариантных сценариев, когда неопределенность возможных ситуаций раскрывается выбором возможного критического сценария развития обстановки и для него формируются требования.

Управление безопасностью ОВИ от природных и техногенных опасностей ведущих к возникновению ЧС основывается на понятии риск. Однако создание методик, реализующих данный подход, сопряжено с необходимостью решения нескольких

1 Российская Федерация. О реализации планов (программ) строительства и развития Вооруженных Сил Российской Федерации, других войск, воинских формирований и органов и модернизации оборонно-промышленного комплекса. Указ Президента Российской Федерации № 603 от 07.05.2012 г URL: http://graph.document.kremlin.ru (Дата обращения 04.07.2017).

2 Государственный доклад «О состоянии защиты населения и территорий Российской Федерации от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера в -2016 гг.». М.: МЧС России; ФГБУ ВНИИ ГОЧС (ФЦ), 2017.

взаимосвязанных задач, включающих установление области применения, оценку и анализ риска3.

Реализация такого подхода для критически важных иерархических структур с позиции пространственно-локализованных объектов представлена в работе [4].

Методики оценки и анализа риска, как правило, создаются для конкретных объектов и не являются универсальными. Они не могут охватить всего многообразия существующих систем безопасности хранения боеприпасов, вооружения, военной и специальной техники. Так, например, в местности расположения объектов хранения боеприпасов возможен ураган (скорость ветра 25 м/с), последствия которого трансформируются в виде обесточивания объекта из-за аварий на линиях электропередач и завалов деревьев на технической территории. Данное природное явление не повлечет за собой разрушений мест хранения боеприпасов, не вызовет пожара на технической территории. Ущерб от стихийного бедствия будет связан с восстановительными работами на линиях электропередач (за пределами территории хранения боеприпасов) и расчисткой технической территории от упавших деревьев. А возможный ущерб может составить сотни тысяч рублей [5].

Расмотрим возможный сценарий воздействия чрезвычайных ситуаций природного характера в местах хранения боеприпасов. В районах мест хранения боеприпасов из-за засушливой или жаркой погоды могут возникнуть очаги возгорания. Из-за сильных ветров верховой пожар, двигаясь широким фронтом, переходит с запретного района и запретной зоны на техническую территорию и через 15...20

мин после заноса огня на техническую территорию начинают гореть открытые площадки с боеприпасами. После первоначального взрыва (горение) взрывчатых веществ, порохов, как в составе боеприпаса, так и хранящихся отдельно, происходит разбрасывание горящих и обладающих высокой способностью к воспламенению материалов—инициирующих источников и дальнейшее распространение пожара. Это требует вывода людей и техники на безопасное расстояние, эвакуацию жителей жилого городка, где живет обслуживающий персонал мест хранения боеприпасов из-за того, что пожар может принять неуправляемый характер. В течение последующих суток пожарами и взрывами боеприпасов уничтожаются все существующие открытые площадки, навесы, деревянные и металлические хранилища, большинство кирпичных и бетонных хранилищ. На административно-хозяйственной территории возможно разрушения жилых и административных зданий за счет действия ударной волны при взрыве (в массе) мест хранения боеприпасов и падения реактивных снарядов.

Кроме того, источниками нарушения безопасности эксплуатации ОВИ являются техногенные аварии и катастрофы, а также ошибочная эксплуатация машин, оборудования, компьютеров, программных средств и действия обслуживающего персонала. В совокупности это формирует интегрированный риск возникновения ЧС на ОВИ, указывает на нерешенность проблемы анализа уровня опасности на основе интегрированного риска и диктует необходимость разработку методологии количественной его оценки (рис. 1).

Рис. 1. Последствия чрезвычайного происшествия на 102 арсенале Центрального военного округа (2011 г) Источник: Сетевое издание «РИА Новости» URL: http: ria.ru — (Дата обращения 27.02.2017).

5 ГОСТ Р ИСО/МЭК 31000-2010. Менеджмент риска. Принципы и руководство. М.: Стандартинформ, 2011. 28 с.

Модель управления интегральным риском

Основной функцией ОВИ является обеспечение обороны и безопасности Российской Федерации. Обобщенным показателем, характеризующим качество функционирования ОВИ, является ее эффективность. Под эффективностью функционирования ОВИ понимается создание условий для поддержания постоянной боевой готовности войск (сил), достижения их высокой мобильности и живучести, а также бесперебойное и всестороннее их обеспечение в повседневной деятельности и в ходе ведения военных (боевых) действий [6].

Окружающую среду целесообразно охарактеризовать как совокупность факторов, являющихся внешними к ОВИ, которые непосредственно или косвенно оказывают негативное воздействие на функционирование ОВИ.

Описание модели

Количественная оценка опасности природного или техногенного характера характеризуется риском R, который определяется как произведение вероятности Р неблагоприятного события (авария, катастрофа и др.) и ожидаемого ущерба У. Следует ввести понятие интегрального риска нарушения функционирования ОВИ. Этот показатель отражает потенциальную опасность нарушения функционирования ОВИ, выраженного в виде функции [7-9]:

где:

Р.—вероятность проявления /-го опасного техногенного (природного) события;

У. —материальный ущерб /-го события (выражается в денежном эквиваленте).

Риск от одного опасного явления целесообразно называть частным, а от нескольких явлений—интегральным. Одновременно риск, как и ущерб, проявляются в прямом и в опосредованном состоянии через другие события. Например, оползень, который смещает автомобильную дорогу, представляет прямой риск для движущихся по ней военнослужащих и военной или специальной техники. Вызванное этим событием неприбытие военнослужащих (непоставка материальных средств) в воинскую часть обусловливает косвенный риск первого уровня, связанный с ограничениями в выполнении боевых задач. Это, в свою очередь, может сказаться на решении смежных задач, что приведет к косвенным рискам потерь второго и более низких порядков. Поэтому при одновременной оценке прямых и косвенных потерь следует учитывать интегральный риск, уточняя при этом глубину его учета.

По происхождению риск, влияющий на функционирование ОВИ, целесообразно зафиксировать в вещественной (материальной), экономической,

социальной и экологической сферах. При этом социальный риск, влияющий на функционирование ОВИ возможно разделить на две основные группы: полный (непосредственно социальный) и индивидуальный (первого и второго рода). Индивидуальный риск первого рода—это риск пострадать (погибнуть, получить ранение и т.п.) от определенного воздействия техногенного и природного процесса в зоне возможного поражения, а второго рода (риск 4)—присутствует для конкретного члена этой группы. В совокупности интегрированный риск (техногенного и природного характера) можно представить в виде вектора, содержащего материальную (тм), экономическую (тэ), социальную ^^ и экологическую (тк) составляющую, влияющие на функционирование ОВИ, т.е.:

Ях = Ям + Я + Яг + як

При рассмотрении интегрального риска как некоторой временной функции от двух определяющих параметров—вероятности Р(Г) возникновения опасности и ущерба У(Г) от нее, также имеющего вероятностную природу,—получаем следующее выражение.

Ry(t)=/к [рФ, гт

или учитывая

Ry(t)=/к т (0, тэ«), тМ Rк (0].

Данное выражение является математической моделью интегрированного риска, влияющего на функционирование ОВИ, которая обеспечивает методическую основу для прогнозирования и разработку мероприятий по снижению его уровня до приемлемого уровня. Поскольку действия, осуществляемые для выполнения поставленной цели, направлены на достижение нормативного значения тг(0, то в целом данную функцию можно рассматривать как элемент управления интегральным риском. Алгоритм модели анализа и управления интегральным риском ОВИ представлен на рис. 2.

Этапы оценки интегрированного риска ОВИ

На первом этапе формируется структурно-морфологическая модель системы: «Человек - Объект военной инфраструктуры - Среда» (Ч-ОВИ - С), и проводится ее формализация модели. Использование системного подхода позволяет выделить составные части ОВИ (компоненты) для описания их свойств и установить взаимосвязи. На этом этапе вводятся параметры, количественно отражающие свойства ОВИ. В дальнейшем обосновываются показатели, характеризующие все составляющие эффективности функционирования ОВИ в рамках теории рисков. Формулируются также цели анализа интегрированного

Рис. 2. Алгоритм модели управления интегральным риском от угроз природного и техногенного характера на объектах

военной инфраструктуры

риска. Определяются и классифицируются источники потенциальных опасностей для ОВИ. Дается описание условий окружающей среды, подразделяя ее на внутреннюю

и внешнюю, включая правовые, организационные и экономические факторы, опосредованно влияющие на эффективность функционирования ОВИ. Классифицируются факторы, характеризующие среду, различая при этом детерминистические, вероятностные

и неопределенные. В заключение формулируется общая задача оптимизации и ее математическая постановка.

На втором этапе осуществляется систематизация, идентификация техногенных и природных опасностей ОВИ, и проводится негативная оценка их последствий. Все виды опасностей модели (Ч - ОВИ - С) определяются и систематизируются.

Третий этап предполагает проведение анализа интегрального риска. Его целью является прогнозирование ущерба (потерь), который может быть причинен ОВИ, человеку, окружающей среде и обществу в целом от угроз природного и техногенного характера. Ущерб рассматривается как результат причинно-следственных факторов. При оценке риска рекомендуется использование системно-целевого подхода, базирующегося на общей теории систем [9].

Четвертый этап включает моделирование системы (Ч - ОВИ - С). Этот этап включает учет существенных факторов, которые определяют возникновение и последствия опасностей на ОВИ, составление смысловых моделей и их формализацию на основе диаграмм причинно-следственных связей (деревья событий и исходов) [10].

На пятом этапе, для оценки вероятности идентифицированных техногенных (природных) опасностей ОВИ, необходимо провести частотный анализ. Этот анализ основан на положениях теории вероятностей и элементов математической статистики.

Для оценки полученных частот техногенных опасностей ОВИ целесообразно использовать следующие подходы:

статистический (сбор, обработка и анализ ретроспективных данных об опасных техногенных событиях);

экспертный (привлечение специалистов для сравнительного качественного или количественного ранжирования каждой идентифицированной опасности);

математический (необходимо использовать теорию нечетких множеств [11,12], так как это позволяет достоверно производить ранжировку и оценить факторы по определенным критериям).

На шестом этапе анализируются последствия (исходы). Этот этап направлен на оценку ущербов (потерь), вызванных простоем технологического оборудования и невыпуском оборонной продукции, перерывами в поставках материально-технических средств военным потребителям, издержками вследствие возникших аварий и отказов на ОВИ, травматизмом людей с летальным или тяжелым исходом (потерей трудоспособности) и др.

Седьмой этап включает процедуру вычисления, оценки и сопоставления риска. При этом следует различать виды рисков от воздействия угроз природного и техногенного характера на ОВИ. Все риски могут быть определены статистическим либо вероятностным (с помощью математического моделирования) методом. А сопоставлением полученных

расчетных значений интегрального риска с приемлемым производится на основе установленных нормативов.

Заключительным (восьмым) этапом является обработка риска, описываемая процессом выбора и реализации мероприятий, обеспечивающих изменение риска (уменьшение, предотвращение). Контур управления риском состоит в мониторинге, идентификации и осуществлении обоснованных мероприятий, направленных на получение допустимого риска. Для определения, является ли риск допустимым, рассматривается его значение, оставшееся после выполнения процедуры обработки риска. Если риск не является приемлемым, то рассматриваются действия, направленные на снижение или предотвращение риска. Мониторинг риска должен быть непрерывным на всех этапах, включая проектирование, эксплуатацию и реконструкцию ОВИ. Мониторинг риска должен быть непрерывным на всех этапах, включая проектирование, эксплуатацию и реконструкцию ОВИ.

Для оценки полученных частот техногенных опасностей ОВИ целесообразно использовать следующие подходы:

статистический (сбор, обработка и анализ ретроспективных данных об опасных техногенных событиях);

экспертный (привлечение специалистов для сравнительного качественного или количественного ранжирования каждой идентифицированной опасности);

математический (необходимо использовать теорию нечетких множеств [11, 12], так как это позволяет достоверно производить ранжировку и оценить факторы по определенным критериям).

Выводы

1. Необходимость снижения числа аварий, влияющих на функционирование ОВИ, делает актуальной проблему комплексного анализа уровня техногенной и природной опасности, выраженной через понятие интегрированного риска.

2. Обоснована модель определения интегрального риска, влияющего на функционирование объектов военной инфраструктуры, на основе обеспечения мониторинга информации по установлению техногенных (в том числе и природных) опасностей на объектах военной инфраструктуры и их количественных оценок.

3. Оценка интегрального риска R, влияющего на функционирование ОВИ, включает ущерб от опасного техногенного (природного) события и вероятность его возникновения, учитывающий материальную, экономическую, социальную и экологическую составляющие.

4. Разработанная модель управления уровнем интегрального риска, влияющая на функционирование ОВИ и его количественных оценок, позволяет оценивать ущербы и проводить разработку мероприятий по снижению его уровня.

Литература

1. Буренок В. М. Теория и практика планирования управления развитием вооружения / В. М. Буренок, В. М. Ляпунов, В. И. Мудров. М.: Вооружение. Политика. Конверсия, 2004. 419 с.

2. Козин М. Н., Бардулин Е. Н. К вопросу о влиянии чрезвычайных ситуаций техногенного и природного характера на военно-экономическую безопасность // Вооружение и экономика. 2015. № 1 (30). С. 74-82.

3. Кузьмин А. П. Оценка и прогнозирование техногенного риска // Вестник Курганского государственного университета. Серия: Технические науки. 2005. № 2. С. 226-230.

4. Кононов А. А., Черныш К. В., Гуревич Д. С., Поликарпов А. К. Оценка рисков в иерархических структурах критически важных объектов // Труды иСа РАН / Под ред. Д. С. Черешкина. М.: ЛЕНАНД, 2010. Т. 52. С. 5-15.

5. Максимова Т. В., Петров Д. С., Шуйский В. Ф., Львутина Н. В., Нестеренко Е. Г. Некоторые аспекты анализа техногенного экологического риска // Горный информационно-аналитический бюллетень (науч.-тех. ж-л). 2004. № 12. С. 128-133.

6. Марухленко А. Л., Марухленко С. Л. Математическая модель системного подхода для оценки риска техногенных аварий // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Управление, вычислительная техника, информатика. Медицинское приборостроение. 2013. № 2. С. 60-64.

7. Мусаев В. К. Анализ риска в безопасности населения и территорий объектов экономики от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера // Проблемы безопасности российского общества. 2012. № 3. С. 32-37.

8. Никольский О. К., Черкасова Н. И. Алгоритм управления рисками сельских электрических сетей // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2013. № 7 (105). С. 8690.

9. Браун Д. Б. Анализ и разработка систем обеспечения техники безопасности: пер. с англ. М.: Машиностроение, 1979. 359 с.

10. Вентцель Е. С. Исследование операций. Задачи, принципы, методология. М.: Наука, 1980. 208 с.

11. Борисов А. Н., Крумберг О. А., Федоров И. П. Принятие решений на основе нечеткой логики. Примеры использования. Рига: Зинатне, 1990. 184 с.

12. Жильцова Ю. В. Использование треугольных нечетких чисел для инвестиционных расчетов в условиях неопределенности // Вестник Нижегородского университета им. Н. И. Лобачевского. 2011. № 5. С. 223-226.

Сведения об авторах

Бардулин Евгений Николаевич: к. э. н, проф., Санкт-Петербургский университет Государственной противопожарной службы МЧС России, нач. каф. 196105, Санкт-Петербург, Московский проспект, 149. е-таИ: bardulin@mail.ru SPIN-код — 5014-4683.

Авдотьин Владимир Петрович: к. т. н., доц., ФГАОУ ВО

«Российский университет дружбы народов», зам. директ.

департ. техносферной безопасности.

117198, Москва, ул. Миклухо-Маклая, 6.

е-mail: avdotinvp@mail.ru

SPIN code — 9238-3014.

Козин Михаил Николаевич: д. э. н., проф., ФКУ Научно-исследовательский институт Федеральной службы исполнения наказаний Российской Федерации, г. н. с. 119991, Москва, Житная ул., 14. е-mail: kozin-volsk@mail.ru SPIN-код — 4499-3284.

Носов Владимир Владимирович: д. э. н., доц., ФГАОУ ВО «Российский университет дружбы народов», проф. 117198, Москва, ул. Миклухо-Маклая, 6. е-mail: novla@list.ru SPIN-код — 8267-1497.

Information about authors

Bardulin Evgeniy Nikolaevich: Cand. Prof., St. Petersburg University of the State Fire Service of EMERCOM of Russia, Head of the Department.

149 Moscow Avenue, St. Petersburg, 196105, Russia. e-mail: bardulin@mail.ru. SPIN-scientific — 5014-4683.

Avdotin Vladimir Petrovich: Cand. Prof., Assistant Prof., Peoples' Friendship University of Russia, Deputy Director of the Department of Technosphere Security. 6 Miklouho-Maclay str., Moscow, 117198, Russia. e-mail: avdotinvp@mail.ru SPIN-scientific — 9238-3014.

Kozin Mikhail Nikolayevich: Doctor of Economic Sciences, Prof., Research Institute of the Federal Penitentiary Service of the Russian Federation, Chief Researcher. 14 Zhitnyaya st., Moscow, 119991, Russia. e-mail: kozin-volsk@mail.ru SPIN-scientific — 4499-3284.

Nosov Vladimir Vladimirovich: Doctor of Economic Sciences, Assistant Prof., Peoples' Friendship University of Russia, Prof. 6 Miklouho-Maclay str., Moscow, 117198, Russia. e-mail: novla@list.ru SPIN-scientific — 8267-1497.

Издания ФГБУ ВНИИ ГОЧС

Авторы, название URL

Верескун А.В. и др. Комплексное исследование влияния рисков природных и техногенных чрезвычайных ситуаций на безопасность жизнедеятельности населения Республики Крым и г. Севастополя. Монография http://elibrary.ru/item.asp?id=24142485

Пучков В.А. и др. Настольная книга руководителя гражданской обороны. Издание 2-е, актуализированное и дополненное http://elibrary.ru/item.asp?id=24401975

Акимов В.А. и др. Глобальная и национальные стратегии управления рисками катастроф и стихийных бедствий. XX Международная научно-практическая конференция по проблемам защиты населения и территорий от чрезвычайных ситуаций. Тезисы докладов http://elibrary.ru/item.asp?id=23536402

Афанасьева Е.В. и др. Информационно-аналитический бюллетень об организации деятельности территориальных органов МЧС России в области реагирования пожарно-спасательных подразделений на дорожно-транспортные происшествия в субъектах Российской Федерации в I полугодии 2015 года http://elibrary.ru/item.asp?id=23879184

Шаерман А.В. и др. Проведение спасательных работ при дорожно-транспортных происшествиях. Монография http://elibrary.ru/item.asp?id=23668786