ЦЕЛЕПОЛАГАНИЕ В АППАРАТНО-ПРОГРАММНОМ КОМПЛЕКСЕ "БЕЗОПАСНЫЙ ГОРОД": ЗАДАЧИ И РЕАЛИИ

УДК 614.8

Целеполагание в аппаратно-программном комплексе «Безопасный город»: задачи и реалии

ISSN 1996-8493

© Технологии гражданской безопасности, 2020

A.A. Зацаринный, А.П. Сучков

Аннотация

Осуществлен анализ концептуальных подходов к созданию аппаратно-программного комплекса (АПК) «Безопасный город» с позиций обоснованного целеполагания в рамках модели систем ситуационного управления. Учтено, что в принятой Концепции построения и развития аппаратно-программного комплекса «Безопасный город» не в полной мере обеспечивается возможность формирования системы целевых показателей. При анализе ряда ТЗ на разработку региональных АПК отмечено отсутствие реализации положений Концепции в части целевых критериев и показателей (раздел VIII). Выявлено отсутствие учета событий, связанных с процессами предупреждения возникновения Чс. Предпринята попытка сформулировать рекомендации по устранению недостатков, допущенных в Концепции.

Ключевые слова: АПК «Безопасный город»; ситуационное управление; целеполагание; оценка ущерба.

Goal Setting in the Hardware and Software Complex "Safe city": Tasks and Realities

ISSN 1996-8493

© Civil Security Technology, 2020

A. Zatsarinny, A. Suchkov

Abstract

The analysis of conceptual approaches to the creation of hardware and software complex "Safe city" from the position of reasonable goal-setting within the framework of the situational management systems model is carried out. It is taken into account that the adopted Concept of hardware and software complex does not provide the possibility of forming the target indicators. When analyzing the number of technical specifications for the development of regional hardware and software complexes, the lack of implementation of the Concept provisions in terms of target criteria and indicators (section VIII) is shown. There was no accounting for events related to the processes of emergency prevention. An attempt is made to formulate recommendations to address the shortcomings of the Concept.

Key words: hardware and software complex "Safe city"; situation management; goal setting; damage assessment.

21.05.2020

Введение

В Стратегии национальной безопасности Российской Федерации [Указ Президента Российской Федерации от 31 декабря 2015 года № 683] в качестве одного из направлений отмечено развитие единой государственной системы предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций, ее территориальных и функциональных подсистем. А в Стратегии научно-технологического развития Российской Федерации [Указ Президента Российской Федерации от 1 декабря 2016 года № 642] одним из приоритетных направлений определено «...противодействие техногенным, биогенным, социокультурным угрозам, терроризму и идеологическому экстремизму...».

Таким образом, в указанных документах подчеркивается актуальность развития концепции и программы работ «Безопасный город», определяющих совокупность: функциональных и технических требований к аппаратно-программным средствам; нормативных правовых актов и регламентов межведомственного взаимодействия, направленных на противодействие угрозам общественной безопасности, правопорядку и безопасности среды обитания, формирующих вместе с действующими федеральными системами обеспечения безопасности интеллектуальную многоуровневую систему управления безопасностью субъекта Российской Федерации в целом и муниципального образования в частности за счет прогнозирования, реагирования, мониторинга и предупреждения возможных угроз, а также контроля устранения последствий чрезвычайных ситуаций (ЧС) [Распоряжение Правительства РФ от 03.12.2014 № 2446-р «Об утверждении Концепции построения и развития аппаратно-программного комплекса «Безопасный город»].

Концепция построения и развития аппаратно-программного комплекса «Безопасный город» (далее — Концепция) предполагает «создание систем ситуационного анализа причин дестабилизации обстановки и прогнозирования существующих и потенциальных угроз для обеспечения безопасности населения муниципального образования».

Данная постановка задачи требует применения методов ситуационного управления и ситуационного анализа с использованием средств цифровой платформы, обеспечивающих процессы поддержки принятия решений в режиме реального времени и опирающихся на такие ключевые понятия, как: событие, ситуация, угроза, управление [1].

Событием называется изменение состояния объектов контролируемого пространства.

Ситуация определяется состоянием взаимосвязанных элементов обстановки в контролируемом пространстве; изменения обстановки определяются событиями, образующими некоторые разворачивающиеся во времени, наблюдаемые и регистрируемые потоки. При этом под «управлением» понимается целенаправленное воздействие органа управления на подчиненные ему или взаимодействующие элементы обстановки (ресурсы).

Под «угрозой» в процессах управления понимается ситуация или совокупность ситуаций, развитие которых противоречит целям управления и отдаляет текущее состояние от целевого.

Процесс установления и формализации целей называется целеполаганием. Согласно общим принципам целеполагания в системах управления формулируемые цели должны быть конкретными, измеримыми, достижимыми, обеспеченными ресурсами и привязанными ко времени [1]. Это предполагает формирование многоуровневой системы целевых показателей (ЦП) системы управления и определение критериев оценки ЦП всех уровней (пороговые значения и временная привязка), планирование и учет динамических целей.

Понятие ситуационного анализа используется в процессах управления, когда возникает необходимость выработки управленческих решений в режиме реального времени в условиях сложной обстановки, складывающейся в отношении контролируемых объектов. Ситуационный анализ обеспечивает на основе событийного мониторинга обстановки: идентификацию ситуаций (угроз); слежение за состоянием ситуаций; прогноз сценариев их развития, а также поддержку процесса выработки управляющих воздействий для достижения целевой ситуации (нормализация ситуации).

Данный подход в течение ряда лет развивался и реа-лизовывался в ФИЦ «Информатика и управление» РАН в ходе фундаментальных и прикладных исследований, а также при разработке больших территориально распределенных информационно-аналитических ситуационных систем [2, 3].

В [4] обоснована циклическая функциональная модель систем ситуационного управления, включающая пять стадий: целеполагание, мониторинг, анализ, решение, действие. Модель позволяет: формировать полнофункциональные требования к системам ситуационного управления; осуществлять экспертизу технических заданий (ТЗ) и проектных решений по их реализации.

В [1] определена схема построения системы ситуационного управления, представляющая собой последовательность следующих действий:

1. На основе анализа учитываемых угроз формирование системы измеримых целевых показателей (ЦП).

2. Создание средств задания целевых значений ЦП и времени их достижения (система планирования).

3. Определение наборов наблюдаемых или оцениваемых параметров контролируемого пространства, на основе которых вычисляются значения ЦП.

4. Определение источников данных и технологий мониторинга указанных параметров.

5. Анализ существующих управляющих воздействий в системе управления (сил, средств, ресурсов и т. п.) и их влияние на наблюдаемые параметры ЦП, создание моделей зависимостей.

6. Определение методов поддержки процессов поддержки принятия решений на основе анализа зависимостей ЦП от применяемых управляющих воздействий, разработка сценариев реагирования для штатных ситуаций.

7. Определение средств и технологий реализации и контроля исполнения принимаемых решений.

Проанализированы концептуальные подходы к созданию АПК «Безопасный город» с позиций обоснованного целеполагания в рамках модели систем ситуационного управления, а также с учетом того, что в принятой Концепции в полной мере не обеспечивается возможность формирования системы целевых показателей АПК «Безопасный город». Анализ ряда ТЗ на разработку региональных АПК показал практически полное отсутствие реализации положений Концепции в части целевых критериев и показателей (раздел VIII), а также отсутствие учета событий, связанных с процессами предупреждения возникновения ЧС.

Предпринята попытка сформулировать ряд рекомендаций по устранению приведенных недостатков Концепции.

Концептуальные положения целеполагания

В Концепции определено восемь основных групп угроз:

природные явления или процессы, которые могут привести к возникновению чрезвычайных ситуаций (ЧС), а также к нарушению жизнедеятельности населения (опасные геофизические, геологические, метеорологические явления, гидрологические явления);

техногенные опасные ситуации, спровоцированные хозяйственной деятельностью человека, имеющие вредное физическое, химическое и механическое воздействия на население и среду обитания;

биолого-социальные ситуации, возникшие на определенной территории, когда нарушаются нормальные условия жизнедеятельности людей, существования сельскохозяйственных животных и произрастания растений, возникает угроза жизни и здоровью людей, широкого распространения инфекционных болезней, потерь сельскохозяйственных животных;

экологические ситуации, обусловленные критическим состоянием атмосферного воздуха, воды и почв;

ситуации, связанные с безопасностью на транспорте (терроризм, преступность, происшествия и аварии);

конфликтные ситуации, при которых возможны: возникновение социальных взрывов, криминогенных и террористических угроз; эскалация экстремистской деятельности; разжигание национальных и религиозных конфликтов и др.;

ситуации, связанные с киберпреступностью и информационной войной;

управленческие (операционные) риски и ситуации, грозящие нарушением жизнедеятельности населения ввиду низкой эффективности контроля и взаимодействия оперативных служб, государственных органов исполнительной власти.

Эти группы далее конкретизированы в виде более 70 угроз, также являющихся комплексными и требующими декомпозиции.

Состояние каждой угрозы должен отражать определенный ЦП; например, такая техногенная угроза,

как «старение жилого фонда» (раздел II Концепции) может характеризоваться процентом старого жилья в общем жилом фонде. Данный ЦП рассчитывается на основе двух параметров: количество домов жилого фонда города и количество домов, признанных старым жильем. Этот ЦП может подлежать планированию, мониторингу, анализу динамики изменения, прогнозированию и в конечном счете — управлению.

После декомпозиции всех угроз, упоминаемых в Концепции, их число, вероятно, достигнет 150, и процедура формирования всех ЦП в рамках данной статьи представляется невозможной. Такая процедура принципиально необходима при формировании требований применительно к конкретному АПК «Безопасный город», особенно для правильного формирования системы целей с учетом специфических особенностей каждого АПК.

Логичным является создание ряда интегральных ЦП, составляющих иерархическую систему показателей. В Концепции приведены интегральные критерии и показатели оценки эффективности использования комплекса «Безопасный город». Однако некоторые из них являются неконкретными и декларативными (раздел VIII а) и б)), не поддаются формализации и оцифровке (например, «повышение оперативности служб экстренного реагирования» или «повышение качества системы поддержки принятия решений») и мало пригодны для применения в системе ситуационного управления. Другие показатели могут быть выражены в измеримой форме (например, «снижение времени мобилизации человеческих ресурсов и техники» или «снижение количества жертв и объема ущерба при чрезвычайных ситуациях») и, несомненно, должны учитываться при формировании системы целеполагания в АПК «Безопасный город».

Основным интегральным показателем является ущерб от ЧС в его стоимостном выражении. Однако очевидно, что в Концепции и в реализованных проектах просматривается перекос в сторону мероприятий чрезвычайного реагирования в ущерб профилактике и предотвращению ЧС. Это указывает на необходимость корректировки системы целеполагания всего проекта АПК «Безопасный город», что вполне возможно при наличии в системе угроз Концепции перечня косвенных угроз, не связанных напрямую с ЧС. К таким следует отнести, например, угрозы, связанные с:

старением жилого фонда, инженерной инфраструктуры;

снижением надежности и устойчивости энергоснабжения;

перегруженностью магистральных инженерных сетей канализации и полей фильтрации; дефицитом источников теплоснабжения; несвоевременной и некачественной уборкой улиц; нарушением порядка утилизации производственных и бытовых отходов;

воздействием внешних факторов на качество питьевой воды;

несоответствием дорожного покрытия требованиям безопасности автомобильных перевозок и т. п.

Рис. Иерархия целевых показателей АПК «Безопасный город»

Для реализации полноценной системы целепо-лагания необходимо ввести блок ЦП, отражающих мероприятия по профилактике и предотвращению ЧС. Во-первых, это учет не только реального, но и предотвращенного ущерба от ЧС (см. рисунок).

Во-вторых, это учет влияния мероприятий не только по реагированию и ликвидации последствий ЧС, но и важнейших процессов предупреждения и профилактики ЧС.

Таким образом, блок расчета основных ЦП распадается на три составляющие: показатели и критерии по предотвращению ЧС, по реагированию на ЧС и по ликвидации последствий ЧС. В обозначениях на рисунке формулы расчета ЦП выглядят так:

! =£ р^ (1 - щ ЕЦ ш.,, 2 =Х ри^ ои.

Если имеется набор ЦП, то планирование осуществляется путем задания их целевых значений в определенные временные отрезки, на которые разбит планируемый период:

ЦЦ (15)еЦ(15)5 = 1,...,Б,

где & — целевое множество для ЦП ЦП. в моменты времени t. Целевое множество определяется либо в виде конкретного числа, либо интервалом чисел. Так как по определению t измеримые, то они являются функциями от совокупности наблюдаемых и оцениваемых в процессе мониторинга параметровр к = 1,., К:

ЦП = Др.).

Так, для Ои. параметрами являются факторы, обеспечивающие быстроту и эффективность реагирования на ЧС. Для Яи. параметрами являются вложенные ресурсы в преодоление косвенных угроз. Например,

процент старого жилья будет уменьшаться при его замене на новое жилье.

Целесообразное управление АПК осуществляется с использованием ресурсов системы (финансовых, технических, трудовых и пр.) и их воздействием на значения ЦП. Управляющие, целенаправленно выделяемые ресурсы r. рассматриваются как факторы влияния на значения параметров ЦП.

В общем виде задачу управления ЦП можно сформулировать следующим образом:

1 = f (pi к (ОН mrin fi-

2 = f2 (К (П т}П f2 "

Одной из главных проблем такой системы целе-полагания является оценка потенциального ущерба от определенной угрозы. Для прогноза ущерба могут быть использованы показатели риска, обусловленного возможностью причинения ущерба в результате реализации угрозы ЧС техногенного, природного или террористического характера.

При известной функции распределения и ущерба риск от ЧС оценивается математическим ожиданием ущерба за интервал времени At [8]:

PUi [W, At] = a4C (At)W = X"¡=1 ачс/ (At)W~,

где:_ ю ^

W wf ( w~)dw — средний ущерб от ЧС;

- Г w4Cj / \

W = I wf (w)dw — средний ущерб от ЧС j-го

' w4Cj—

класса по степени тяжести;

a4C(At) = h4CAt — математическое ожидание числа ЧС за интервал времени At;

АЧС — повторяемость ЧС j-го класса по степени тяжести;

Пример формирования частот в ТЗ на АПК

Таблица

Наименование риска Показатель риска Временные показатели риска

Риск возникновения аварии на системе теплоснабжения Повышенный — 10-3 октябрь-март

Риск возникновения аварии на системе водоснабжения Повышенный — 10-3 октябрь-март

Риск возникновения аварии на электросетях Повышенный — 10-3 январь-декабрь

Риск возникновения аварии на канализационных сетях Приемлемый — 10-4 январь-декабрь

Риск возникновения техногенного пожара Повышенный — 10-3 январь-декабрь

Риск возникновения гидродинамической аварии Приемлемый — 10-4 март-июнь

Риск возникновения аварии на химически опасном объекте Повышенный — 10-3 январь-декабрь

f= Р (Ш^) — функция распределения величины ущерба Ш.

Как указано в [5], вследствие пока недостаточного объема зафиксированных статистических данных по ущербу от ЧС техногенного, природного или террористического характера вид функций распределения f (м>) пока не установлен. Однако требования по сбору релевантных статистических данных для региональных АПК не предъявляются. Поэтому средний ущерб от ЧС можно установить по существующим данным частот как математическое ожидание потенциального ущерба от угрозы. Оно определяется по формуле:

Ри,=р . Я,

где:

р — вероятность наступления чрезвычайной ситуации (частота аварий, катастроф) за год;

Я — потенциальный ущерб от чрезвычайной ситуации.

Как показал анализ ТЗ на АПК «Безопасный город», частота возникновения ЧС оценивается при формировании требований на основе анализа существующей в регионах статистики ЧС (пример, см. таблицу), называя их показателями риска. Правда, не совсем ясно, почему встречается только две градации частоты: один на десять тысяч (приемлемый риск) и один на тысячу (повышенный риск). Хотя грубой оценки потенциального риска достаточно для вычисления предотвращенного риска и управления целевыми показателями (планирование, анализ динамики, управление).

Мониторинг и анализ данных

Подсистема мониторинга обеспечивает сбор и обработку данных, поступающих от систем мониторинга, с целью обеспечения прогнозирования, мониторинга угроз природного, техногенного, биолого-социального, экологического характера на территории муниципального образования. Подсистема осуществляет сбор, обработку и консолидацию данных о текущей обстановке на территориях муниципальных образований, получаемых из различных источников информации муниципального и регионального уровней (систем мониторинга и контроля, оконечных устройств, дежурных

служб, голосовых и текстовых сообщений от населения и организаций).

Подсистема мониторинга типового АПК включает в свой состав следующие функциональные компоненты: приема и обработки обращений о возможном ЧС; мониторинга параметров окружающей среды; видеомониторинга и видеоанализа; мониторинга систем ЖКХ; контроля пожарной сигнализации; мониторинга транспортных средств. Однако следует отметить, что перечень контролируемых событий во всех ТЗ на АПК не содержит компоненты угроз, содержащихся в Концепции, учет и нейтрализация которых позволяет снижать возможный ущерб (ЦП раздела VIII в) и д)), что не позволяет оценить предотвращенный ущерб и реализовать цели системы управления.

Таким образом, исключение из ТЗ важнейших элементов целеполагания ведет к существенному сужению перечня объектов мониторинга и к исключению из разработки важных задач, связанных с предотвращением ЧС и оценкой эффективности Системы в целом.

Первичной задачей ситуационного анализа является определение типа ситуации. Обычно они подразделяются на: штатные (известен алгоритм нормализации); нештатные (известного алгоритма нет); кризисные (выходящие за пределы зоны ответственности органа управления). В требованиях на АПК решение возлагается на дежурную службу, у которой есть набор сценариев действий по штатным ситуациям. Однако алгоритм действий по нештатным и кризисным ситуациям отсутствует. Хотя такие ситуации обычно подвергаются декомпозиции (разбиению) до тех пор, пока не будет получен набор штатных ситуаций, так что подготовка алгоритма возможна. Алгоритм нормализации кризисной ситуации заключается в реализации информационного обеспечения групп экспертов по выработке вариантов решений.

Перечень аналитических задач в соответствии с Концепцией и Методическими указаниями не ограничивается прогнозированием ЧС. Отсутствует анализ динамики целевых показателей и критериев эффективности Системы, заданных Концепцией, а также инструменты управления этими показателями у руководителей разных уровней.

Заключение

1. Концепция построения и развития аппаратно-

программного комплекса «Безопасный город» требует установления обязательного порядка целеполагания с учетом причиненного и предотвращенного ущерба, а также конкретизации и цифровизации всех критериев и показателей.

2. Создаваемые системы ситуационного управления должны быть обеспечены подсистемами по планированию и контролю за изменениями ЦП, связанными с предупреждением ЧС и уменьшением ущерба от них.

3. Перечни контролируемых событий должны включать угрозы, учет и нейтрализация которых позволяют

управлять процессами уменьшения возможного ущерба (ЦП разделоа VIII в) и д) Концепции).

4. Необходимо регламентировать сбор региональных статистических данных для установления функции распределения величины ущерба от ЧС.

5. Алгоритмы действий дежурных служб следует дополнить порядком реагирования на нештатные и кризисные ситуации.

6. Аналитическая подсистема должна обеспечивать анализ динамики целевых показателей и критериев эффективности Системы, заданных Концепцией. Необходимы технологические инструменты визуализации и управления этими показателями для руководителей разных уровней.

Литература

1. Зацаринный А. А., Сучков А. П. Системотехнические подходы к созданию системы поддержки принятия решений на основе ситуационного анализа // Информатика и ее применения. 2016. Т. 10. Вып. 4. С. 105-113.

2. Зацаринный А. А., Сучков А. П., Козлов С. В. Особенности проектирования и функционирования системы ситуационных центров // Системы высокой доступности. 2012. Т. 8. № 1. С. 1221.

3. Босов А. В., Зацаринный А. А., Сучков А. П. Некоторые общие подходы к формированию функциональных требований к ситуационным центрам и их реализации // Системы и средства информатики. М.: ИПИ РАН, 2010. Вып. 20. № 3. С. 98-125.

4. Сучков А.П. Полнофункциональный процессный подход к реализации систем ситуационного управления // Системы и средства информатики. 2017. Т. 27. № 1. С. 86-100.

5. Единая межведомственная методика оценки ущерба от чрезвычайных ситуаций техногенного, природного и террористического характера, а также классификации и учета чрезвычайных ситуаций. М.: ФГУ ВНИИ ГОЧС (ФЦ), 2004.

Сведения об авторах

Зацаринный Александр Алексеевич: д. т. н., проф., Федеральный исследовательский центр «Информатика и управление» РАН, зам. директора. 119333, Москва, ул. Вавилова, 44, корп. 2. e-mail: azatsarinny@ipiran.ru

Сучков Александр Павлович: д. т. н., Федеральный исследовательский центр «Информатика и управление» РАН, в. н. с.

119333, Москва, ул. Вавилова, 44, корп. 2. e-mail: apsuchkov@mail.ru

Information about authors

Zatsarinny Alexander A.: Doctor of Science in Technology, Prof., Federal Research Center "Computer Sciences and Control" of the Russian Academy of Sciences, Deputy Director. 44-2, Vavilov str., Moscow, 119333, Russia. e-mail: azatsarinny@ipiran.ru

Suchkov Alexander P.: Doctor of Science in Technology, Federal Research Center "Computer Science and Control" of the Russian Academy of Sciences, Leading Scientist. 44-2, Vavilov str., Moscow, 119333, Russia. e-mail: apsuchkov@mail.ru

Издания ФГБУ ВНИИ ГОЧС

Авторы, название URL

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 2014 году http://elibrary.ru/item.asp?id=23508058

Афанасьева Е.В. и др. Основные направления совершенствования деятельности МЧС России в области ликвидации последствий дорожно-транспортных происшествий на современном этапе. Научно-методический труд http://elibrary.ru/item.asp?id=23508042

Степанов В.Я. Огнеборцы нашего времени. Сер. Витязи спасения МПВО-ГО-МЧС России http://elibrary.ru/item.asp?id=23887109

Акимов В.А. и др. Наша общая Победа http://elibrary.ru/item.asp?id=23520990

Гнатюк Ю.М. Полвека в гражданской обороне. Записки ветерана, рассказ о людях и делах гражданской обороны http://elibrary.ru/item.asp?id=23887079

Пучков В.А. и др. Гражданская защита. Энциклопедия. В 4 томах. Издание третье, переработанное и дополненное. Том I (А-И) http://elibrary.ru/item.asp?id=23586113

Пучков В.А. и др. Гражданская защита. Энциклопедия. В 4 томах. Издание третье, переработанное и дополненное. Том II (К-О) http://elibrary.ru/item.asp?id=23623287