Обоснование критериев эффективности использования высокотехнологичной техники МЧС России

УДК 614.8

Обоснование критериев эффективности использования высокотехнологичной техники МЧС России

ISSN 1996-8493

© Технологии гражданской безопасности, 2016

В.В. Овчинников, М.И. Савельев, Ю.И. Чураков, М.Ю. Курбатов, А.Э. Мозжухин

Аннотация

Обоснованы критерии эффективности использования высокотехнологичной техники (ВТТ) и оборудования, применяемых в системе МЧС России. Определены показатели и критерии эффективности использования образцов ВТТ и оборудования при ликвидации последствий ЧС.

Ключевые слова: высокотехнологичная техника и оборудование; эффективность применения; аварийно-спасательные работы; требования к проведению; оценка эффективности; критерии.

Substantiation of Criteria of Efficiency of Use of High-Tech Equipment of the EMERCOM of Russia

ISSN 1996-8493

© Civil Security Technology, 2016

V. Ovchinnikov, M. Saveliev, Y. Churakov, M. Kurbatov, A. Mozzhukhin

Abstract

The aim of the article is the substantiation of criteria of efficiency of use of high-tech machinery and equipment used in the system of EMERCOM of Russia. Identified indicators and criteria of efficiency of use of samples high-tech machinery and equipment at liquidation of consequences of emergency situations.

Key words: machinery and equipment; the effectiveness of; rescue work; to conduct requirements; efficiency mark; criteria.

Технологии гражданской безопасности, том 13, 2016, № 2

Ликвидация чрезвычайных ситуаций (ЧС), снижение при этом потерь и ущерба зависят от уровня технического оснащения спасательных формирований МЧС России. Повышение эффективности аварийно-спасательных работ (АСР) связано с созданием новых технологий, а также с комплексным применением высокотехнологичной аварийно-спасательной техники и оборудования.

К высокотехнологичной технике (ВТТ) относятся образцы, имеющие уникальную направленность, в том числе штучного исполнения, что позволяет расширить особенности применения сил и средств МЧС России в крупномасштабных ЧС. К ней относят специализированную пожарно-спасательную технику, технические средства ликвидации последствий химических аварий, проведение разминирования и уничтожения взрывоопасных предметов, спасения людей на акваториях, проведение подводных работ и другие.

В нормативных и научно-методических документах по разработке и эксплуатации высокотехнологичной техники (ВТТ) и оборудования функциональная эффективность технических средств и систем определяется как мера успешного выполнения цикла АСР или отдельной задачи в зоне ЧС за установленное (заданное) время. В качестве меры успешности применяются вероятностные показатели.

Прикладное решение данной задачи основывается на системном подходе к процессу формирования эффективности при создании ВТТ и ее связи с функциональными свойствами.

Эффективность обладает аддитивностью по отношению к свойствам ВТТ. Каждое функциональное свойство ВТТ вносит свой вклад в эффективность его применения.

Основными свойствами ВТТ, определяемыми влиянием внешних факторов ЧС, являются: производительность; надежность; мобильность; стойкость; живучесть; безопасность.

Из них явную связь с эффективностью имеют: производительность, надежность, мобильность (готовность, скорость, маневренность, проходимость и др.), эргономичность (характеристики работоспособности операторов-спасателей, приспособленность технических элементов к человеку). Если выделить эргономичность и представить интегрально как качество действий операторов-спасателей, что вполне справедливо, и включить в надежность и производительность, то основные свойства ВТТ, связанные с эффективностью, сводятся к трем свойствам: производительности, надежности, мобильности.

Совокупное влияние внешних (поражающих и др.) факторов будет сказываться через эти основные свойства. Интегральная оценка эффективности применения ВТТ будет формироваться также на основе этих свойств [1].

Если рассмотреть требования к проведению АСР, то к ним можно отнести следующие (рис. 1): организационно-технические; организационно-технологические; время оказания пострадавшим медицинской помощи; закономерность возрастания потерь в %% от затрат времени на спасение.

Отражение свойств ВТТ, внешних факторов и состояний техники и оборудования в показателях эффективности можно выразить следующим образом:

свойства, формирующие эффективность применения ВТТ и явно связанные с ней надежность, производительность должны учитываться в моделях оценки эффективности натуральными и вероятностными показателями;

свойства мобильности, оказывающие влияние на эффективность применения ВТТ опосредованно должны учитываться вероятностными показателями, характеризующими оперативность (скорость) реагирования ВТТ на ЧС;

влияние комплекса требований к технологиям проведения АСР в моделях оценки эффективности применения ВТТ должно учитываться введением вероятностных показателей, характеризующих своевременность спасания (деблокирования) и оказания видов медицинской помощи пострадавшим в ЧС;

влияние на эффективность применения ВТТ внешних факторов (в том числе природных, климатических и инфраструктурных условий) должна осуществляться следующим образом:

а) путем выбора условий применения образцов ВТТ в регионах России, соответствующих их ТТХ;

б) введением в модель эффективности вероятностных показателей, характеризующих возможное снижение эффективности ВТТ.

Критерии К оценки эффективности использования ВТТ в системе МЧС России включают: готовность — КГ; оперативная готовность — КОГ; техническое использование — КТИ; удельная энергоемкость работы ВТТ — Куэ; экономическая эффективность — КЭЭ. Нахождение ВТТ в состоянии технической готовности учитывается критерием готовности — К. Его значение для ВТТ, находящихся не в ремонте и не в состоянии технического обслуживания (ТО) КГ= 0,98, в соответствии с материалами [2].

Нахождение ВТТ в состоянии незанятости работами по ликвидации последствий предыдущей ЧС, характеризует оперативную готовность ВТТ. Выдвижение ВТТ в зону ЧС в общем случае происходит с запаздыванием по времени относительно момента возникновения ЧС — (Т).

Уровень снижения эффективности на этой стадии АСР принимается пропорциональным критерию оперативной готовности

Т.. - Т„

ког -

где Т — планируемое время АСР.

пл

Рис. 1. Схема элементов основных требований к организации проведения аварийно-спасательных работ

За счет запаздывания АСР происходит снижение эффективности работ из-за невозвратных потерь среди пострадавших, обусловленных несвоевременным оказанием первой медицинской помощи. Несвоевременное начало АСР учитывается вероятностью выживания пострадавших на момент Т > 2 ч, поэтому на этой стадии вероятны потери среди пострадавших.

Влияние этих причин на эффективность в этом случае учитывается вероятностью безотказной работы технических средств и вероятностью безошибочного и своевременного выполнения технологического процесса расчетом спасателей {Р (Т), Р (Т Л,

А А ^ т оп сп оп ' ^

где Т = Т — Т — оперативное время.

оп пл з А А

Снижение эффективности за счет частичной потери живучести и стойкости от воздействия внешних факторов учитывается коэффициентом

Значение характеризующее частичную потерю работоспособности ВТТ при возможных разрушениях (повреждениях), например судна, не выше легких. Установлено, что при легких (слабых) повреждениях (поражениях) аварийно-спасательные средства теряют от 10 до 30% работоспособности.

Для успешного выполнения своих задач в данных условиях противодействия внешних факторов поисково-спасательные средства должны иметь уровень ТТХ на 10-30% выше, чем для условий при отсутствии воздействия факторов.

Находящиеся на оснащении поисково-спасательных подразделений ВТТ создавались без учета воздействия на них поражающих факторов ЧС и других внешних факторов. Поэтому введение в формулы оценки эффективности применения рассматриваемых ВТТ коэффициента возможного снижения показателей эффективности является справедливым.

Для оценки эффективности применения ВТТ воспользуемся интегральной зависимостью (модель) [1].

Р

эч оп г о в^ з' О1 т4 оп' сп4 оп' 4 '

По данной зависимости определяется вероятность выполнения задачи: проведение АСР при ликвидации ЧС за заданное оперативное время Т

Для оценки эффективности применения ВТТ используется содержание критериев, приведенных в табл. 1.

Пример оценки показателя Р(Тп).

Исходные данные:

1. Комплекс ВТТ с другими средствами находятся в постоянной готовности в составе ПСО региона.

2. Кг = 0,98 — вероятность, что ВТТ не в ремонте или ТО.

3. Ро = 0,90 — вероятность незанятости другими АСР (оперативная готовность).

4. Р (Т) = 0,9 — вероятность снижения эффективности за счет Т. Т = 2 ч.

зз

5. Т = 5 сут. — планируемое время проведения АСР. т

6. Т = Т - Т — оперативное время АСР.

оп пл з

7. — коэффициент оперативной готовности.

8. Р (Т ) = 0,99 — вероятность безотказной рабо-

т4 оп А А

ты ВТТ (надежность функционирования).

9. Р (Т ) = 0,99 — вероятность безошибочной

сп оп

своевременной работы спасателей по деблокированию (надежность действий операторов-спасателей).

Р (Т ) = 0,98 • 0,9 • 0,9 • 0,97 • 0,99 • 0,99 = 0,8

э оп

Полученное значение показателя эффективности Р = 0,80 согласуется с ранее полученными оценка-

Технологии гражданской безопасности, том 13, 2016, № 2 (48) /7

Таблица 1

Значения критериев оценки эффективности

Наименование критериев Содержание критериев Значения и условия применения критериев

Критерий готовности КГ характеризует вероятность того, что изделие окажется работоспособным в произвольный момент времени Т КГ =-^ Г тс + Тв КГ= 0,98 — вероятность, что ВТТ не в ремонте или ТО Т - средняя наработка изделия на отказ, определяется как отношение суммарного времени работы изделия t к суммарному количеству отказов т за этот период Тс = ^ / т. Тв - среднее время восстановления: отыскание отказа t и устранение отказа t, т. е. Т = t + t о у

Критерий оперативной готовности КОГ или критерий интенсивности применения — вероятность того, что ВТТ окажется работоспособным в любой момент времени и, начиная с этого момента, будет работать безотказно Т - Т т/ пл з ког - т КОГ = 0,97 — критерий оперативной готовности для рабочих операций. КОГ = Кг . р(у.) Т — планируемое время АСР. Т — время запаздывания относительно момента возникновения ЧС. Р^^) - вероятность безот-казной работы изделия в интервале

Критерий технического использования КТИ — отношение наработки в ед. времени к сумме наработки и простоев К - Тс ТИ т , Тс +Т.О. + Т + Т Кр ^ КТИ < 1 Кр — значение критерия для данного режима применения ВТТ Тс — средняя наработка на отказ; г — продолжительность технических обслуживаний; тр — продолжительность плановых ремонтов; т — продолжительность неплановых восстановлений

Критерий удельной энергоемкости работы ВТТ КуЭ „ N  д  к„.- К КуЭ - П N — номинальная мощность двигателя; д — расход удельной энергии на единицу мощности двигателя; Кид — коэффициент использования двигателя; Кв — коэффициент пересчета единиц времени; П — эксплуатационная производительность ВТТ

Критерий экономической эффективности КЭЭ — отношение стоимостного эквивалента предотвращенного ущерба от ЧС к суммарной стоимости образца и затрат на его эксплуатацию с К = эф ЭЭ С + с пр эксп Сф — стоимостной эквивалент эффективности применения ВТТ в расчете на данный период эксплуатации, руб.; С — объем затрат на производство ВТТ, руб.; Сэксп — стоимость эксплуатации ВТТ в расчете на период эксплуатации

ми эффективности ВТТ по результатам испытаний, а значение Р > 0,80 является нормативным и стандартизировано. Все это свидетельствует о работоспособности расчетной модели.

Оценить экономическую эффективность применения ВТТ можно следующим образом. Стоимостной эквивалент эффективности применения ВТТ определяется на основе зависимости для коэффициента экономической эффективности для изделий промышленного производства.

Для рассматриваемого случая он имеет вид [3, 5]:

кээ =

с.

с__ + с

где Сэф — стоимостной эквивалент эффективности применения ВТТ в расчете на данный период эксплуатации, руб.;

Ср — объем затрат на производство ВТТ, руб.; С — стоимость эксплуатации ВТТ в расчете на

эксп ^ 1

период эксплуатации (срок службы, один год).

Для поисково-спасательных средств принят К = 0,15-0,17.

ээ

Срок окупаемости АСС при Кээ = 0,17 составляет 6 лет.

Необходимый (ожидаемый) эффект применения ВТТ, исходя из заданного срока окупаемости, за весь период эксплуатации Т = 10 лет должен составлять:

Сэф = Кээ (пр + Сэксп ) ,

В расчете на 1 год эксплуатации:

С =

К

" ((пр + Сэксп ) ,

Таким образом, применение ВТТ с точки зрения экономической эффективности является целесообразным и обоснованным, если в период Т = 1 год стоимостной эквивалент предотвращенного ущерба

эксп

в результате применения технического средства составит не менее С ._, т.е. С . > С ...

эф¥ эф эф2

Пример оценки экономической эффективности применения ВТТ

По данным НПО «Аэроход», начальная цена АСС «Хивус-10» составляет 1,4 млн руб. (на 2007 год).

Отношение затрат на эксплуатацию ВТТ за срок службы 10 лет при ежесуточной наработке 8 моточасов к стоимости серийного образца составляет 4-5.

С = 1,4 млн руб.

пр 7 i J

С = 1,4x5 = 7 млн руб.

эксп 7 i J

С + С = 1,4 + 7 = 8,4 млн руб.

пр эксп 7 7 i J

Тогда необходимый (ожидаемый) эффект применения ВТТ за срок службы 10 лет при К = 0,17 (сроке окупаемости 6 лет) должен составлять:

С = К (С + С ) = 0,17x8,4 = 1,43 млн руб.

эф ээ пр эксп

В расчете на 1 год эксплуатации:

Сэф = ^ = 0,143 млн руб.

Сведения об авторах

"'эф

10

Таким образом, стоимостной эквивалент предотвращенного ущерба с применением ВТТ для закупаемого или вновь разрабатываемого аналога за период эксплуатации 1 год должен составлять не менее 0,143 млн руб.

Литература

1. Тодосейчук С.П., Самойлов К.И., Климачева Н.Г. и др. Научно-методические основы создания и применения робототехниче-ских средств для решения задач МЧС России / МЧС России. М.: ФГУ ВНИИ ГОЧС (ФЦ), 2011. 192 с.

2. Переяслов А.Н., Андреев А.В., Самойлов К.И. Исследование эффективности внедрения новых технических средств и технологий проведения работ по предупреждению и ликвидации чрезвычайных ситуаций: Отчет о НИР. // Кн. 1.: Разработка критериев оценки эффективности использования наукоемких и дорогостоящих образцов ВТТ. М.: ФГУ ВНИИ ГОЧС (ФЦ), 2008.

3. Совершенствование технического оснащения МЧС России: Отчет о НИР // раздел II // часть 2: Анализ применения высокотехнологического оборудования в подразделениях системы МЧС России при проведении аварийно-спасательных и других неотложных работ (заключительный) (п. 1-1-1.2-9/Б1 Плана НТД МЧС России на 2015-2020 гг.). М.: ФГБУ ВНИИ ГОЧС (ФЦ), 2015.

4. Анализ поисково-спасательных работ и операций, проведенных поисково-спасательными формированиями МЧС России на территории Российской Федерации и за рубежом: Отчет о НИР (п. 3.2 - 4/Б Плана НТД МЧС России на 2011 - 2013 гг.), 2 этап. М.: ФГБУ ВНИИ ГОЧС (ФЦ), 2012.

5. Исследование эффективности внедрения новых технических средств и технологий в системе МЧС России: Отчет о выполнении НИР (п. 1.3.10 ЕТП НИОКР МЧС России на 2008-2010 гг.), заключительный. М.: ФГУ ВНИИ ГОЧС (ФЦ), 2010.

Овчинников Валентин Васильевич: д. т. н., проф., ФГБУ ВНИИ ГОЧС (ФЦ), гл. н. с. науч.-исслед. центра. 121352, Москва, ул. Давыдковская, 7. E-mail: AVO6911@rambler.ru SPIN-код: 6751-9380

Савельев Михаил Иванович: к. т. н., ФГБУ ВНИИ ГОЧС (ФЦ), нач. отд.

121352, Москва, ул. Давыдковская, 7. E-mail: savelev-22@mail.ru SPIN-код: 9830-6419

Чураков Юрий Иванович: ФГБУ ВНИИ ГОЧС (ФЦ), с. н. с. 121352, Москва, ул. Давыдковская, 7. E-mail: sas7sas@mail.ru

Курбатов Максим Юрьевич: ФГБУ ВНИИ ГОЧС (ФЦ), н. с. 121352, Москва, ул. Давыдковская, 7. E-mail: Dr-blade@yandex.ru SPIN-код: 3241-5315

Мозжухин Александр Эдуардович: ФГБУ ВНИИ ГОЧС (ФЦ), н. с.

121352, Москва, ул. Давыдковская, 7. E-mail: sas18sas@mail.ru SPIN-код: 4884-8110

Information about authors

Ovchinnikov Valentyn V.: Dr. Sci. Tech, Professor, Federal Government Budget Institution «All-Russian Research Institute for Civil Defense and Emergencies» (Federal Center of Science and High Technology), Shief Researcher. 121352, Moscow, str. Davydkovskaya, 7. E-mail: AVO6911@rambler.ru SPIN-scientific: 6751-9380

Savelyev Mikhail I.: Candidate of Technical Sciences, Federal Government Budget Institution «All-Russian Research Institute for Civil Defense and Emergencies» (Federal Center of Science and High Technology), Head of Department. 121352, Moscow, str. Davydkovskaya, 7. E-mail: savelev-22@mail.ru SPIN-scientific: 9830-6419

Churakov Yuriy I.: Federal Government Budget Institution «All-Russian Re-search Institute for Civil Defense and Emergencies» (Federal Center of Science and High Technology), Senior Researcher. 121352, Moscow, str. Davydkovskaya, 7. E-mail: sas7sas@mail.ru

Kurbatov Maxim Y.: Federal Government Budget Institution «All-Russian Research Institute for Civil Defense and Emergencies» (Federal Center of Science and High Technology), Researcher.

121352, Moscow, str. Davydkovskaya, 7. E-mail: Dr-blade@yandex.ru SPIN-scientific: 3241-5315

Mozzhukhin Aleksandr E.: Federal Government Budget Institution «All-Russian Research Institute for Civil Defense and Emergencies» (Federal Center of Science and High Technology), Researcher.

121352, Moscow, str. Davydkovskaya, 7. E-mail: sas18sas@mail.ru SPIN-scientific: 4884-8110