Содержание к диссертации
Введение
1. Разработка концепции обеспечения нсивучести и безопасности железнодорожного транспорта 15
1.1. Проблемы надежности, живучести и безопасности железно дорожного транспорта 15
1.2. Категориальный аппарат и цель исследования 22
1.3. Классификация факторов безопасности функционирования железнодорожного транспорта 30
1.4. Концепция управления безопасностью движения поездов 37
2. Модели, методы и механизмы управления живучестью систем железнодорожного транспорта и безопасностью движения 44
2.1. Разработка риск-менеджмента железнодорожной отрасли 44
2.2. Характеристика и развитие методов многокритериального анализа живучести и безопасности 62
2.3. Живучесть систем массового обслуживания на железнодорожном транспорте 73
3. Обеспечение технико-технологической и организационной живучести и безопасности отрасли 80
3.1. Совершенствование структуры и функций АСУ ЖТ 80
3.2. Развитие интеллектуальных технологий управления транспортным процессом 92
3.3. Контроллинг как средство обеспечения организационной живучести транспортных предприятий 100
4. Прикладные аспекты обеспечения живучести систем железнодорожного транспорта и безопасности движения 109
4.1. Развитие «Проекта единой методологии оценки риска для обеспечения безопасности на железных дорогах Европы» 109
4.2. Обеспечение организационно-экономической безопасности отрасли 117
4.3. Управление живучестью и безопасностью процесса роспуска составов на сортировочных горках 140
Заключение 147
Список использованной литературы 152
Приложение
- Проблемы надежности, живучести и безопасности железно дорожного транспорта
- Разработка риск-менеджмента железнодорожной отрасли
- Совершенствование структуры и функций АСУ ЖТ
- Развитие «Проекта единой методологии оценки риска для обеспечения безопасности на железных дорогах Европы»
Введение к работе
Актуальность темы исследования.
Качество перевозочного процесса на железнодорожном транспорте определяется скоростью и безопасностью доставки грузов и пассажиров к месту назначения. В определенной степени тенденции изменения этих показателей имеют взаимно противоречивые направления. Попытка увеличения скорости перевозки снижает ее безопасность, а повышение безопасности может быть достигнуто снижением скорости перемещения грузов и пассажиров. В этой связи эти показатели следует учитывать и рассматривать одновременно при постановке и реализации целей управления железнодорожной транспортной системой страны.
Безопасность движения не следует сводить только к надежности и безотказности функционирования устройств железнодорожного транспорта. Она должна пониматься гораздо шире, быть органически связана с живучестью как системы в целом, так и ее отдельных подразделений. Дополнительно при рассмотрении указанных категорий (живучесть и безопасность) необходимо учитывать организационные, экономические, технико-технологические, правовые и даже политические аспекты функционирования транспортного комплекса страны.
Например, в рыночных условиях функционирования отрасли ее конкурентоспособность (экономический показатель) прямо выступает как фактор живучести и безопасности. Действительно, снижение конкурентоспособности железнодорожного транспорта уменьшает грузопотоки по железным дорогам в пользу иных транспортных систем (автомобильного, трубопроводного, воздушного, водного), финансовые поступления и как следствие возможности развития, в том числе и систем безопасности.
В этой связи в работе актуализируются нетрадиционные для исследования живучести железнодорожной отрасли и безопасности движения сферы: менеджмент управления, организационно-экономические (инфраструктура и критерии функционирования), технико-технологические и иные аспекты.
Безусловно, что и скорость и безопасность движения в первую очередь зависят от надежности функционирования систем железнодорожной автоматики и телемеханики (СЖАТ). Отказы данных систем приводят к задержкам поездов, а в худшем случае могут приводить к аварийным ситуациям и катастрофам.
Вместе с тем, обеспечение высокого уровня безотказности и безопасности СЖАТ является непростой научно-технической проблемой. Трудности ее решения определяют особенности СЖАТ: непрерывный характер работы во времени; длительный срок службы; широкое распространение систем по всей стране; серийное производство систем в больших количествах на электротехнических заводах; сложные (и различные по зонам и регионам) климатические; динамические и электромагнитные условия работы.
В этой связи особое значение в настоящее время приобретает проблема доказательства и оценки живучести и безопасности СЖАТ. Ранее при разработке механических и релейных систем диагностики и управления эта проблема в строгой постановке не ставилась.
Особое значение эта проблема имеет для систем горочной автоматизации: если системы обеспечения безопасности на участках движения доведены до четвертого (наивысшего) уровня, то в данной сфере присутствует и второй и даже первый уровни.
Остроту проблеме придает расширяющаяся интеграция России в мировое экономическое сообщество. По ее территории проходят важнейшие транспортные коридоры. В связи с этим механизмы и уровни обеспечения безопасности на дорогах мира и России должны быть согласованы.
В недостаточной мере в науке и практике управления железнодорожным транспортом представлены системы обеспечения живучести и безопасности, основанные на интеллектуализации основных технологических и управленческих процессов.
Степень разработанности проблемы.
Значительный вклад в разрешение задач автоматизации управления перевозочным процессом, обеспечения безопасности движения поездов с помощью средств автоматики, телемеханики и связи внесли известные ученые: В.М. Алексеев, В.М. Абрамов, Л.А. Баранов, И.В. Беляков, П.Ф. Бестемьянов, А.М. Брылеев, М.Н. Василенко, А.В. Горелик, В.Ю. Горелик, Д.В. Гавзов, И.Е. Дмитренко, В.Н. Зубков, В.Н. Иванченко, Н.Ф. Котляренко, Ю.А. Кравцов, И.М. Кокурин, В.М. Лисенков, Н.К. Модин, Б.Д. Никифоров, А.С. Переборов, Н.Ф. Пенкин, С.М. Резер, Е.Н. Розенберг, В.В. Сапожников, Вл.В. Сапожников, Д.В. Шалягин, В.И. Шаманов, В.И. Шелухин и многие другие.
Проблемы интеграции отечественного железнодорожного транспорта в рыночные условия хозяйствования, конкурентоспособного и эффективного развития в системе мирового экономического хозяйства раскрыты в работах стратегического менеджмента отрасли В.И. Якунина, В.А. Гапановича, В.М. Кайнова, С.Е. Ададурова, А.Г. Тишанина.
Математические вопросы общей теории надежности и решение соответствующих прикладных задач опубликовали в своих трудах Ю.К. Беляев, А.И. Берг, Н.Г. Бруевич, Б.В. Гнеденко, Г.В. Дружинин, А.М. Половко, Д. Нейман, А. Пирс, К. Барлоу, С. Прошан и другие специалисты. Работы этих ученых послужили основой исследований, посвященных надежности и безопасности систем железнодорожной автоматики.
Вместе с тем, в настоящее время широкий спектр затронутых проблем функционирования железнодорожного транспорта рассматривается в научной литературе обособленно, вне связи друг с другом. Кроме того, требуют рассмотрения через призму безопасности движения стратегические задачи развития отрасли, поставленные высшим менеджментом ОАО «РЖД»:
- управление компанией на основе учета экономических критериев;
инновационное развитие отрасли.
Это определило цель и задачи исследования.
Цель диссертационного исследования – разработка принципов, механизмов и технологий обеспечения живучести систем железнодорожного транспорта и безопасности движения поездов.
Для достижения поставленной цели в работе решались следующие задачи:
проанализировать состояние и перспективы развития систем безопасности, механизмов обеспечения живучести на железнодорожном транспорте, сформировав актуальные направления научного исследования;
развить категориальный аппарат исследования и осуществить классификацию факторов обеспечения безопасности функционирования железнодорожного транспорта;
разработать концепцию управления безопасностью движения поездов;
разработать алгоритмы и математический аппарат мониторинга и управления живучестью систем железнодорожного транспорта и безопасностью движения;
усовершенствовать организационно-экономическое и технико-технологическое обеспечение живучести и безопасности функционирования отрасли;
внедрить разработанные в диссертации методы и методики в практику деятельности отрасли, научные исследования и учебный процесс.
Объект исследования: объекты инфраструктуры железнодорожной отрасли, осуществляющей перевозку грузов и людей, обеспечивающие системы и устройства.
Предмет исследования: организационные механизмы и математические методы обеспечения живучести и безопасности функционирования железнодорожного транспортного комплекса в целом, его отдельных подсистем и устройств.
Исследования проводились в рамках следующих пунктов паспортов заявленных специальностей:
- по специальности 05.13.06 – автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (на транспорте): п. 4 - «Теоретические основы и методы математического моделирования организационно-технологических систем и комплексов, функциональных задач и объектов управления и их алгоритмизация», п. 13 - «Теоретические основы и прикладные методы анализа и повышения эффективности, надежности и живучести АСУ на этапах их разработки, внедрения и эксплуатации»;
- по специальности 05.22.08 – управление процессами перевозок: п. 6 -«Методология и системы обеспечения безопасности движения».
Рабочая гипотеза исследования:
Повышение живучести систем железнодорожного транспорта и безопасности движения поездов предполагается осуществить за счет:
а) развития комплексного подхода к решению проблемы, включающего организационное, экономическое, методологическое (математические аспекты, нормативные), техническое, технологическое обеспечение.
б) изменения парадигмы обеспечения живучести и безопасности. Переход от концепции недопущения сбоев и восстановления работоспособности и безопасности к управлению живучестью и безопасностью. Новая парадигма включает: мониторинг живучести и безопасности текущей и будущей (моделирование динамики и прогноз), упреждающее управление этими показателями.
в) интеллектуализации систем и процедур управления движением поездов.
Положения, выносимые на защиту:
-
Обеспечение живучести систем железнодорожного транспорта и безопасности движения на железных дорогах страны тесным образом связано с экономическим состоянием отрасли в целом (необходимо выстроить устойчивый транспортный ценоз), и субъектов рынка транспортных услуг, в частности, а также с уровнем развития менеджмента соответствующих организаций, что требует расширения исследований на сферы организации транспортных услуг, экономики, политики корпоративного строительства.
-
Дальнейшее развитие теории живучести и безопасности транспортных процессов и объектов невозможно без совершенствования формализованных (математических) подходов к анализу состояния и тенденций изменения параметров живучести и безопасности, синтезу соответствующих систем управления.
-
Основной руководящей идеей современного периода развития теории живучести систем автоматизации на транспорте и безопасности движения должна стать прогнозируемая и гарантированная безопасность. Она обеспечивается комплексом мер, предусматривающих разработку специальной схемы упреждения нежелательного состояния (поэтапной, контролируемой потери соответствующего качества).
-
Политика отрасли в данной сфере должна предусматривать переход от планово-периодического, эксплуатируемого сегодня, к планово-прогнозируемому контролю живучести и безопасности.
-
В основу обеспечения живучести и безопасности транспортного обслуживания экономики страны и ее населения следует положить идею интеллектуализации процессов мониторинга, контроля, диагностики и управления транспортными процессами.
Научная новизна исследований:
1. Усовершенствован категориальный аппарат исследования, введением векторного представления о живучести и безопасности транспортных систем, обобщающего существующие постановки задачи. Введено определение живучести транспортных систем для непрерывно меняющегося критического параметра исследования (например: времени, скорости и т.д.).
2. Разработана авторская концепция обеспечения живучести и безопасности железнодорожного транспорта, основанная на синтезе адаптивного алгоритма, включающего процедуры:
- управления по обратной связи;
- по возмущению;
- упреждающего управления по прогнозу состояния.
Внедрение этой концепции позволит перейти от нормативно-планового обеспечения заданных уровней безопасности и живучести к управлению по состоянию объекта.
3. Систематизированы и развиты модели многокритериального анализа безопасности и живучести, включающие комплекс методов: свертки, главного критерия, максимальной алгоритмической надежности, Парето, минимизации риска, композиции критериев. Рассмотренный комплекс позволяет решить задачи оценки и управления безопасностью и живучестью объекта при различных условиях его функционирования.
4. Выведены расчетные формулы параметров живучести систем массового обслуживания для последовательного и параллельного соединения элементов сети, а также исследована живучесть резервируемых систем железнодорожного транспорта.
5. Разработан итеративный алгоритм мониторинга безопасности в АСУ железнодорожного транспорта, включающий механизмы пассивной и активной диагностики объекта исследования.
6. Предложены методы и механизмы интеллектуализации сортировочных процессов, обеспечивающие повышение надежности и качества функционирования сортировочных горок (СГ).
7. Усовершенствованы схема и принципы обеспечения безопасности на железных дорогах Европы.
8. Предложено организационно-экономическое обеспечение безопасности отрасли, основывающееся на анализе рисков развития и создании транспортного ценоза.
9. Разработана новая идеология управления живучестью и безопасностью процесса роспуска составов на сортировочных горках сортировочных станций, основанная на многокритериальном анализе процессов роспуска и внедрении элементов интеллектуализации.
Теоретико-методологической основой диссертационного исследования явились научные труды отечественных и зарубежных ученых по данной проблеме, специалистов по управлению живучестью систем автоматизации транспортных процессов и безопасностью движения на транспорте.
В данном диссертационном исследовании использовались принципы системного (структурно-функционального) и сравнительного анализов, теория массового обслуживания, статистические методы (корреляционно-регрессионный анализ), теория нечетких множеств, позволяющая формализовать опыт и интуицию специалистов по управлению, имитационное моделирование, обеспечивающее реализацию сценарного подхода к управлению.
Информационно-эмпирической базой исследования послужили данные периодической печати, результаты научных исследований, опубликованные в специальной литературе, статистические наблюдения и результаты экспертного опроса специалистов.
Теоретическая ценность диссертационного исследования заключается в разработке элементов теории идентификации и прогнозирования развития параметров живучести и безопасности транспортных объектов, алгоритмов синтеза систем управления их живучестью и безопасностью. Разрабатываемые подходы и методы обладают универсальностью и их можно использовать в иных различных сферах производственной деятельности.
Практическая значимость исследования состоит в том, что его основные методологические и методические выводы, инструментарий не ограничены рамками примеров, приведенных по тексту теоретического материала. В работе осуществлено развитие конкретных, практически значимых вопросов по совершенствованию системы общеевропейской безопасности, обеспечению организационно-экономической безопасности отрасли, а также живучести и безопасности сортировочных процессов на сортировочных станциях.
Апробация и внедрение результатов исследования. Основные положения диссертационной работы докладывались на семинарах кафедры «Информатика» РГУПС, Всероссийской научно-практической конференции РГУПС «Транспорт-2008», 2008 г., конференциях РГУПС «Актуальные проблемы развития железнодорожного транспорта», 2008 г., 2009 г.
Результаты диссертационного исследования внедрены в научных разработках НИИАС и в учебном процессе РГУПС.
Публикации по теме. Основные положения диссертации опубликованы в 9 печатных работах, общим объемом 3,7 п. л. (авторских 2,3 п.л.).
Структура и объем работы. Диссертация имеет традиционную структуру и состоит из введения, четырех глав, заключения, двух приложений. Она содержит 163 стр. машинописного текста, 25 рисунков, 8 таблиц, и библиографию, содержащую 134 наименований.
Проблемы надежности, живучести и безопасности железно дорожного транспорта
Рыночное реформирование российской экономики включило механизмы жесткой селекции субъектов экономической деятельности. В равной степени это относится как к железнодорожной отрасли в целом, так и к отдельным ее предприятиям, в частности. Потребовалось принять меры для обеспечения в рыночных условиях эффективности функционирования и выживаемости железнодорожного транспорта, повышения его конкурентоспособности. Высшим менеджментом ОАО «РЖД» поставлена задача реструктуризации отрасли с учетом значений экономических критериев.
Стратегия развития железнодорожного транспорта в РФ до 2030 года предполагает решение комплекса взаимосвязанных задач, среди которых на первом месте стоит организация безопасности движения и работ на сети железных дорог страны. Следует отметить, что на протяжении всего периода деятельности компании приоритетное внимание уделяется обеспечению безопасности перевозок грузов и пассажиров. За это время в реализацию Программы повышения безопасности движения инвестировано 27 млрд. руб .
Автор цитируемой статьи отмечает, что «Генеральным направлением деятельности компании в области безопасности движения является реализация функциональной стратегии обеспечения гарантированной безопасности (в научной и методической литературе отсутствует математическое описание этого понятия, что затрудняет анализ и синтез соответствующих систем, механизм формализации гарантированной безопасности рассмотрен в следующих пунктах работы: 2.2, 3.2, 4.2, 4.3) и надежности перевозочного процесса, принятой на заседании правления ОАО «РЖД» в марте 2007 г.».
Эта стратегия предусматривает переход к новой системе управления безопасностью движения. К ее основным задачам относятся: - выявление потенциальных областей риска (риск-менедэ/сменту посвящен п. 2.1) и оценка возможности предотвращения или минимизации возникновения рисков {идея мониторинга будущего состояния развивается в п.п. 2.2 и 3.2); - предупреждение возникновения рисков на основе их прогнозирования и оценки {обеспечение живучести см. в разделах 2.3 и 3.3); - создание управленческих инструментов и механизмов {теоретические аспекты рассмотрены в главах 2 и 3, практические примеры приведены в главе 4).
В стратегии дано детальное описание принципов, направлений и механизмов достижения целевого состояния в области обеспечения безопасности перевозок к 2010 г., а также оценка совершенствования этих систем на перспективу до 2015 года. Функциональная стратегия определила основные недостатки существующей системы управления безопасностью движения. Это, прежде всего, отсутствие системного подхода {применен для излооїсения коїщепции управления безопасностью в 1.3) при принятии управленческих решений, ограниченная деятельность структурных подразделений по выявлению и управлению рисками, а также воздействие на риски только после нарушений безопасности движения {возвращаемся к идее мониторинга будущего развития).
Реализация функциональной стратегии позволит преодолеть сложившиеся недостатки современной системы управления безопасностью и перевести ее на качественно новый уровень развития, характеризующийся в том числе установлением четкой взаимосвязи между понятиями «надежность» и «безопасность» и их показателями {см. раздел 1.2). Определены основные функциональные задачи, требующие решения при построении системы гарантированной безопасности и надежного перевозочного процесса. Предстоит обосновать допустимые уровни риска и показатели безопасности (показателям-критериям живучести и безопасности посвящен раздел 2.2). Необходимо таюке обосновать нормы по безопасности при формировании нормативно-правовой базы на федеральном и отраслевом уровнях с учетом гармонизации их с международными стандартами (развитию единой методологии оценки риска для обеспечения безопасности на железных дорогах Европы посвящен раздел 4.1). К задачам функциональной стратегии относятся также обеспечение контроля соблюдения норм безопасности в рамках технологических процессов (технологическая безопасность в п. 3.1-3.2, 4.2), развитие системы управления персоналом (социально-экономическая безопасность в п. 1.3, 4.2), оценка текущего состояния и прогнозирование изменения значений показателей безопасности движения (глава 2).
Сегодня развитие бизнеса ОАО «РЖД» и рост объема грузоперевозок требуют повышения скоростей движения, увеличения длины и веса поезда. При сохранении существующей системы управления безопасностью это, в совокупности с ростом износа материальной базы, может привести к снижению достигнутого уровня безопасности, (компенсация этого эффекта достигвется за счет информационных технологий — п. 3.3).
Основные причины такого положения носят системный характер. Система является преимущественно реактивной, ориентированной на контроль и устранение нарушений, на административные меры и поиск виновных, а не на устранение коренных причин. Она характеризуется недостаточным уровнем культуры безопасности, мотивации персонала и инициативности, а таюке низким уровнем управленческих инноваций. Эти системные факторы обусловливают стремление к сокрытию информации о нарушениях и не стимулируют принятие мер по устранению коренных причин системного характера.
Для достижения гарантированного обеспечения и последовательного повышения уровня безопасности при минимальном объеме ресурсов необходимо развивать систему менеджмента (п. 2.1) безопасности на основе новых принципов, методов и инструментария (глава 2).
Сегодня для конкретных исполнителей и менеджмента среднего звена структурных подразделений ключевой задачей является обеспечение норм безопасности в эксплуатируемых системах. Именно нарушения технологических процессов содержания и ремонта технических средств, а также норм организации перевозочного процесса являются основными причинами брака и аварий.
В 2008 г. введена в действие Комплексная автоматизированная система учета, контроля устранения отказов технических средств и анализа их надежности (КАСАНТ). Она позволила в автоматическом режиме на основе данных графика исполненного движения собирать информацию об отказах технических средств, задействованных в перевозочном процессе. Однако из-за того, что ведение графика исполненного движения в автоматизированном режиме в системе ГИД «Урал» на железных дорогах внедрено в недостаточном объеме, данные о значительном числе отказов в систему КАСАНТ не поступают.
В настоящее время системой ГИД «Урал» с автоматизированным ведением графика исполненного движения оснащено всего 47% диспетчерских участков (169 из 359). При этом из системы ГИД «Урал» в автоматизированном режиме в систему КАСАНТ передается 90% всех отказов.
Разработка риск-менеджмента железнодорожной отрасли
В «ОАО «РЖД» в соответствии с планом реформирования, создается компания холдингового типа. В целевой системе управления компанией предусматривается переход от 4-х уровневой системы управления текущим содержанием объектов инфраструктуры (центральный аппарат — дорога — отделение дороги — линейное предприятие) к 3-х уровневой (дирекция инфраструктуры - территориальный филиал — линейное предприятие)». Сказанное актуализирует проблему синтеза устойчивой инфраструктуры и соответствующей системы управления. Для решения этой задачи предлагается использовать формализмы ценологического подхода при формирования целесообразной, самоорганизующейся инфраструктуры ( подробнее см. раздел 4.2).
Отдельной заботой компании является обеспечение качества, устойчивости и эффективности организации, как основных факторов, обеспечивающих организационную живучесть каждого отдельного предприятия отрасли.
Необходимо не просто анализировать работу каждого отдельного сотрудника, так как последующие расчеты интегральной оценки с увеличением количества людей, работающих в организации, в этом случае сильно усложняются, что особенно актуально для больших структурных подразделений железной дороги. Этот факт выступает ограничением метода декомпозиции системы: система видится через анализ свойств ее отдельных элементов.
Важно уметь определять качество, устойчивость и эффективность менеджмента организации в целом (метод укрупнения). При этом сложность вычислений значительно снижается, так как количество элементов, используемых в этом анализе незначительно и получаемая системная оценка может быть использована высшим руководством при определении необходимых действий по улучшению функционирования организации.
Также очевидна взаимосвязь надежности менеджмента со стандартами по системе менеджмента качества ИСО серии 9000, так как наибольший эффект этот инструментарий принесет при интеграции в систему менеджмента качества организации.
Надежность менеджмента как свойство выполнять заданные функции при сохранении присущих ему характеристик определяет живучесть организации (сохранение свойств и высоких показателей в течение заданного интервала времени). К показателям надежности менеджмента относятся: способность достижения поставленных целей организации, сохранения во времени предназначения организации, единство и одновременно адаптивность ее структуры и т.д. Надежность менеджмента является комплексным свойством, которое независимо от назначения организации и условия его применения заключено в сочетании показателей безотказности, долговечности, взаимозаменяемости и устойчивости.
Математическое моделирование менеджмента позволяет не только определить показатели его надежности с учетом важности рисков принятия ошибочных решений, но и оперативно предупредить либо скорректировать различные виды ошибок управленческого корпуса.
Ключевой идеей исследования данного раздела является утверждение: задача любого уровня функционирования отрасли, от собственно стратегического управления отраслью до управления отдельным человеком, может рассматриваться как проектная задача.
Такая постановка позволяет для решения сформулированной задачи адаптировать методику, разработанную А.И. Орловым для оценки риска выполнения инновационного проекта коллективом вуза19. Далее рассмотрим эту методику относительно оценки надежности менеджмента организации.
См. комплекс публикаций автора, например, Орлов А.И., Семенов П.М., Жихарев В.Н., В.А. Цупин В.А. Методология оценки рисков реализации инновационных проектов. Здесь имеется возможность рассмотреть два постановочных варианта: А) оценивается одно сложившееся ситуационное состояние, характеризующее внутреннюю и внешнюю среду организации (один проект). Б) сравниваются различные сценарии развития организации (несколько проектов). Надежное выполнение организацией своих функций зависит от трех факторов: внутреннего состояния, состояния партнера, макроэкономической ситуации в стране. В первом приближении можно считать, что эти факторы независимы. - Р - вероятность «полного успеха» организации, (риск того, что проект не будет осуществлен полностью, оценивается вероятностью «отсутствия полного успеха», т.е. величиной (1 - Р)); - Р\ - вероятность того, что ситуация внутри организации не помешает выполнению проекта (следовательно, риск коллектива оценивается величиной 1-Л); - Р2 - вероятность того, что внешний партнер полностью выполнит свою работу (1- Р2 - риск партнера); - Рз - вероятность того, что ситуация в народном хозяйстве не помешает выполнению проекта (1- Р3 - макроэкономический риск, т.е. риск ситуации в стране). Следующий шаг исследования — оценка четырех перечисленных выше вероятностей. Будем их приближать с помощью линейных функций, т.е. представлять в виде: Рп 1 - А\п%\п - АггЛгп - - АУДЯЬ (2) где Управление большими системами. Материалы Международной научно-практической конференция (22-26 сентября 1997 г., Москва, Россия). - М.: СИНТЕГ, 1997. - индекс п принимает одно из значений 1, 2, 3; - ХЬг, Х2и,..., ХКп - факторы (переменные), используемые при вычислении оценки риска типа п; - А\п, А2п, ..., Акп - коэффициенты, выравнивающие размерность и отражающие важность этих факторов. Приведенный ниже первоначальный перечень факторов при практическом использовании может быть дополнен в соответствии со спецификой организации или проекта. Значения факторов Х\п, Х2п,..., ХКп оценивают эксперты для каждого конкретного проекта, в то время как значения коэффициентов весомости А\п, А2п,..., АКп задаются одними и теми же по результатам специально организованного экспертного опроса для всех проектов (в случае постановки Б). На основе практического опыта работ, автор методики дает следующие рекомендации по организации работы экспертной комиссии, оценивающей исследуемые проекты2 . Члены экспертной комиссии оценивают факторы Хтп по качественной шкале: 0 - практически невозможное событие (с вероятностью менее 0,01), 1 - крайне маловероятное событие (с вероятностью от 0,02 до 0,05), 2 - маловероятное событие (вероятность от 0,06 до 0,10), 3 - событие с вероятностью, которой нельзя пренебречь (от 0,11 до 0,20), 4 - достаточно вероятное событие (вероятность от 0,21 до 0,30), 5 - событие с заметной вероятностью (более 0,30).
Совершенствование структуры и функций АСУ ЖТ
Не столь наглядны и очевидны, но не менее трагичны потери (в том числе и жизней людей) от нарушения безопасности функционирования автоматизированных систем управления на железнодорожном транспорте (АСУ ЖТ).
АСУ ЖТ переживают в настоящее время период бурного совершенствования и развития, обусловленного широким спектром причин: изменение целевых ориентиров развития отрасли, ее инфраструктуры, совершенствование информационных технологий вообще и технологий организации перевозочного процесса, в частности, совершенствованием технических средств автоматизации. Новые условия функционирования и повышение требований к качеству перевозочного процесса предъявляют и новые требования к АСУ: последствия сбоев в их работе становятся труднопредсказуемыми, опасными и дорогими.
От систем в основном планирующего типа АСУ ЖТ переходят к управляющим в реальном масштабе времени. Этому способствует активное внедрение микропроцессорных модулей, промышленных компьютеров, обеспечивающих надежную связь с информационным «полем». Характерным примером в этом отношении является АСУ сортировочной станции (АСУ СС).
В настоящее время АСУ различного назначения объединяются в единый управляющий комплекс, обеспечивающий работу транспортного конвейера на обширных территориях и нескольких уровнях управления.
Активное развитие и внедрение в АСУ новых информационных технологий качественно изменяет их сущность, превращая в системы интеллектуального функционирования. Аббревиатура «АСУ» сохраняется в память о первых ступенях развития систем автоматизации, когда человек имел приоритет принятия решения, а система была необходима для реализации его воли и планов. В настоящее время оператор — составная (биологическая) часть системы. Теперь он не только задатчик цели, а одновременно и учитель, и ученик.
Сказанное выше актуализирует проблему информационной безопасности (ИБ) и защиты данных (ЗД) в АСУ . Следует рассматривать спектр проблем обеспечения безопасности АСУ: социальная безопасность (защита личности, включенной в АСУ), организационная (защита интересов предприятия), технологическая, аппаратно-техническая, программная. Первые две функции в отечественной теории построения АСУ еще не разрабатываются. Три последние функции относятся к традиционным, выполняемым конкретными АСУ, но их решение еще также далеко от завершения.
В цитируемой работе дана ориентация для разработчиков и пользователей информационных систем на применение двух стандартов ISO 17799 и ISO 15408. Справедливо распространить эту идею и на синтез АСУ ЖТ. В первом стандарте определены следующие десять областей управления ИБ: планирование и управление непрерывностью бизнеса, управление доступом, разработка и поддержка системных и прикладных средств, безопасность среды, соответствие документам и стандартам, управление персоналом, безопасность на уровне компании, управление инфраструктурой, классификация и контроль материальных средств, наличие политики безопасности. Второй стандарт посвящен регламентации механизмов обеспечения безопасности программно-технического уровня.
В данной работе в дополнение к этому предлагается изменить структуру и ввести дополнительные функции АСУ. Следует их настоящий вид сохранить как ядро АСУ, выполняющее производственные функции, для которых они и создавались. В дополнение к этому необходимо создать внешнюю оболочку АСУ, функциями которой будут: - установка «сторожевых постов» на «подступах» к ядру системы; - демпфирование «атак» внешней среды и компенсация ненормативных внутренних воздействий системы на среду; - «предоставление» ложных объектов для «атак» внешней среды, потеря дееспособности которых послужит индикатором для включения экстренных мер защиты (например, закрытия ядра системы); - установка программ активного тестирования существующего уровня ИБ, имитирующих возможные воздействия внешней среды, что позволит развить систему защиты по образу прививки организма человека от инфекционных заболеваний \ Развитие АСУ ЖТ следует вести с позиции анализа их включенности в более общий (и хорошо разработанный в иных отраслях) класс информационных систем (ИС). ИС включает в себя средства сбора, передачи, обработки и хранения информации, а так же персонал, осуществляющий эти действия с информацией. Миссия ИС — производство нужной для моделирования и управления информации с целью обеспечения эффективного управления всеми ресурсами объекта исследования, создание информационной и технологической среды для осуществления управления сложными процессами. Информация - сведения об окружающем мире (в нашем случае объектах железнодорожного транспорта, явлениях, событиях и процессах транспортировки грузов и людей), которые уменьшают имеющуюся степень неопределенности, неполноты знаний, отчужденные от их создателя и ставшие сообщениями. Информация позволяет в АСУ: - осуществлять контроль над текущим состоянием объекта исследования, его подразделений и процессов в них; - определять стратегические, тактические и оперативные цели и задачи организации; принимать обоснованные и своевременные решения по организационному, технологическому, экономическому управлению; - координировать действия подразделений в достижении целей.
Под информационными ресурсами АСУ понимается весь имеющийся объем информации в информационной системе.
Система методов и способов сбора, передачи, накопления, обработки, хранения, представления и использования информации (управления организационными и технико-технологическими процессами) представляет собой совокупность информационных технологий АСУ.
Обычно в системах управления выделяют три уровня: стратегический, тактический и оперативный. На каждом из этих уровней управления имеются свои задачи, при решении которых возникает потребность в соответствующих данных, получить эти данные можно путем запросов в информационную систему. Эти запросы обращены к соответствующей информации в ИС. Информационные технологии позволяют обработать запросы и, используя имеющуюся информацию, сформировать ответ на эти запросы. Таким образом, на каждом уровне управления появляется информация, служащая основой для принятия соответствующих решений.
В результате применения информационных технологий к информационным ресурсам создается некая новая информация или информация в новой форме. Эта продукция информационной системы называется информационными продуктами и услугами.
Информационный продукт или услуга - специфическая услуга, когда некоторое информационное содержание в виде совокупности данных, сформированная производителем для распространения в вещественной и невещественной форме, предоставляется в пользование потребителю.
В настоящее время бытует мнение об информационной системе как о системе, реализованной с помощью компьютерной техники. Это не так. Как и информационные технологии, информационные системы могут функционировать и с применением технических средств, и без такого применения. Это вопрос экономической целесообразности. Преимущества неавтоматизированных (бумажных) систем: - простота внедрения уже существующих решений; - они просты для понимания и для их освоения требуется минимум тренировки; - не требуются технические навыки; - они, обычно, гибкие и способны к адаптации для соответствия деловым процессам. Преимущества автоматизированных систем. В автоматизированной ИС появляется возможность целостно и комплексно представить все, что происходит с организацией, поскольку все экономические факторы и ресурсы отображаются в единой информационной форме в виде данных.
Развитие «Проекта единой методологии оценки риска для обеспечения безопасности на железных дорогах Европы»
Развитие экономики европейских стран ставит перед европейским железнодорожным агентством (European Railway Agency, сокращенно ERA) следующие важные задачи: - определение общих целей в области безопасности функционирования железнодорожного транспорта; - внедрение общей методологии управления безопасностью в Европе .
Проект должен способствовать формированию единой отраслевой точки зрения для разработки требований по безопасному функционированию транспортных технических систем в Европе. Миссия европейского железнодорожного агентства ERA, образованного в соответствии с постановлением ЕС 881/2004, заключается в укреплении безопасности и эксплуатационной совместимости железнодорожных сетей по всей Европе с учетом усиливающейся глобализации экономики и продолжающейся приватизации железных дорог, «размывающей» существующее единство требований, определенное государственной политикой в сфере железнодорожных перевозок. В соответствии с этой миссией усилия ERA сконцентрированы на разработке методологии, включающей постановку единых целей в области безопасности (CSTs), единые методы обеспечения безопасности (CSMs), единую систему показателей безопасности (CSIs) и согласованные документы сертификации безопасности.
Развитие сети железных дорог в России происходит в сходных условиях: переход на рыночные условия хозяйствования определил стратегию на приватизацию части железных дорог, кроме того, Россия является территорией многих транспортных коридоров и сама активно интегрируется в мировое экономическое сообщество. В этой связи рассматриваемый вопрос является чрезвычайно актуальным и для развития российских железных дорог. Назначение настоящей статьи состоит в анализе и развитии разработанного проекта единой методологии оценки рисков для обеспечения безопасности на железных дорогах.
По исследуемому проекту едиными целями CSTs задаются минимальные уровни безопасности, выраженные в терминах допустимости риска, и показатели эффективности ее достижения, которые должны быть обеспечены в железнодорожной системе европейских государств как в едином целом.
Единые методы CSMs увязывают уровни безопасности, оценки достижения целей в области безопасности и оценки соответствия другим требованиям по безопасности, принятые в разных странах Европы.
Своей работой ERA стремится значительно расширить область применения существующих стандартов. В июне 2007 г. агентство ERA разослало проект предложений по единым методам обеспечения безопасности (CSM) для рецензирования заинтересованными кругами на железных дорогах. Предполагается, что этот проект получит статус постановления ЕС в апреле 2008 г.
Статистика несчастных случаев и их расследование показывают, что значительными, если не самыми важными, причинами несчастных случаев являются ошибки людей в сочетании с плохой организацией работ и недостатками в культуре безопасности. Доля технических отказов для систем сигнализации и подобных систем падает в этой статистике до незначительного уровня (достоверные оценки опускают этот уровень значительно ниже 1 %). Это показано как теоретическим, так и опытным путем.
Вследствие этого в статье, совершенно справедливо, безопасность рассматривается как составная часть единой структуры, включающей производство технических систем и средств железнодорожного транспорта, операторов инфраструктуры и другие железнодорожные предприятия. Предлагается реализовать баланс между риском, связанным с функционированием технических систем и риском, возникающим от деятельности человека и организационных систем. Краткое описание предлагаемого алгоритма состоит в следующем.
Постоянно осуществляется «Мониторинг деятельности и анализ угроз», он позволяет реализовать функцию «Определение назначения системы (установление нормативных значений риска)». Далее рассчитывается собственно риск (вернее вектор рисков), который проверяется на соответствие нормативам. Если риски не превосходят нормативных значений, то процесс продолжается. В противном случае разрабатываются и реализуются меры по снижению рисков. Эта часть процедуры осуществляется с контролем по системе обратной связи. Рис. 4.3 иллюстрирует взаимоотношение различных видов риска: «максимального», «существенного» и «незначительного». В развитие этой схемы предлагается ввести признаковое пространство параметров, определяющих значение риска: Х= (Х\,Х2, ...,хп), (1) где, например, JC] - средняя скорость движения поездов по полигону железных дорог; х2 - максимальная скорость движения по участку; х3 - параметры перевозочного процесса (например, интервалы движения между поездами); х4 - используемые технические средства автоматизации; х5 - используемые технологии управления транспортными потоками (степень участия человека в технологическом процессе) и т.д.
