Содержание к диссертации
Введение
1. Управление уровнем риска возникновения техно генных чрезвычайных ситуаций (чс) в эколого-экономических системах 12
1.1. Понятие эколого-экономической системы. Классификация ЧС . 12
1.2. Виды рисков возникновения техногенных ЧС 17
1.3. Методы оценки уровня риска возникновения техногенных ЧС 25
1.4. Оптимизация программ снижения уровня риска возникновения техногенных ЧС 29
Выводы по главе 1 52
2. Влияние штрафов на уровень риска возникновения технологенных чс 55
2.1. Применение штрафов для контроля за уровнем риска возникновения техногенных ЧС 55
2.2. Влияние штрафов на уровень риска возникновения техногенных ЧС на одном предприятии 60
2.3. Влияние штрафов на уровень риска возникновения техногенных ЧС в регионе
Выводы по главе 2 89
3. Имитационное моделирование процесса обеспечения безопасности .
3.1. Имитационное моделирование процесса формирования платы за риск возникновения техногенных ЧС .
3.2. Имитационная игра «Стимулирование снижения уровня риска возникновения техногенных ЧС» 99
3.3. Имитационная игра «Компенсация затрат за снижение уровня риска» 102
3.4. Имитационная игра «Механизм налогообложения» 107
3.5. Имитационное моделирование эффективности распределения финансовых ресурсов
3.6. Конкурсные механизмы распределения ресурсов 117
3.7. Имитационное моделирование процесса распределения квот 125
Вывод по главе 3 130
Заключение по диссертации 132
Список литературы... 133
Приложения . 151
- Методы оценки уровня риска возникновения техногенных ЧС
- Влияние штрафов на уровень риска возникновения техногенных ЧС на одном предприятии
- Имитационное моделирование процесса формирования платы за риск возникновения техногенных ЧС
- Конкурсные механизмы распределения ресурсов
Методы оценки уровня риска возникновения техногенных ЧС
Необходимость измерения уровня риска обуславливается необходимостью управления им. Агентство по охране окружающей среды США (EPA) выпустило руководство по оценке экологического риска. В нем экологическим риском названа вероятность реализации неблагоприятных экологических последствий в результате воздействия одного или нескольких факторов химической, физической или биологической природы, которые могут вызвать неблагоприятную реакцию окружающей среды [71 – 74]. В нашей стране по [71 – 74], экологический риск – это вероятность наступления события, имеющего неблагоприятные последствия для природной среды и вызванного негативным воздействием хозяйственной и иной деятельности, чрезвычайными ситуациями природного и техногенного характера. А отсюда, под экологической безопасностью понимают состояние защищенности природной среды и жизненно важных интересов человека от возможного негативного воздействия хозяйственной и иной деятельности, чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера, их последствий.
На предприятии уровень безопасности определяется технологией производства, выполнением правил техники безопасности, а также наличием материальных ресурсов, которые позволяют выполнять эти правила. Для определения уровня безопасности предприятия применяется метод экспертных оценок. Привлекаются эксперты, которые в ходе проверок проводят контроль технологии производства и т.п. Таким образом, формируется общая экспертная оценка вероятности возникновения ЧС, которая определяется производственной деятельностью в каком-либо регионе. При этом оценивается уровень риска, т.е. вероятность возникновения угроз безопасности некоторой системы и отдельным ее структурам. Кроме того, оценивается предполагаемый ущерб в результате гипотетической ЧС.
Система ценностей общества определяет оценку риска и сумму предполагаемого ущерба. Существуют разные методики определения риска, которые являются отражением этой системы ценностей в виде некоторых процедур, которые помогают оценить гипотетический ущерб.
В случае наличия надежных сведений об объекте, об его возможной опасности возможно получение достоверной оценки уровня риска. Она будет тем более надежной, чем проще объект.
Накопленные объемы вредных веществ, а также запасы энергии являются критическими параметрами при определении источников опасности. Размеры гипотетических зон поражения, которые возникнут в результате выброса вредных веществ и энергии, являются критерием критичности.
Примером может служить простая оценка риска (ступень 1) по методике анализа гидроэкологического риска WERF (Фонд экологического исследования воды, США). Согласно вышеназванной методике, эта оценка риска определяется нахождением индекса опасности (quotient index или hazard quotient). В свою очередь, индекс опасности есть отношение наблюдаемого уровня вредных веществ в воде к допустимому. В случае, если этот индекс выше ПДЗ (предельно допустимого значения), химические вещества данной природы предельное значение подвергаются более сложной процедуре риск-анализа второй ступени. Эти процедуры необходимы для разработки мер по снижению риска. Предварительный или оценочный уровень опасности представляет собой сравнение ожидаемой (или измеренной) величины воздействия с величиной воздействия, которая предопределяет негативное экологическое воздействие.
При определении предварительной оценки экологического риска несомненную ценность представляет метод расчета индекса опасности [80].
Тем не менее, индекс опасности не может являться вероятностной мерой риской ввиду того, что он может иметь сколь угодно большие значение, а не входит в интервал [0; 1]. В настоящее время к тому же не выявлены переходные зависимости, которые могут строго интерпретировать значения этого индекса как количественные показатели возможных потерь.
Поэтому обратимся к другой методике оценки экологического риска здоровью людей, который разработала Американская национальная академия наук. Он представляется более перспективным. К тому же используется во всем мире, и в нашей стране, в частности.
Оценки экологического риска по вышеназванной методике включает в себя следующие этапы:
1. Классификация и определение опасности;
2. Оценка действующих доз канцерогенных и неканцерогенных веществ;
3. Оценка чувствительности к воздействию ( доза-эффект);
4. Характеристика риска в виде индивидуальных (для одного человека из оцениваемой группы) и полных (для всей группы) значений летальных значений и других количественных показателей возможных негативных для людей исходов.
В [89] дается описание методов:
- оценки экономического риска от процесса подтопления строительного объекта;
- оценки экономического риска от карстово-суффозионных провалов земной поверхности;
- оценки индивидуального, социального и экономического риска от селей;
- оценки оползневого и интегрального риска.
На практике, помимо оценки риска, является весьма нужным и полезным знать о гипотетическом ущербе от ЧС. Оценка ущерба от аварий и катастроф проводится согласно пяти Федеральным законам. Это следующие законы:
- Федеральный закон от 29 июля 1998 г. № 135-ФЗ «Об оценочной деятельности в Российской Федерации» (с изменениями от 21 декабря 2001 г., 21 марта, 14 ноября 2002 г., 10 января, 27 февраля 2003 г., 22 августа 2004 г., 5 января, 27 июля 2006 г., 5 февраля, 13, 24 июля 2007 г.);
- Федеральный закон от 22 августа 1995 г. № 151-ФЗ «Об аварийно-спасательных службах и статусе спасателей»;
- Федеральный закон от 21 июня 1997 г. № 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» (с изменениями от 18 декабря 2006 года);
- Федеральный закон от 21 декабря 1994 г. № 68-ФЗ «О защите населения и территорий от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера»;
Оценка ущерба от аварий и катастроф определяется также согласно Постановлениям Правительства РФ:
- Постановление Правительства РФ от 13.09.1996 г. № 1094 «О классификации чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера»;
- Постановление Правительства РФ от 6 июля 2001 г. № 519 «Стандарты оценки, обязательные к применению субъектами оценочной деятельности»;
- Постановление Правительства РФ от 7 июня 2002 г. № 395 «О лицензировании оценочной деятельности» (с изменениями от 3 октября 2002 г.);
- Постановление Правительства РФ от 11 марта 1999 г. № 279 «Положение о расследовании и учете несчастных случаев на производстве» (с изменениями от 28 января, 24 мая 2000 г.);
- Постановление Правительства РФ от 10 марта 1999 г. № 263 «Об организации и осуществлении производственного контроля за соблюдением требований промышленной безопасности на опасном производственном объекте» (с изменениями от 1 февраля 2005 г.).
Из вышесказанного следует, что в настоящее время имеется достаточно большое количество методов оценки уровня риска. Поэтому оценка уровня риска, особенно количественная, представляет собой трудную комплексную проблему. Примером могут служить обзоры в [119, 154]. Эта проблема не является предметом изучения в данной работе, поэтому при исследовании механизмов управления будем считать, что риски ( вероятности и ущербы) известны.
Влияние штрафов на уровень риска возникновения техногенных ЧС на одном предприятии
Анализ влияния «сильных» штрафов на деятельность предприятия достаточно подробно проведен в [1,4,7]. Не трудно видеть, что штрафы, определяемые выражением (2.1.2) также могут быть «сильными», причем «сильность» штрафа может определяться как значением Я, так значением h и, соответственно, значением х.
Определим, прежде всего, при каких значениях Я штраф, накладываемый на предприятие, оказывается «сильным».
Очевидно, что предприятию не выгодно превышать установленный уровень риска, если даже при /7=0, справедливо неравенство H f(u)-f(u )+v . (2.2.5) В дальнейшем будем рассматривать следующую зависимость уровня риска от объема выпуска и размера средств на снижение уровня риска [8] Также как и в [1] полагаем, что И для иллюстрации полученных результатов будем рассматривать зависимости где q - объем продукции, обеспечивающий предприятию минимальную себестоимость продукции; г - минимальная себестоимость; w - коэффициент, характеризующий влияние объема выпуска продукции на уровень природно-техногенного риска; р - коэффициент, характеризующий эффективность использования средств, направляемых на снижение уровня риска; Т - показатель, характеризующий безопасность производства. Тогда и = , а уровень риска / = X22. Решение системы (2.4) и х = 0,05. Таким образом, если на функционирование предприятия не накла 62 дывается никаких ограничений, вероятность возникновения чрезвычайной ситуации на предприятии равна 5%, что, естественно, соответствует очень высокому риску. Если же для предприятия установлен уровень риска в сто раз меньше, то есть і = 0,00051, тогда z/ = 84,1, v = 2686, z(u )= 4785,13, П(u )=f(u )-v = 5141,9. Теперь, учитывая (2.2.1) можем, рассчитать значение «сильного» штрафа. Действительно, Нс /{и )- П(и ) = 4858,1. В силу того, что величина штрафа, определяемая выражением (2.1.2), зависит от значений х, Н, h, выбирая соответствующие значения этих величин можно добиться что штраф (2.1.2) будет «сильным». Очевидно, что штраф (2.1.2) оказывается «сильным», если выполняется неравенство При этом следует помнить, что и, v являются функциями h. При фиксированных значениях х и h из (2.2.7) получаем, что штраф (2.1.2) будет «сильным» если Соответственно, при фиксированных значениях Я и h из (2.2.7) получаем, что штраф (2.1.2) будет «сильным» если h v Пример 2.2.2. Пусть параметры, характеризующие предприятие такие же как в прмере 2.2.1. Кроме того, пусть і =0,005, Я=1000 и /7=1200000. При этих значениях объем выпуска на предприятии будет равен и= 119,06, объем средств на снижение уровня риска v =1756,19, и фактический уровень риска х =0,00154. Если выбрать Я, отвечающим условиям (2..2.8), (для значений, выбранных в данном примере, это Я 1433,87), то штраф (2.1.2) становится «сильным» и предприятие будет выбирать z/=83,4 и v =2692,13 и обеспечивать допу 63 стимый уровень риска. Если же при фиксированных Я=1000 и /7=1200000 выбрать х, отвечающим условиям (2.2.9), (для значений, выбранных в этом примере, это х 0,00014), то штраф (2.1.2) становится «сильным» и предприятие будет выбирать и =83,4 и v =2692,13 и обеспечивать допустимый уровень риска. И, наконец, если выбирать h 1699300, то штраф (2.1.2) также становится «сильным».
Таким образом, комбинируя различные варианты значений х, Я и h можно сформировать такой штраф, налагаемый на предприятие, что он оказывается «сильным», и принуждает предприятие выходить на допустимый уровень риска.
Здесь следует отметить, что нормы, за нарушение которых устанавливаются штрафные санкции, а также порядок исчисления и взимания штрафов определяется законодательством Российской Федерации. Поэтому произвольное изменение параметров экономических механизмов не допускается.
Рассмотрим теперь, как меняются показатели деятельности предприятия при действии механизма штрафов.
Доказательство. Действительно, если бы было и и, то, с учетом (2.1.1) можно было бы записать, (м ,0) (м ,о), и, соответственно, x{u ,v ) = x x{u,v ) в то же время, учитывая, что и решение задачи (2.1.3), выполняется неравенство cu-z{u) cu -z{u ). Вычитая из правой и левой части этого неравенства V, получаем cu-z(u)-V cu -z{u )-v а отсюда следует, что и и v не являются решением задачи (2.1.4) и это противоречие и доказывает, что и и .
Имитационное моделирование процесса формирования платы за риск возникновения техногенных ЧС
В начале каждого тура игры, все участники сообщают ведущему, который играет роль Центра, информацию, необходимую для формирования уровня безопасности, при этом, как уже было сказано выше, Центру известен только диапазон возможных значений параметра гге[4,Д], i=l,...,n. Такое положение вещей дает возможность участникам игры строить собственные стратегии, основанные на представлении Центру некорректной информации с целью получения односторонних выгод для себя.
Дальнейший ход игры предполагает, что Центр определяет значения плановых уровней безопасности yt и цены Я, после чего игроки подсчитывают значения своих целевых функций.
Это является завершающим этапом игры, после чего происходит переход к следующему туру: вновь игроки сообщают ведущему необходимую информацию, ведущий формирует целевые показатели для каждого участника, а те, в свою очередь, подсчитывают значения своих целевых функций и т.д.
Так продолжается до тех пор, пока не будет достигнуто равновесное состояние, то есть когда стратегии участников будут сходятся к некоторому решению, повторяемому на каждом туре игры, при этом победителем будет считаться тот игрок, у которого суммарное значение целевой функции за все туры игры оказалось наилучшим. Например такой равновесной ситуацией может являться ситуация равновесия по Нэшу. Именно позиция участников игры в состоянии равновесия будет характеризовать эффективность исследуемого экономического механизма.
Приведенный игровой эксперимент рассматривал четырех участников, в качестве которых принимались четыре игрока-автомата (п=4), размер регионального допустимого ущерба принимался равным 100 (Y=100); значения параметров г, характеризующих свойства целевой функции участника принимались соответственно равными rj=l,5, г2=1,5, г3=2,5, г4=2,5, а значения возможных потерь в регионе от возникновения чрезвычайной ситуации на предприятиях равны: U!=80, U2=90, U3=80, U4=70. Поведение участников игры моделировалось в соответствии с гипотезой индикативного поведения [23], описываемой выражением где s, +1 - оценка і-го автомата в к+\-й партии игры,if - положение цели i-го автомата в к-й партии. Другими словами, это та оценка параметра г, которая обеспечивает і-му автомату минимальное значение его целевой функции в к-й партии игры. Значение у определяет величину шага в сторону цели.
Значения коэффициентов у были соответственно равны (у=0,3, у2=0,5,у3=0,2, у4=0,4), а положение цели і-го автомата в к-й партии определялось выражением где Ui - возможные потери от возникновении чрезвычайной ситуации на /-м предприятии; Y - уровень допустимого ущерба для региона. На графике, приведенном на рис. 3.1.1 представлены стратегии игроков, что позволяет сделать вывод о сходимости игры за девятнадцать партий, причем в ситуации равновесия s1 =1,80, s2 =1,85, s3 =2,71, s4 =2,69. Таким образом, расхождение равновесных значений si , полученных в результате проведения игрового эксперимента и истинных значений ri составило:
На рис. 3.1.2 приведен график изменения цены Я. Из этого графика следует, что в ситуации равновесия цена Я принимает минимальное значение равное 0,3075, в то время как теоретически рассчитанное значение цены Я =0,3492.
Графики изменения затрат участников игры на достижение заданного уровня безопасности и плату за риск представлены на рис. 3.1.3, а график изменения суммарных затрат на обеспечение в регионе допустимого ущерба Y=100. - на рис. 3.1.4
Из приведенных выше данных можно сделать вывод о том, что в ситуации равновесия суммарные затраты на обеспечение допустимого ущерба и плату за риск всех игроков достигают минимального значения.
Графики изменения затрат И, наконец, изменение ожидаемого ущерба для каждого предприятия представлено на рис. 3.1.5.
В ситуации равновесия значение ожидаемого ущерба каждого предприятия составило: - для первого предприятия 35,62; для второго 38,93; для третьего 13,28; для четвертого 12,16.
Степень влияния числа участников игрового эксперимента на его результаты, или другими словами эффект гипотезы слабого влияния, может быть оценен результатами другого игрового эксперимента, в котором принимали участие восемь игроков (п =8). Региональный допустимый ущерб в игре был равен 200 (Y=200). Здесь нетрудно заметить, что допустимый ущерб Y=100 для четырех предприятий региона аналогичен допустимому ущербу Y=200 для восьми предприятий региона.
Значения параметров г в новом эксперименте были соответственно равны Г!=1,5, г2=1,5, г3=2,5, г4=2,5, г5=1,5, гб=1,5, г7=2,5, г8=2,5. Значения возможных потерь в регионе от ЧС на предприятиях =80, U2=90, U3=80, U4=70, U5=80, U6=90, U7=80, U8=70, а значения коэффициентов у равнялись у=0,3, у2=0,5,у3=0,2, у4=0,4, у5=0,3, уб=0,5,у7=0,2, у8=0,4.
Стратегия восьми автоматов, представлена на графике, изображенном на рис. 3.1.6.
Из проведенного игрового эксперимента следует, что стратегии автоматов сошлись в равновесную ситуацию и s =s5 =i,64, s =s =i,66, s =s =2,58, а s4 =s8 =2,57. В этом случае, расхождение равновесных значений st и истинных значений г І составило:
- для первого и пятого игроков 9,3%;
- для второго и шестого игроков 10,7%; -для третьего и седьмого игроков 3,2%;
- для четвертого и восьмого игроков 2,8%.
Конкурсные механизмы распределения ресурсов
Из вышесказанного ясно, что выявление победителей состязания является очень важным компонентом. Естественно, что на каждом этапе имитационной игры число победивших может существенно различаться. В самом деле, при некотором исходном минимальном значении выделяемых ресурсов с для аутсайдеров конкурсного состязания имеется возможность рассчитать число выигравших в конкурсе по следующему алгоритму: необходимо отобрать из упорядоченных оценок эффективности (3.6.1) максимальное число исполнителей т, которое определяет число победивших в определенном этапе(партии) игры и отвечающих неравенству:
Данный алгоритм, определяющий победителей состязания для общего случая, показывает, что в некотором частном случае может быть только один победитель игры.
Но даже этот выигравший не будет получать запрашиваемого им финансирования, а отсюда неравенство (3.6.3) будет представлено как R-c(n-l) str
В данной ситуации победителем состязания будет игрок iL Он получит оставшиеся финансовые средства.
В [4,6] приведен анализ формальной модели конкурсного механизма . Здесь отметим лишь, что для целевой функции вида (3.6.2) равновесная ситуация по Нэшу определенно имеет случай быть, при этом сам вид ситуации равновесия будет зависеть от коэффициента ju в функции штрафа Л,, Количественная оценка ju показывает серьезные штрафные санкции і-ой организации, если при любом сценарии развития организации невыгодно отказаться от первоначально заявленной величины ожидаемого эффекта wu i=l,...,n. Если же штрафные санкции не столь значимы для участника процесса, то возможно изменение оценки ожидаемого эффекта. А экономический эффект будет выше, чем если бы организация продолжала функционировать при выполнении условия wt = -sjaixi .
Необходимо отметить наличие четырех шагов в каждой партии имитационной игры. Первый шаг дает возможность соперникам заявить Центру свои финансовые требования si, а также определить довести до сведения Центра ожидаемый эффект wi от выполнения работ для обеспечения нужного уровня безопасности.
Вторым шагом станет выявление победителей данного состязания. Получив заявки организаций, Центр выявляет на их основе победителей, которые заявляют самые высокие оценками эффективности.
Третьим шагом будет распределение Центром финансовых средств х i.
Наконец, на последнем, четвертом шаге, соперники, узнав полученный ими от Центра объем финансовых средств, выявят значение своей целевой функции. Четвертым шагом заканчивается партия, а участники игры втягиваются в следующую партию. Все повторяется по предыдущему алгоритму: соперники заявляют Центру необходимый им объем финансовых средств, в Центр проводится обработка исходной информации и т.д.
Таким образом, этапы (или партии) имитационной игры будут проводиться до тех пор, пока Центр ясно не увидит стратегию поведения соперников.
Игровой эксперимент по конкурсному распределению финансовых средств, проводился не с автоматами, а с реальными игроками. Одной из причин привлечения реальных игроков, несмотря на серьезные организационные сложности, является отсутствие достаточно хорошо обоснованной гипотезы поведения человека в подобной ситуации, именно в случае, когда он может играть на двух типах информации. И, как следствие этого, отсутствует соответствующий алгоритм поведения автомата.
В игре участвовало четыре игрока (п=4), значения коэффициентов ги аи i=l,2,3,4 и R такие же, как и в предыдущих экспериментах. Кроме того, с=0,1 и ju=0,5.
Эксперимент с реальными игроками занимает существенно больше времени. Это касается как времени проведения одной партии игры, так и времени проведения всего игрового эксперимента, так как скорость сходимости в равновесную ситуацию, если она существует, в экспериментах, проводимых с реальными игроками, как правило, ниже, чем в играх с автоматами. Поэтому результаты проведения эксперимента здесь сначала представлены в виде таблиц, характеризующих развитие ситуации в первых десяти партиях, а затем в виде графиков по результатам шестидесяти четырех партий.
