Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Анализ моделей и механизмов регулирования уровня безопасности 18
1.1. Структура и функции управления пожарной безопасностью 18
1.2. Проблемы управления пожарной безопасностью 24
1.3. Анализ моделей и механизмов управления уровнем безопасности 27
1.4. Описание качественных критериев оценки с помощью нечетких множеств 52
1.5. Анализ моделей планирования по предупреждению и ликвидации последствий возникновения пожаров 6 1
1.6. Выводы и постановка задач исследования 76
Глава II. Модели и механизмы формирования оптимальных программ, обеспечивающих приемлемый уровень пожарной безопасности с учетом факторов стоимости и риска 77
2.1 Модель построения интегральной оценки регионального уровня пожарной безопасности 78
2.2 Модель определения оптимальной стратегии повышения регионального уровня пожарной безопасности 87
2.3 Метод решения задачи определения оптимальной стратегии повышения уровня пожарной безопасности при различных свойствах функции упущенной выгоды 97
2.4 Разработка оптимальной программы снижения риска 1 16
2.5 Выводы по второй главе I 26
Глава III. Механизмы, обеспечивающие рост уровня пожарной безопасности 1 26
3.1. Затраты на повышение уровня пожарной безопасности 128
3.2. Сравнение механизмов компенсации и стимулирования
3.3. Использование приоритетных механизмов для стимулирования роста уровня пожарной безопасности региона 135
3.4. Алгоритм механизма обратных приоритетов при выпуклой дискретной функции затрат 139
3.5. Использование механизма обратных приоритетов при вогнутой дискретной функции затрат ! 49
Глава IV. Моделирование построения программы повышения регионального уровня пожарной безопасности 151
4.1. Интегральная оценка уровня пожарной безопасности ГПС Воронежской области 151
4.2. Оптимальная программа повышения уровня пожарной безопасности Воронежской области 159
4.3. Имитационное моделирование распределения компенсационных выплат по принципу обратных приоритетов 167
Заключение 171
Приложения 184
- Проблемы управления пожарной безопасностью
- Модель определения оптимальной стратегии повышения регионального уровня пожарной безопасности
- Использование приоритетных механизмов для стимулирования роста уровня пожарной безопасности региона
- Оптимальная программа повышения уровня пожарной безопасности Воронежской области
Введение к работе
Актуальность темы. Пожары это своеобразная плата общества за технический прогресс, являющаяся источником невосполнимых потерь материальных ценностей, о чем красноречиво свидетельствует статистика: ежегодно в России происходит более 260 тыс. пожаров, в результате которых гибнеї более 13,5 тыс. и получает травмы свыше 14 тыс. человек, а прямой ущерб от них превышает 1,5 млрд. руб. Особое внимание при этом следует обратить на полные потери от пожаров, которые при расчете по согласованной с Госкомстатом России методике составляют более 22 млрд. рублей, т.е. почти 5% бюджета 1999 года и до 0,9% от валового внутреннего продукта. При этом следует отметить, что число погибших за год от пожаров примерно равно числу погибших за период почти десятилетнего военного конфликта в Афганистане. ")то обстоятельство может служить основой для вывода: опасность от пожаров соизмерима по своим негативным последствиям с крупными воєнно политическими конфликтами. В Законе РФ «О пожарной безопасности» дается определение пожарной безопасности как состояния защищенности личности, имущества, общества и государства от пожаров. Таким образом, государство декларировало в качестве одной из своих функциональных обязанностей пожарную безопасность. Реализация этой глобальной функции возможна только в рамках какой - то организационной структуры, представляющей собой Государственную противопожарную службу (ГНС). Основными задачами ГПС является: работа по профилактике и предупреждению пожаров, повышение готовности всех структурных единиц к выполнению своих функций в режиме тушения пожаров и работа по Ф ликвидации пожара. Вполне понятно, что возни касі проблема оценки деятельности всех функциональных частей ГПС в процессе выполнения стоящих перед ней задач. Следовательно, возникает проблема интегральной оценки деятельности территориальных подразделений П 1С.
Вполне понятно, что деятельность ГПС по достижению целей пожарной безопасности сопряжена со значительными материальными затратами.
Естественно актуальной является задача создания такого механизма управления ГПС, который бы обеспечивал конституционно гарантированный уровень пожарной безопасности при одновременном минимуме финансовых средств, затрачиваемых на эти цели. Таким образом, решение задачи обеспечения повышения уровня пожарной безопасности региона (или достижения приемлемого уровня риска возникновения пожарной ситуации) предполагает количественное определение существующего уровня безопасности (риска) и определение оптимальной стратегии поведения по снижению существующего уровня риска.
Следует отметить, что трудность оценки уровня пожарной безопасности заключается в том, что в процессе разработки данной проблемы исследователь неизбежно сталкивается с необходимостью обработки информации, носящей качественный характер, то есть следует отметить, что ота задача относится к классу трудноформализуемых.
Основные исследования, получившие отражение в диссертации, выполнялись по планам научно-исследовательских работ:
- федеральная комплексная подпрограмма 08.02 «Безопасность населения и народнохозяйственных объектов с учетом риска возникновения природных и техногенных катастроф»;
- грант РФФИ «Разработка оптимизационных моделей управления распределением инвестиций на предприятии» № і 00-3.3-306.
Цель и постановка задач исследовании.
Целью диссертационной работы является разработка моделей и методов комплексной оценки ГПС административно-территориальной единицы, определения оптимальной стратегии повышения региональною уровня пожарной безопасности и разработка механизмов стимулирования роста уровня пожарной безопасности.
Достижение цели работы потребовало решения следующих основных задач:
анализ тенденций развития и современных проблем П 1С;
анализ существующих моделей построения интегральных оценок;
построение модели интегральной оценки уровня пожарной безопасности на основе матричных сверток;
разработка модели определения оптимальной стратегии повышения регионального уровня пожарной безопасности при выпуклой системе функций затрат;
создание модели определения оптимальной стратегии повышения регионального уровня пожарной безопасности при вогнутой системе функций затрат;
разработка модели определения оптимальной стратегии повышения регионального уровня пожарной безопасности при выпукло вогнутой системе функций затрат;
разработки модели определения оптимальной стратегии повышения регионального уровня пожарной безопасности при произвольной сиоеме функций затрат;
адаптация немапипулируемых механизмов на задачу стимулирования роста уровня пожарной безопасности;
проведение сравнительного анализа механизмов стимулирования и компенсации;
осуществлено исследование эффективности механизмов стимулирования для дискретных зависимостей затрат.
Методы исследования.
В работе использованы методы теории активных систем, моделирования организационных систем управления, системного анализа, имитационного моделирования, линейного и нелинейного программирования и многокритериального выбора. Кроме этого, при проведении исследований использованы: теория моделирования дискретных процессов, теория графов. Научная новизна.
В диссертации получены сле/гующие результаты, характеризующиеся научной новизной:
модель интегральной оценки уровня пожарной безопасности региона, позволяющая учитывать многокритериальное и напряженность вариантов программы развития ГПС;
модель определения оптимальной стратегии повышения регионального уровня пожарной безопасности, учитывающая свойства функций затрат (выпуклость, вогнутость и выпукло-вогнутость) подразделений ГПС;
алгоритм формирования оптимальной стратегии повышения регионального уровня пожарной безопасности при различных условиях, позволяющий строить стратегии оптимального поведения для различных вариантов развития ГПС;
алгоритм определения степени вероятности достижения заданного уровня пожарной безопасности, позволяющий рассчитать вероятность реализуемости принимаемых вариантов развития ГПС;
механизмы стимулирования роста уровня пожарной безопасности при дискретных функциях затрат, позволяющие компенсировать издержки подразделений П 1С;
теорема идентичности механизмов стимулирования и компенсации относительно объемов используемых централизованных ресурсов, позволяющая обосновывать формирование вариантов программы повышения уровня пожарной безопасности в регионе;
алгоритм нахождения параметра стимулирования, обеспечивающего реализацию неманипулируемого механизма управления, позволяющею исключить сознательное искажение информации со стороны территориальных подразделений ГПС.
Достоверность научных результатов. Научные положения, теоретические выводы и практические рекомендации, включенные в диссертацию, обоснованы математическими доказательствами. Они подтверждены расчетами на ЭВМ и производственными экспериментами; многократной их проверкой при создании пакетов прикладных программ и внелренип в практику управления ГПС.
Практическая значимость и результаты внедрения.
На основании выполненных автором исследований, под его руководством и личном участии впервые разработаны комплекс программ («Комплексная оценка») для подготовки вариантов развития ГПС. Разработанные модели, методы и алгоритмы позволяют получать оптимальные (или близкие к оптимальным) варианты программы развития ГПС региона.
Использование разработанных в диссертации моделей и методов позволяет многократно применять разработки, тиражировать их и осуществлять их массовое внедрение с существенным сокращением трудозатрат и средств.
Разработанные модели и методы реализованы, внедрены и используются тс.
Основы теории (модели, методы, алгоритмы и механизмы), а также программные продукты включены в состав учебных курсов по дисциплине «Управление пожарной безопасностью».
Апробация работы. Материалы диссертации, ее основные положеним и результаты доложены и обсуждены па Международных и Республиканских конференциях в 200І-2003і.г.: «Современные сложные системы управления» (г. Липецк-2001 г., г. Старый Оскол-2002г., г. Воронеж-2003): «Интеллектуализация управления в социальных и -экономических системах» (г. Воронеж-2003); «Экологические проблемы Черноземья» (г. Воронеж-2001 г.); «Кибернетика и технологии 21 века» (г. Воронеж-2003г.); «Управление городским и муниципальным хозяйством» (г. Тула-2003г.); «55-56 научно-технические конференции ВГАСУ» (г. Воронеж-2001-2002г.г.); «Теория активных систем управления» (г. Москва-2002г.)
Публикации. По теме диссертации опубликовано 18 печатных работ.
Личный вклад автора в работах, опубликованных в соавторстве, состоит в следующем:
В работах 1, 2] автором разработаны математические постановки и алгоритмы решения задач интегральной оценки уровня пожарной безопасности региона.
В работе j I 8J автором разработаны модели и механизмы управления безопасностью.
В работах [3, 4] автором разработаны алгоритм и стратегия повышения уровня региональной пожарной безопасности.
В работах [9, 10, і 1] автором разработаны алгоритм определения степени вероятности достижения заданного уровня пожарной безопасности и разработана классификация экономических механизмов повышения уровня пожарной безопасности.
В работах [5, 6, 7] автором разработаны процедуры построения комплексных оценок уровня региональных программ развития.
В работе !6] автором разработаны механизмы стимулирования роста уровня пожарной безопасности.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений. Она содержи! 174 страницы основного текста, 37 рисунков, 33 таблиц и 2 приложения на 7 страницах. Библиография включает 131 наименований.
В первой главе проанализированы существующие модели и механизмы реї \лировапия уровня пожарной безопасности. Отмечается, что пожары являлись неотъемлемой, хотя и очень нежелательной, частью развития современной цивилизации, на всех стадиях ее становления, начиная от самых ранних. При этом следует отметить, что пожар является источником невосполнимых потерь материальных ценностей и требует больших затрат для их восстановления. Но пока материальный ущерб от пожаров был относительно невелик, и несли его в основном физические лица, государство не принимало никаких специализированных мер, направленных на повышение пожарной безопасности. Борьба с пожарами возлагалась в основном на население н воинские подразделения, находившиеся в зоне бедствия. 11о по мере технического развития общества происходил перенос центр тяжести в понесенном ущербе от населения на объекты промышленного назначения и это явилось следствием того, что государством стали предприниматься попытки в создании регулярных структур, занимающихся проблемами пожарной охраны. Так, например, постоянная угроза возникновения пожаров в Адмиралтействе и во флоте побудили Петра I создать первую специализированную пожарную команду уже в 1722 году. Обращаясь к статистике, можно установить, что число погибших за год от пожаров примерно равно числу погибших за период почти десятилетнего военного конфликта в Афганистане, следовательно, опасность от пожаров соизмерима по своим негативным последствиям с крупным военно-политическим конфликтом. Осознание важности функции обеспечения пожарной безопасности нашло свое выражение в Законе РФ «О пожарной безопасности», где определяется понятие пожарной безопасности, спсюмы обеспечения пожарной безопасности, ее функции.
Рассматривается структура государственной противопожарной службы и ее задачи. Отмечается, что система обеспечения пожарной безопасности должна эффективно функционировать в двух режимах: повседневной деятельности п чрезвычайном, соответствующим периоду ликвидации пожара.
В режиме повседневной деятельности функционирование системы пожарной безопасности характеризуется отсутствием информации о явных признаках угрозы возникновения очага возгорания, но именно качество функционирование системы в данном режиме обеспечит успешность выполнения задач по ликвидации пожаров. Поэтому отмечается, что на сегодняшний день актуальным является процесс разработки и реализации действенных механизмов, направленных на минимизацию риска возникновения пожаров и уменьшения размера возможного ущерба. При этом следует отметить, что реализация таких механизмов требует дополнительных затрат от предприятий, где осуществляются мероприятия по повышению уровня пожарной безопасности, отсюда особую важность приобретает разработка мер экономического стимулирования противопожарных мероприятий на предприятиях различных форм собственности и построение действенных алгоритмов получения интегральной оценки эффективности противопожарных мероприятий, а также и задача оценки состояния пожарной безопасности предприятий объектов и административно-территориальных единиц с целью определения наиболее опасных и неблагополучных, с тем, чтобы в дальнейшем разработать ряд мероприятий, позволяющих компенсировать потенциальную опасность или улучшить их состояние. В этом плане следует отметить, что в данном случае приходится иметь дело со сложными технико-экономическими системами, характеризующимися некоторым набором показателей своего функционирования.
Практически не встречается ситуаций, когда один из вариантов или одна из изучаемых систем является безусловным лидером среди остальных по всем рассматриваемым показателям. Чаще всего возникает ситуация, когда какие то варианты имеют лучшие, одни показатели, а другие варианты другие. Возникает задача многокритериального выбора. Эффективным методом решения такой задачи является получение интегральной оценки каждою варианта. Проанализированы существующие методы получении интегральных оценок, отмечены их достоинства и недостатки.
Во второй главе отмечается, что на данном этапе развития II 1С следует осуществить переход от концепции «абсолютной» пожарной безопасности к концепции «приемлемого» уровня риска возникновения пожарной ситуации. При этом будем считать [15], что риск - это мера для количественного измерения опасности, представляющая собой векторную величину, включающую следующие основные показатели: величину ущерба, вероятность возникновения возгорания, неопределенность в величинах, как ущерба, так и вероятности.
Достижение некоторых параметров, характеризующих состояние пожарной безопасности, каких то экстремальных значений, может рассматриваться как задача оптимизации. При этом, учитывая, что риск определяется как векторная величина, то есть характеризуется несколькими параметрами, то задачу управления риском следует рассматривать как задачу многокритериальной оптимизации. Наиболее распространенным методом решения такого класса задач является свертка параметров, описывающих степень риска возникновения пожарной ситуации, в некоторую интегральную оценку риска.
Построение интегральной оценки риска также можно проводить различными способами. В данной ситуации множественность вариантов свертки определяется природой самого критерия риска, представляющего собой параметры ущерба от возникновения возгорания, и параметры, характеризующие вероятность возникновения пожара. Получение интегральной оценки риска может быть построено путем получения ожидаемого ущерба каждого типа, а затем получения интегральной оценки всех ожидаемых ущербов.
Таким образом, решение задачи обеспечения повышения уровни пожарной безопасности региона (или достижения приемлемого уровня риска возникновения пожарной ситуации) предполагает: количественное определение существующего уровня безопасности (риска) и определение оптимальной стратегии по повышению существующего уровня пожарной безопасности. 11ри лом. как уже отмечалось, уровень пожарной опасности региона определяется как суммарная составляющая уровней пожарной опасности всех объектов, входящих в зону обслуживания конкретной службы. Рассмотрена процедура построения агрегированной оценки уровня пожарной безопасности на основе матриц логической свертки. На основе введенного понятия, напряженный вариант развития службы, показано, что напряженный вариант развития \ \\С будет соответствовать ситуации обеспечивающей получение іребуемого значения интегральной оценки с минимальными затратами. То есть напряженные варианты будут составлять множество І Іарето - оптимальных решений! в пространстве критериев. Следовательно, процедура решения поставленной задачи об отыскании оптимального проекта развития службы будет состоять в нахождении множества напряженных вариантов и последующего выбора из этого ограниченного множества приемлемого варианта.
Далее рассматривается задача, определения оптимальной стратегии повышения регионального уровня пожарной безопасности. Учитывая аддитивность интегрального критерия, характеризующего уровень пожарной безопасности региона, показано, что деятельность ГПС, направленная на повышение регионального уровня пожарной безопасности, будет заключаться в том, что бы для каждого предприятия установить приемлемый уровень пожарной безопасности, которые предприятия реально могут обеспечить за рассматриваемый период времени. Очевидно, что за рассматриваемый период равный Т отчетных периодов возможно осуществление перехода из существующего состояния в требуемое различными путями: можно попытаться достигнуть требуемого уровня сразу же на первом отчетном периоде, можно, наоборот, обеспечить повышение уровня до требуемой величины па последнем временном отрезке, возможны другие комбинации. Следовательно, задача сводится к выбору траектории движения рассматриваемой системы в пространстве состояний таким образом, чтобы достигнуть требуемого уровня безопасности с минимальными затратами. Возможные варианты перехода системы из одного состояния в другое описываются с помощью графа, то есть составляется сетевая модель данного процесса.
Были получены решения для различных вариантов зависимости затрат от уровня пожарной безопасности: при выпуклых функциях затрат, при вогнутых, при выпукло вогнутых и при произвольных зависимостях, заданных в дискретной форме.
Отмечается, что в случаях, когда число объектов мало, а следовательно и величина на которую должен быть повышен региональный уровень пожарной безопасности невелик, альтернативой методу ветвей и границ может служить метод динамического программирования. Основная идея заключается в замене одной задачи размерностью п на п задач единичной размерности. Итерационная процедура представляет собой последовательное определение минимальной величины затрат или упущенной выгоды для возможных значений регионального уровня пожарной безопасности, для тех случаев, ко і via этот уровень обеспечивается за счет первых двух предприятий, затем первых трех, и т.д. последующие значения определяются на основе функционального уравнения Беллмана.
В третьей главе рассматриваются механизмы, обеспечивающие рост регионального уровня пожарной безопасности. При этом показывается, что критерием оптимальности стратегии повышения регионального уровня пожарной безопасности является минимальность затрат или упущенной выгоды. Подчеркивается, что данные о величине затрат или упущенной выгоды Qkj при переходе за период Т на j-ый уровень пожарной безопасности территориальные органы ГПС должны получать от предприятий. В связи с этим достаточно актуальной является проблема исключения случаев сознательного искажение информации о величине упущенной выгоды. Механизмы ) правления. позволяющие обеспечить достоверность представляемой информации, называются механизмами честной игры или нсманииулируемыми механизмами. В качестве механизмов стимулирования могут выступать (17 уменьшение платы за риск, налоговые льготы (уменьшение налогооблагаемой прибыли с ростом уровня пожарной безопасности) и і .д.
Рассматривается процедура функционирования возможного пеманипулируемого механизма, для этого обозначим через а величину стимулирующего норматива, обеспечивающего предприятию компенсацию затрат в виде уменьшения налогооблагаемой прибыли при роете уровня пожарной безопасности на единицу. В этом случае, повышая пожарную безопасность k-го предприятия до уровня хк, предприятие достигает дисконтирующего эффекта за счет уменьшения налога на прибыль в размере равном ахк, но если предприятие направит средства, затраченные на повышение уровня пожарной безопасности, в производство, то получит доход равный фи(хі ), то есть величина упущенной выгоды определяется предприятием в размере фк(хк), что позволяет получить целевую функцию и сформулировать задачу оптимизации.
Анализируя целевую функцию, приходим к заключению, что информация о размере упущенной выгоды, то есть о функции фк(хк), представляемая отдельным предприятием, слабо влияет на величину стимулирующего норматива а, так как даже при больших изменениях фк(хи) величина а, получаемая из решения соответствующей задачи оптимизации изменяется незначительно, что позволяет принять гипотезу слабого влияния. В этом случае, как показано в [17], представление достоверной информации является доминантной стратегией каждого предприятия.
Отмечается, что такой механизм компенсации затрат не является единственным, обеспечивающим заинтересованность предприятия в совершенствовании своей системы пожарной безопасности поэтому рассматриваются также и механизмы стимулирования. Показывается, что оба эти механизма эквивалентны с точки зрения величины требуемых централизованных средств. Но, вместе с тем, отмечается важное преимущество механизма стимулирования: он способствует представлению предприятиями достоверной информации о величине упущенной выгоды (или о величине затрат).
Применение механизмов стимулирования и компенсации требукл определенного наличия финансовых средств, направляемых на поощрение предприятий, совершенствующих свою систему пожарной безопасности. Но современная ситуация характерна тем, что бюджетные средства также достаточно ограничены и острая проблема заключается в том, что территориальные органы ГПС испытывают постоянное недофинансирование и возникает закономерный вопрос о том, из каких источников осуществлять компенсирующие выплаты или налоговые льготы. Таким образом, возникает весьма актуальная задача распределения ограниченных ресурсов, которая наиболее эффективно может быть решена с помощью приоритетных механизмов распределения [17].
При этом показано, что механизмы прямых приоритетов и абсолютных приоритетов для распределения ограниченных ресурсов практически неприменимы, гак как не соответствуют условию задачи: первый способствует росту величины заявляемого ресурса (срабатывает принцип: чем больше просишь, тем больше получаешь), а второй механизм ориентируется только на величину приоритета, не принимая во внимание величину затраченных предприятием на повышение уровня безопасности средств. Таким образом, наиболее подходящим механизмом распределения ограниченных средств будет механизм обратных приоритетов, который с одной стороны принимает во внимание величину заявки, поступившей от предприятия, то есть зависит от у;, а с друзой стороны исключает тенденцию роста заявок, порождая образную тенденцию - уменьшения заявок, пропорционально величине бюджетного дефицита. Обосновывается применимость этих механизмов для распределения ограниченных ресурсов в случае выпуклых, вогнутых и дискретных функций затрат.
В четвертой главе определяется интегральная оценка уровня пожарной безопасности Воронежского региона. ГПС Воронежского региона состоит из районні,їх территориальных служб, число которых определяется числом алмипистративпых единиц в составе Воронежской области. Па сегодняшний день по 32 сельских района, 6 районов города Воронежа и город 1 Іововоронеж (всего 39 административных единиц).
Деятельность каждой районной ГПС характеризуется достаточно значительным числом параметров. Из всей совокупности для построения интегральной оценки выбраны параметры, характеризующие уровень пожарной безопасности: размер материального ущерба, который будем обозначать через М, число погибших (П) и число получивших травмы различной степени тяжести (Т). Причем число погибших и травмированных образуют агрегированный показатель, называемый социальным ущербом (С). С учетом утих параметров были рассчитаны интегральные оценку каждой районной службы.
Для обеспечения сопоставимости абсолютных данных, все сведения были приведены к относительным показателям в пересчете на 10 тыс. человек населения конкретной административно-территориальной единицы. Анализ показал, что необходимы усиленные целенаправленные меры на повышение регионального уровня пожарной безопасности, так как даже по числу погибших и травмированных во многих районах Воронежской области наблюдается превышение над общероссийскими показателями.
Таким образом, глобальная стратегия деятельности достаточно ясна: повысить интегральную оценку территориальных служб с тем, чтобы при этом произошло увеличение общего рейтинга региона в целом. В частности, первоочередной необходимостью является повышение регионального рейтинга до уровня 100, то есть задача приближения к уровню оцениваемому как хороший.
Реализация данной задачи связана с затратами, что в условиях дефицита ресурсов, приводит к необходимости распределения ресурсов с максимальной эффективностью, то есть таким образом, чтобы достигнуть необходимого эффекта при минимально возможных затрат. Используя алгоритм формирования оптимальной стратегии развития Г11С при выпуклых функциях затрат, получены нормативные значения уровней для различных районных 111С. обеспечивающих достижение заданного регионального уровня. Для этого необходимо повысить уровень 16 районов (что составляет 41 % от общего числа территориальных подразделений ГПС), при этом численность районов с неудовлетворительным уровнем безопасности сократится до 5, что соответствует 12,8% (первоначальный уровень: 21 район имел оценку неудовлетворительно, что составляло 53,8%). Получены также и данные о затратах необходимых для достижения заданного уровня.
Проблемы управления пожарной безопасностью
Система обеспечения пожарной безопасности должна эффективно функционировать в двух режимах: повседневной деятельности и чрезвычайном, соответствующим периоду ликвидации пожара. В режиме повседневной деятельности функционирование системы пожарной безопасности характеризуется отсутствием информации о явных признаках угрозы возникновения очага возгорания, но именно качество функционирования системы в данном режиме обеспечит успешность выполнения задач по ликвидации пожаров. При режиме повседневной деятельности основными функциями системы будут: функции осуществления государственного пожарного надзора; поддержание высокой готовности сил и средств ГПС; разработка и реализация действенных механизмов направленных на минимизацию риска возникновения пожаров и уменьшения размера возможного ущерба при возгорании; профилактическая деятельность, направленная па разработку специальных программ и систем мероприятий по предупреждению пожаров. В процессе осуществления государственного пожарного надзора возникают следующие задачи: мониторинг противопожарного состояния промышленных объектов, жилого фонда, общественных, административных и культурно бытовых зданий; проведение расчетов по определению уровня обеспечения пожарной безопасности людей, вероятности возникновения пожара и жономичеекои эффективности систем пожарной безопасности с последующим выявлением неблагополучных в противопожарном отношении объектов; контроль за соблюдением противопожарных нормативов мри строительстве; прогнозирование и оценка последствий от возникновения пожаров на особо опасных объектах; разработка мероприятий, направленных на снижение пожарной опасности на особо опасных объектах.
Процесс разработки и реализации действенных механизмов, направленных на минимизацию риска возникновения пожаров и уменьшения размера возможного ущерба при возгорании, реализуется путем решения задач по формированию и совершенствованию законодательно - правовой базы системы пожарной безопасности. Особую важность приобретает разработка мер экономического стимулирования противопожарных мероприятий на предприятиях различных форм собственности. Построение эффективных алгоритмов получения интегральной оценки эффективности противопожарных мероприятий. Важное значение имеет дальнейшее совершенствование методов расчета оценки ущерба, потерь и величин компенсационных выплат.
1 Ірофилактичеекая деятельность органов 111С" заключается в обоснованном выборе комбинации трех стратегий: стратегии предотвращения причин возникновения пожара, стратегии предотвращения пожара и стратегии минимизации последствий возникшего возгорания. Степень использования каждого типа стратегии является предметом моделирования и последующего анализа применительно к наиболее пожароопасным объектам. Решение этой проблемы занимает, как правило, несколько лет и в настоящее время серьезно сдерживается по экономическим причинам.
Реализация стратегии минимизации последствий пожара предполагает предварительную разработку планов действий ГПС на случай возникновения пожара, который не удалось предотвратить. При этом должен быть использован и учтен опыт предыдущих действий и результаты прогнозов развития подобных явлений, различные ситуации, как штатные, так и нештатные. Было бы неплохо, если бы такие планы тестировались с помощью средств имитационного моделирования или же научениях сил и средств ГПС.
В режиме ликвидации пожара, как правило, работает только какая го часи. системы обеспечения пожарной безопасности и порядок-функционирования системы в данном режиме определен в законодательном порядке [105]. При этом тушение пожаров представляет собой боевые действия, направленные на спасение людей, имущества и ликвидацию пожаров. ушение пожаров Государственной противопожарной службой осуществляется на безвозмездной основе, если иное не установлено законодательством Российской Федерации.
Основными задачами ГПС является: работа по профилактике и предупреждению пожаров, повышение готовности всех структурных единиц к выполнению своих функций в режиме тушения пожаров и работа по ликвидации пожара. Вполне понятно, что возникает проблема оценки деятельности всех функциональных частей ГПС в процессе выполнения стоящих перед ней задач. Следует отметить, что согласно рис. 1.1.1 в настоящее время наблюдается уменьшение числа пожаров и ущерба от них в целом по Российской Федерации. И это, казалось бы, свидетельствует об успешной работе 111С, тем более, что если учесть фактор уменьшения численности населения на территории России и построить график числа пожаров, приходящихся па 100000 населения (рис. 1.2.1), то положительная іепденипм, уменьшение числа пожаров, сохраняется. Но следует иметь ввиду возможность манипулирования статистическими данными с целью создания благоприятного имиджа службы. Об этом свидетельствует тот факт, что число погибших при пожарах согласно графику, приведенному на рис. 1.1.3 возрастает [66]. "Это может быть истолковано как снижение эффективности деятельности ГПС (факт гибели людей гораздо труднее поддается «ведомственной корректировке»), но, с другой стороны, это может характеризовать нынешнее состояние экономики и общества в целом. Гем более, что статистические данные свидетельствуют о том, что в последние годы происходит рост числа погибших в нетрезвом виде (рис. 1.2.2) и увеличение среди погибших доли пенсионеров, инвалидов и лиц без определенного рода занятий.
Модель определения оптимальной стратегии повышения регионального уровня пожарной безопасности
Рассмотрим задачу определения оптимальной стратегии повышения регионального уровня пожарной безопасности. Будем рассматривать региональный уровень пожарной безопасности как аддитивный критерий, складывающийся из уровня пожарной безопасности наиболее пожароопасных объектов, расположенных на территории региона. Обозначим через п число таких предприятий в регионе, а через у,- - уровень пожарной безопасности на предприятии і. Уровень безопасности, как уже рассматривалось в 2.1, это интегральный показатель, характеризующий пожарную безопасность на предприятии. Каждому значению yi соответствуют определенные нормативные требования к системе пожарной безопасности.
В целях сопоставимости уровней пожарной безопасности предприятий разной величины осуществим разбиение больших предприятий на несколько частей, состоящих из несколько подразделений (цехов, опасных участков). Каждая такая группа подразделений будет в дальнейшем рассматриваться как отдельное предприятие. Критерием, обеспечивающим определение размера частей, на которые разбивается предприятие, является, примерно одинаковый уровень пожарной безопасности этих частей. Это обеспечивает рост уровня по 85 жар ной безопасности на одну и ту же величину независимо от того, на каком предприятии это произошло, то есть интегральная оценка уровня пожарной безопасности региона не будет зависеть от порядка нумерации элементов множества, на котором она определена.
Для характеристики уровня пожарной безопасности воспользуемся дискретной шкалой оценок. В целях уменьшения последующих объемов вычислений шкалу оставим ту же четырехбальную, но оценки будем применять, начиная с нуля, таким образом, шкала будет охватывать диапазон от 0 до 3.
Оценка 0 будет характеризовать ситуацию, когда на предприятии фактически отсутствует система пожарной охраны (имеются лишь соответствующие типовые инструкции), а 3 соответствует уровню, удовлетворяющему международным стандартам в области пожарной безопасности.
Учитывая аддитивность интегрального критерия, характеризующего уровень пожарной безопасности, приходим к заключению, что его значение может изменяться в диапазоне от 0 до Зп, где п - это число потенциально пожароопасных объектов в регионе. Следовательно, деятельность ГПС, направленная на повышение регионального уровня пожарной безопасности, будет заключаться в том, что бы для каждого предприятия установить приемлемый уровень пожарной безопасности, которой предприятия реально могут обеспечить за рассматриваемый период времени, например, квартал или год. Долгосрочная стратегия ГПС в данном случае будет заключаться в постепенном повышении требований к уровню безопасности отдельных предприятий, позволяющих обеспечить переход к требуемому уровню во всем регионе.
В [21] предлагается реализовать рассмотренный подход в два этапа: определяется стратегия повышения регионального уровня пожарной безопасности, являющегося суммой нормативных уровней отдельных предприятий региона; определяется нормативный уровень пожарной безопасности каждого предприятия в изучаемом периоде так, чтобы суммирование нормативных уровней отдельных предприятий региона обеспечило бы требуемый уровень безопасности всего региона за данный период, при минимальных суммарных затратах предприятий.
Обеспечение некоторого уровня пожарной безопасности и последующее ее поддержание требует от предприятия некоторых дополнительных затрат. Данные о размерах таких затрат представляется предприятиями как составная часть отчетов о состоянии пожарной безопасности на предприятии. Естественно возникает вопрос о достоверности представляемых отчетных данных. Для этой цели может быть использован действующий механизм инспекций состояния пожарной безопасности на предприятии, который, как известно, включает и систему штрафных санкций, за искажение отчетных данных.
Таким образом, возникает задача определения оптимальной стратегии развития региональной ГПС, направленной на повышения уровня пожарной безопасности до некоторого качественно нового состояния. При -этом, как уже огмечалось, уровень пожарной опасности региона определяется как суммарная составляющая уровней пожарной опасности всех объектов, входящих в зону обслуживания конкретной службы.
Предположим, что существующий уровень пожарной безопасности региона оценивается величиной равной R0, и поставлена задача разработать стратегию повышения этого уровня до величины R i-за некоторый промежуток времени, оцениваемый в Т отчетных периодов (кварталов, лет). Не нарушая общности последующих рассуждений, можно принять, что существующий уровень пожарной безопасности оценивается как нулевой, то есть Ro = 0. Причем между состояниями R( и RT существует некоторое количество промежуточных состояний, описывающих поведение системы управления пожарной безопасностью региона. Очевидно, что за рассматриваемый период равный Т отчетных периодов возможно осуществление перехода из существующего состояния в гребч смое различными путями: можно попытаться достигнуть требуемого уровня сразу же на первом отчетном периоде, можно, наоборот, обеспечить повышение уровня до требуемой величины на последнем временном отрезке, возможны другие комбинации.
Использование приоритетных механизмов для стимулирования роста уровня пожарной безопасности региона
Применение механизмов стимулирования и компенсации, как было показано выше, требуют определенного наличия финансовых средств, направляемых на поощрение предприятий, совершенствующих свою систему пожарной безопасности. Но еовременная ситуация характерна тем, что бюджетные сред 133 сіва гакже досіаточно ограничены и острая проблема заключаегся в том, что территориальные органы ГПС испытывают постоянное недофинансирование и возникает закономерный вопрос о том, из каких источников осуществлять компенсирующие выплаты или налоговые льготы. Таким образом, возникает весьма актуальная задача распределения ограниченных ресурсов, которая наиболее эффективно может быть решена с помощью приоритетных механизмов распределения [17].
Предположим, что в результате проведения мероприятий по повышению уровня пожарной безопасности, і-е предприятие заявило о затратах, подлежащих компенсации или, что тоже самое, о величине своей упущенной выгоды, в размере у;. Эффективность расхода данной суммы бюджетных средств будет определяться вкладом і-го предприятия в повышение регионального уровня пожарной безопасности и может быть описано с помощью функции приоритега ТІ(УІ).
Анализируя выражения (3.3.1) - (3.3.2), приходим к заключению, что эффективность работы механизма распределения будет целиком зависеть от характера функции приоритет, так как если эту функцию построить таким образом, чтобы тіі(уі) были возрастающими функциями, то такой вариант распределения ресурсов получил название механизма прямых приоритетов, то есть чем больше просишь - тем больше и получаешь; если же Т(у-,) - убывающие функции, то получим механизм обратных приоритетов. Для случая, когда г\,(\\) не зависит от уj для всех і, имеет место механизм абсолютных приоритетов. Механизмы прямых приоритетов и абсолютных приоритетов для распределения о г 134 раниченных ресурсов практически неприменимы, так как не соответствуют условию задачи: первый способствует росту величины заявляемого ресурса (срабатывает принцип: чем больше просишь, тем больше получаешь), а второй механизм ориентируется только на величину приоритета, не принимая во внимание величину затраченных предприятием на повышение уровня безопасности средств. Таким образом, наиболее подходящим механизмом распределения ограниченных средств будет механизм обратных приоритетов, который с одной стороны принимает во внимание величину заявки, поступившей от предприятия, то есть зависит от у-„ а с другой стороны исключает тенденцию роста заявок, порождая обратную тенденцию - уменьшения заявок, пропорционально величине бюджетного дефицита.
Рассмотрим активную систему, состоящую из центра, роль которого будет играть ГПС административно-территориальной единицы и активных элементов объектов, на которых в рассматриваемый период должен быть повышен уровень пожарной безопасности. Таким образом, в отличие от [21], в данном случае, центр будет не только распределять ресурс, но также и устанавливать элементам рассматриваемой системы планы повышения уровня системы пожарной безопасности.
Если предположить, что для всех предприятий минимум в выражении (3.3.5) достигается на первом члене, тогда экстремум для каждого предприятия достигается в том случае, когда при выполнения гипотезы слабого влияния, предприятием будут заявлены оценки Sj = /2i"j и механизм обратных приоритетов будет эквивалентен механизму компенсации.
Упорядочим множество предприятий, участвующих в распределении по возрастанию Г, то есть пусть выполняется соотношение. Учитывая (3.3.5) приходим к заключению, что чем меньше коэффициент г„ то тем большее количество ресурса будет получено i-bfM предприятием, но учитывая то, что размер распределяемых і-му предприятию ресурсов не может превышать его затраты, приходим к тому, что предприятие п получит долю фонда, равную величине компенсационных выплат при s„ = /ji ,,. Уменьшаем количество ресурса, подлежащего распределению на величину уже распределенного предприятию п, и повторяя процедуру (3.3.5) для оставшихся предприятий, получаем, что каждое предприятие получает долю фонда, равную величине компенсации.
Итак, в том случае, когда распределяемый фонд меньше суммарного значения компенсационных выплат, возникает ситуация, когда число предприятий, сообщающих одинаковые оценки параметров sk Vi rk будет возрастать пропорционально дефициту средств. Это будет означать, что затраты на достижение требуемого значения регионального уровня пожарной безопасности будут также возрастать. Полученный вывод будет справедлив и для функций затрат более общего вида.
В рассмотренных выше механизмах распределения использовалось важное допущение относительно функций затрат: они предполагались непрерывными. Но, к сожалению, далеко не всегда на практике возможно точно указать функциональную зависимость, гораздо легче получить ряд значений функции затрат при некоторых фиксированных значениях независимой переменной, то есть функции затрат задаются в дискретной форме. Как уже говорилось во второй главе, в этом случае осуществляется аппроксимация дискретной функции некоторой кусочно-линейной непрерывной функцией, то есть промежутки между дискретными значениями интерполировались в виде линейной зависимости. Предположим, что такая аппроксимация дает выпуклую функцию. Рассмотрим, как будут функционировать описанные выше механизмы в данном случае.
Обозначим через skj оценку затрат предприятия к, необходимых для достижения уровня пожарной безопасности равного] (при пом будем считать, что ко = (К то есть затраты на начальном уровне отсутствуют). Для того, чтобы предприятие было заинтересовано в совершенствовании собственной пожарной безопасности, ему необходимо компенсировать затраты, направляемые на эти цели, то есть если предприятию был установлен уровень нормативных требований равный yU = j, то предприятие должно получить либо из централизованного фонда стимулирования, либо в виде налоговых льгот сумму .
Оптимальная программа повышения уровня пожарной безопасности Воронежской области
Рассмотрим возможные пути повышения уровня пожарной безопасности Воронежского региона. Будем считать, что уровень каждого района оценивается, как уже говорилось, по четырехбалльной шкале, следовательно, учитывая, что имеется 39 территориальных единиц, максимально возможный региональный уровень пожарной безопасности может составлять 156. Из диаграммы, представленной на рис. 4.1.2 видно, что в 2001 году данный показатель составлял 65. Этот уровень соответствует оценке неудовлетворительно, так как если предположить, что все территориальные службы имеют оценку неудовлетворительно, то это будет соответствовать региональному рейтингу равному 39, следовательно, сравнивая имеющуюся оценку 65 с максимально возможным значением 156, можно сделать вывод, что интегральная оценка в данном случае будет соответствовать уровню неудовлетворительно. Таким образом, глобальная стратегия деятельности достаточно ясна: повысить интегральную оценку территориальных служб с тем, чтобы при этом произошло увеличение общего рейтинга региона в целом. В частности, первоочередной необходимостью является повышение регионального рейтинга до уровня 100, то есть задача приближения к уровню, оцениваемому как хороший.
В целях достижения поставленной задачи необходимо реализовать следующую систему мероприятий: обучение и тренировка населения, особенно детей, правилам поведения в условиях пожарной ситуации; проведение профилактических мероприятий на объектах производственной и социально - бытовой сферы; усиление и совершенствование функций пожарного надзора; повышение уровня оперативной готовности личного состава ГПС; совершенствование индивидуальной подготовки личного состава ГПС; улучшение технического оснащения службы; улучшение систем оповещения и связи.
При составлении табл. 4.2.1 учитывалось, что для поддержания существующего уровня необходимы финансовые ресурсы, а повышение уровня пожарной безопасности относительно существующего, требует привлечения дополнительных средств. В условиях дефицита ресурсов, возникает задача распределения их с максимальной эффективностью, то есть таким образом, чтобы достигнуть необходимого эффекта при минимально возможных затратах.
При решении будем исходить из того предположения, что интегральная оценка районной ГПС не должна уменьшаться. Поэтому будем учиты вать только те районы, в которых уровень пожарной безопасности определен как неудовлетворительный. Таких районов 21. Именно в этих службах необходимо в первую очередь улучшить уровень пожарной безопасности. С этой целью определим для каждого значения первой разности А максимальную величину , для которой будет выполняться соотношение Akj А. Данные расчета представлены в табл. 4.2.2. При этом расчет строился при условии, что иигегральная оценка изменяется в диапазоне от 0 до 3 (в предыдущих примерах шкала оценок была задействована в пределах от 1 до 4). Учитывая, что суммарный рейтинг оставшихся 18 районов составил 44 и пересчитывая результаты от шкалы 0 - 3 к шкале 1 - 4, приходим к заключению, что учитывая заданный уровень регионального рейтинга RT=100, величина А удом летворяющая соотношению R(A) RT R(A+1), будет равна 250 и уровень пожарной безопасности региона будет равен 102 (в текущей шкале от 0 до 3 и для 21 района интегральная оценка составит 37).
Рейтинг региона 63 102 37 65 165 В табл. 4.2.3 представлены нормативные значения уровней для различных районных ГПС, обеспечивающих достижение заданного регионального уровня, определенного как 100, в данном случае достигнут уровень 102. Представлены данные об изменении уровня: всего рекомендуется повысить уровень 16 районов (что составляет 41 % от общего числа территориальных подразделений ГПС) при этом численность районов с неудовлетворительным уровнем безопасности сократилось до 5, что составило 12,8% (первоначальный уровень-21 район имел оценку неудовлетворительно, что составляло 53,8%).
Поддержание, а тем более повышение уровня пожарной безопасности требует затрат финансовых средств. Естественно, что в условиях дефицита денежных средств встает актуальная задача распределения ограниченных ресурсов с максимальной эффективностью.
Предположим, рассматривается программа повышения регионального уровня пожарной безопасности. Согласно этой программе, необходимо повысить интегральную оценку некоторых районных ГПС с тем, чтобы достичь запланированного уровня безопасности с минимальными затратами. Для формирования оптимальной стратегии развития районных служб, необходимо иметь информацию о затратах, которые будут нести службы при сохранении существующего уровня и при повышении. Такую информацию можно получить только от самих районных ГПС. Возникает проблема достоверности представляемой районными службами информации, так как очень велик соблазн с целью получения дополнительных ресурсов произвольно увеличить собственные затраты. В целях предотвращения такой ситуации, необхо 166 димо для распределения ресурсов использовать неманипулируемые механизмы к которым относится, в частности, механизм обратных приоритетов.
Рассмотрим функционирование механизма обратных приоритетов в динамике, когда распределение ресурсов осуществляется на каждом временном этапе, как оно и бывает в действительности.
В этом варианте модели районные ГПС делают заявку на необходимые им финансовые ресурсы для повышения уровня пожарной безопасности, которую и будем обозначать через s,. Идея принципа обратных приоритетов [3] заключается в следующем: приоритет предприятия обратно пропорционален его заявке на объем финансирования.
Рассмотрим функционирование механизма обратных приоритетов на примере активной системы, состоящей из центра (региональная служба) и двух активных элементов, в качестве которых в данном случае выступают районные ГПС (если взять большее число служб, то большое количество вариантов поведения не даст возможности наглядно убедиться в действенности предлагаемого механизма). Центр хочет повысить уровень пожарной безопасности элементов, элементы подают сведения о своих затратах.
Получив убыток, меньший, чем в предыдущем случае первое предприятие остается на данный момент в выигрыше, но такая ситуация не будет устраивать второе подразделение. Продолжение достаточно очевидно: второе подразделение, стремясь не получить высокое задание, будет завышать в следующем туре свою оценку затрат, что приведет к другому перераспределению и плановых заданий, и ресурсов. Таким образом, возникает неравновесная ситуация, в которой оценки затрат будут возрастать от тура к туру.
Центр, анализируя результаты каждого тура, приходит к выводу о том, что существующая система приоритетов не способствует представлению достоверной информации. Это связано с тем, что принятая система приоритетов не обеспечивает заинтересованности подразделения в получении планового задания ут=2. Учитывая это, центр на очередном этапе меняет значения приоритетов Aj, назначая их At=l, А2=16. Соответствующее решение приведено в табл. 4.3.4.
Вели положить величину приоритета в достижении уровня пожарной безопасности ут=1 равной нулю, то есть At=0, то приходим к механизму конкурсного распределения ресурсов, когда весь ресурс получает только то подразделение, которое выиграло конкурс на увеличение своего уровня до величины у г =2.
