Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Чрезвычайная ситуация как объект моделирования и управления 13
1.1. Чрезвычайные ситуации и особенности организации работ по предупреждению и ликвидации их последствий 14
1.2. Чрезвычайная ситуация как объект управления 20
1.3. Принципы формирования и функционирования систем управления по предупреждению и ликвидации последствий ЧС 29
1.4. Описание организационно-экономической модели развития ЧС и используемого аппарата моделирования 44
Краткие выводы 66
Глава 2. Разработка структуры и методов формирования модели возникновения, развития и ликвидации ЧС в регионе 67
2.1. Общая структура модели 67
2.2. Модели управления ликвидацией чрезвычайных ситуаций 87
2.2.1. Обеспечение минимальных потерь защищаемых ресурсов 96
2.2.2. Полная ликвидация или снижение до приемлемого уровня объема ПФ в кратчайшие сроки 97
2.2.3. Полная ликвидация или снижение до приемлемого уровня интенсивности ПФ с минимальными затратами 99
2.2.4. Недопущение возникновения в регионе поражающих факторов определенного вида в течение заданного периода времени при минимальных затратах 100
2.2.5. Недопущение возникновения ПФ на определенных объектах в течение заданного периода времени при минимальных затратах 101
2.3. Возможности декомпозиции предложенной модели 102
Краткие выводы 108
Глава 3. Структурно-технологический резерв и его использование для повышения устойчивости производственных систем 109
3.1. Определение структурно-технологического резерва
3.2. Определение характеристик структурно-технологического резерва 128
3.3. Методы учета взаимосвязи ЧС 133
3.4. Методы выбора схем структурно-технологического резерва 140
Краткие выводы 160
Глава 4. Задачи оптимального распределения ресурсов при выполнении комплекса операций с учетом резервов различного типа 161
4.1. Временные и обобщенные резервы на комплексе операций 161
4.2. Природно-экологический резерв и возможности его использования 178
4.3. Постановка задач оптимального распределения ресурсов при выполнении комплексов операций в условиях ЧС 193
4.4. Методы решения задач оптимального распределения ресурсов 206
Краткие выводы 213
Заключение 214
Литература 218
Приложения 226
- Принципы формирования и функционирования систем управления по предупреждению и ликвидации последствий ЧС
- Модели управления ликвидацией чрезвычайных ситуаций
- Определение характеристик структурно-технологического резерва
- Природно-экологический резерв и возможности его использования
Введение к работе
Актуальность темы. Возрастание масштабов техногенной деятельности современного общества, увеличение частоты и интенсивности проявления разрушительных сил природы крайне обострили проблемы, связанные с обеспечением безопасности человека, общества и окружающей среды.
Многие страны, в том числе и Россия, сталкиваются с необходимостью ликвидации в кратчайшие сроки последствий крупномасштабных чрезвычайных ситуаций (ЧС). Чрезвычайная ситуация представляет собой неблагоприятное сочетание факторов и событий, создающих угрозу жизни людей, нарушающих условия их нормальной жизнедеятельности, препятствующих производственной, хозяйственной, бытовой и другим видам деятельности.
Возникновение ЧС в первую очередь обусловлено объективно существующими возможностями зарождения и развития неблагоприятных стихийных явлений (землетрясения, тайфуны, наводнения, цунами и т.д.)
Четверть территории СНГ расположена в особо опасных с сейсмической точки зрения районах. Наличие в этих районах сооружений, к которым предъявляются повышенные требования по сейсмической безопасности, например атомных электростанций, зданий, взрывоопасных и химических производств существенно расширяют опасную зону, которая (по данным РАН) составляет около 40% территории СНГ. Так, например, только на территории РФ в сейсмоактивных зонах расположен 671 населенный пункт, где проживает более 27 млн. человек.
Сотрудники Федерального центра науки и высоких технологий МЧС России предсказали, то «в 2003 году в Москве, Санкт-Петербурге, Дагестане, Красноярском крае, Ленинградской, Нижегородской, Кемеровской, Московской, Ростовской и Тюменской областях произойдет
590-650 техногенных аварий и катастроф в основном из-за высокого уровня износа техники». Однако только за 9 месяцев этого года в России произошло 719 чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера в названных районах.
Анализ величин потерь и материального ущерба, причиненного чрезвычайными ситуациями за последние пять лет во всем мире, выявил тенденцию их ежегодного роста на 10% - 30%.
Большие человеческие жертвы, огромный материальный ущерб, которые несут чрезвычайные ситуации, обусловили необходимость объединения и мобилизации усилий органов государственного управления всех уровней, сил, средств, материальных и финансовых ресурсов, научно-методологического обеспечения на решение задач предупреждения и минимизации потерь и последствий чрезвычайных ситуаций.
В этой связи анализ чрезвычайных ситуаций, как объектов управления, определение особенностей создания и функционирования соответствующих систем управления, а также разработка и реализация языка и методов моделирования организационно-экономических систем, функционирующих в условиях ЧС, являются исключительно актуальными задачами. Диссертационная работа выполнялась в соответствии с планом научно-исследовательской работы РАН по теме «Безопасность населения и народно-хозяйственных объектов с учетом риска возникновения природных и техногенных катастроф», а также планами РКК «Энергия» по отработке нештатных ситуаций на долговременных орбитальных станциях.
Цель работы. Целями работы являются: - анализ чрезвычайных ситуаций как объектов управления и
разработка языка моделирования, систем управления и комплексов
мероприятий, направленных на максимальное снижение конечного
уровня возможных потерь, ущербов и затрат, связанных с ликвидацией последствий чрезвычайных ситуаций;
разработка формальных моделей и прикладных программ стратегического и оперативного управления распределением ресурсов на выполнение мероприятий по предупреждению, ликвидации причин и последствий чрезвычайных ситуаций;
разработка моделей структурно-технологического и природно-экологического резервирования и их использование в моделях управления ликвидацией чрезвычайных и нештатных ситуаций; Методы исследования. Основные результаты диссертационной
работы получены и математически обоснованы с использованием методов исследования операций, теории графов, сетей Петри и оптимизации на сетях и других разделов современной теории управления, а также путем проведения практических и экспериментальных расчетов на ЭВМ.
Научная новизна. В результате проведенных исследований, анализа и обобщения опыта планирования и управления действиями сил и средств по предупреждению и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций природного характера автором впервые:
- проведен анализ и исследованы особенности реализации основных
функций и задач системы организационно-экономического
управления деятельностью по предупреждению и ликвидации
последствий возникновения и развития чрезвычайных ситуаций
природного характера в различных режимах ее функционирования.
На основе результатов анализа сформулированы основные проблемы
разработки методов моделирования и распределения ресурсов в
условиях чрезвычайных ситуаций, определены основные принципы
и методы их решения;
с учетом выявленных особенностей моделирования процессов возникновения, развития и ликвидации чрезвычайных ситуаций, и сравнения свойств и возможностей различных расширений сетей Петри, в качестве аппарата моделирования чрезвычайных ситуаций предложено использовать модифицированные специальным образом сети Петри, на основе которых разработаны модели организационно-экономических систем, функционирующих в условиях чрезвычайных ситуаций;
разработаны модели возникновения и распространения поражающих факторов, воздействия поражающих факторов на защищаемые объекты, транспортной сети, управления ликвидацией чрезвычайных ситуаций с использованием имеющихся сил и средств; с использованием предложенной модели введено понятие структурно-технологического резерва производственной системы и разработаны методы его построения. Определены основные его характеристики, такие как эффективность и стоимость. Введены также понятия гибкости и устойчивости производственной системы в случае возникновения различного рода аварий и чрезвычайных ситуаций. На основании введенных понятий и определений разработана методика выбора наиболее эффективной и устойчивой структуры производственной системы для случаев невозможности нормального функционирования части ее производственных звеньев. Разработаны методы расчета вероятностных характеристик производственной системы для случаев возникновения в ее звеньях ЧС различного типа. Разработаны методы оптимального выбора схемы реализации структурно-технологического резерва по заданным критериям эффективности: максимум надежности
функционирования системы, максимум ее гибкости и минимум стоимости структурно-технологического резерва;
с использованием языка модифицированных сетей Петри определены временные и обобщенные резервы на комплексе операций. Предложены методы определения дефицита ресурсов, множеств уязвимости и избыточности при выполнении комплексов операций по ликвидации причин и последствий ЧС;
введено понятие природно-экологического резерва и исследованы возможности его использования. Получены аналитические выражения для расчета объемов природно-экологических резервов различного типа;
разработаны методы и алгоритмы решения типовых задач оперативного управления силами и средствами в условиях чрезвычайных ситуаций в терминах модифицированных сетей Петри.
Практическая ценность. Разработанные в диссертации
методологический подход, язык и методы моделирования позволяют существенно повысить эффективность разработки и функционирования соответствующих систем управления, сократить затраты и сроки их создания, обеспечить необходимую информационную поддержку в условиях чрезвычайных ситуаций.
Разработанные методы, алгоритмы и программные средства могут быть использованы при проектировании систем управления в условиях чрезвычайных ситуаций в научно-исследовательских, проектных организациях и вычислительных центрах, разрабатывающих и внедряющих системы подобного класса, а также в информационно-управляющих центрах комиссий и комитетов по чрезвычайным ситуациям в регионах РФ.
Внедрение. Предложенные модели и методы использовались при
разработке специального программного обеспечения отработки нештатных
ситуаций на долговременных орбитальных станциях; при разработке
систем управления экологической безопасностью на ряде объектов РФ;
при выполнении научно-исследовательских работ по специальной
тематике.
ш Личный вклад. Все основные положения и результаты, выносимые
на защиту, получены автором самостоятельно.
Апробация работы. Результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на Международных конференциях «Проблемы управления безопасностью сложных систем», «Проблемы регионального и муниципального управления», «Теория активных систем».
Публикации. По теме диссертации автором опубликовано 15
пенатныхрабох.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложения. Работа содержит 228 страниц, в том числе основной текст - 202 страницы, 45 рисунков, 2 таблицы, а также список литературы, включающий 92 наименования.
Содержание работы. Во введении обосновывается выбор цели и
^ актуальность рассматриваемых в работе проблем, приведены основные
положения диссертационной работы.
В первой главе приводятся результаты анализа основных особенностей чрезвычайных ситуаций как объекта моделирования и управления. Проведена классификация чрезвычайных ситуаций, рассмотрены их характеристики. Приведены особенности управления и организации работ в условиях чрезвычайных ситуаций. Рассмотрены
*
особенности функционирования систем управлении в условиях чрезвычайных ситуаций, а также особенности построения их организационных структур, особенности решения задач управления. Обоснована необходимость разработки и использования специальных математических моделей, отражающих динамику развития чрезвычайных ситуаций в регионе. Предложен язык и описание объекта моделирования. В качестве языка моделирования предлагается использовать модифицированные сети Петри, расширенные временным механизмом.
Во второй главе предложена структура модели организационно-экономической системы, в которой отображаются процессы возникновения и развития ЧС, а также их ликвидации. Предложенная модель представляет собой модифицированную сеть Петри, которая включает в себя определенный набор подсетей (плоскостей), каждая из которых описывает динамику развития отдельного подпроцесса возникновения, развития и ликвидации ЧС. Рассматриваются процедуры формирования причинно-следственных связей между факторами риска и интенсивностью их развития на техногенно-опасных объектах и между ними. Представлены разработанные модели возникновения и распространения поражающих факторов, воздействия поражающих факторов на защищаемые объекты, транспортной сети, управления ликвидацией ЧС с использованием имеющихся сил и средств.
В третьей главе исследуется один из специальных видов резервов -структурно-технологический резерв. Дается его определение в терминах языка модифицированных сетей Петри и вводятся основные его характеристики. Данный тип резерва характерен для производственных систем. Приводится описание технологии работы такой системы на языке модифицированных сетей Петри, представляющее собой последовательность срабатывания переходов, задающую некоторый поток
маркеров. При предположении, что технологический процесс нецикличен, в нем выделяется некоторое количество входов и выходов. В этом случае, технологией производственного процесса является некоторое преобразование потока ресурсов на входах в поток продукции на выходах. На основании свойств данного потока вводятся понятия стоимости, эффективности, гибкости и устойчивости производственного процесса.
В процессе производственного цикла на отдельных звеньях могут возникать различного рода аварии, нештатные ситуации и прочие нежелательные события, которые могут быть классифицированы как чрезвычайная ситуация. В результате чего функционирование части производственных звеньев может быть остановлено. Кроме того, в результате аварии могут возникнуть поражающие факторы, распространение которых приведет к остановке еще большего числа производственных звеньев. Разработана методика выбора наиболее эффективной структуры производственной схемы в случае останова части производственных звеньев
В четверной главе с использованием языка сетей Петри определяются временные и обобщенные резервы на комплексе операций и предлагаются методы определения дефицита ресурсов, множеств уязвимости и избыточности при выполнении комплексов операций по ликвидации причин и последствий ЧС. Вводится понятие природно-экологического резерва и исследуются возможности его использования. Получены аналитические выражения для расчета объемов природно-экологических резервов различного типа. Рассматривается постановка и методы решения задач оптимального управления распределением ресурсов при выполнении комплексов операций в условиях ЧС по различным критериям эффективности и с учетом возможностей предложенных и исследованных типов резервов. Рассматривается постановка и методы
решения задач оптимального распределения ресурсов при выполнении комплексов операций в условиях ЧС по различным критериям эффективности и с учетом возможностей предложенных и исследованных типов резервов.
В приложении к диссертации приведены документы,
подтверждающие эффективность внедрения полученных и теоретических
ш результатов.
*
'«
Принципы формирования и функционирования систем управления по предупреждению и ликвидации последствий ЧС
Эффективная разработка теоретических проблем, решение практических задач, связанных с организацией системы управления в условиях ЧС, невозможны без всестороннего анализа опыта, достигнутого в области в наиболее развитых странах мира.
В этой связи представляется целесообразным осуществить сопоставительный анализ принципов формирования и функционирования создаваемых в различных странах государственных систем предупреждения и действий в ЧС.
Общественность и правительства большинства развитых стран все более осознают опасности, обусловленные тяжестью негативных последствий чрезвычайных событий и катастроф. В настоящее время в ряде ведущих стран (Россия, США, Франция, ФРГ, Япония и др.) созданы или создаются довольно эффективные системы управления в ЧС. При этом национальные системы построены, естественно, с учетом местных особенностей. Так, например, Франция, имея широко разветвленную сеть атомных электростанций, основное внимание уделяет именно развитию организационных структур, связанных с предупреждением аварий и катастроф на объектах атомной энергетики.
Особое место занимают системы, функционирующие на межгосударственном уровне. Естественно в настоящее время они выполняют в основном информационно-справочные функции, либо играют роль "оболочек" при реализации функций подготовки управленческих решений.
Примером межгосударственной информационной системы является Глобальная информационная система (GISNH) стихийных бедствий, создаваемая ООН в Женеве, в рамках программы по оценке окружающей среды [41]. Каждая географическая местность (зона) описывается во временном аспекте характеристиками известных ЧС, которые произошли ранее. Вся информация разбита на следующие категории: пространственно-временная информация, которая представляет собой географические данные в различных формах; общая информация, состоящая из информационных бюллетеней, статистических и социально-экономических данных, относящихся к ЧС; списки юридических и физических лиц, занятых в исследования по ЧС каждого типа. Для сбора и поиска информации используется сеть Интернет. Переформатирование данных предоставляет возможность преобразования данных в нужный формат быстро и автоматически без вмешательства операторов. Подавляющая часть собранной информации поступает в формате ASCII и трансформируется в системе UNIX в структуру пригодную для GISNH.
Примерами автоматизированных систем поддержки принятия решений в ЧС являются системы RODOS, PPS и др. [42-44].Система RODOS является результатом разработки более 20 европейских институтов и служит для поддержки принятия решений в реальном масштабе времени в условиях ЧС, связанных с радиационной опасностью в Европе. RODOS состоит из подсистем анализа (ASY) и оценки ситуации (ESY) и выбора системы рекомендуемых эффективных контрмер (CSY). Эти подсистемы вместе с базой данных и подсистемой пользовательского интерфейса работают под управлением операционной системы OSY.
Диалог пользователя и системы RODOS ведется в двух режимах. В автоматическом режиме система сама предоставляет всю информацию, относящуюся к принятию решений в цикле реального времени. Взаимодействие с системой сведено к наименьшему количеству обращений к пользователю, необходимых для характеристики ситуации и адаптации моделей данных. Это необходимо на ранних стадиях развития ЧС.
На поздних стадиях развития ЧС, когда долгосрочные действия по защите и контрмерам уже рассмотрены и отсутствует необходимость быстрого принятия решения, интерактивный режим выходит на передний план. В этом режиме пользователь и RODOS общаются через интерфейс-меню. Возможен вызов отдельных модулей, выполнение согласования разных модулей, внесение изменений во вводимые данные, возможность изменения вывода и представления результатов.
Система FFS выполняет функции аналогичные реализуемым в рамках системы RODOS в условиях ЧС, связанных не только с радиационной опасностью, но и землетрясениями, наводнениями, пожарами, взрывами, бурями и т. д. Система внедрена в ряде скандинавских стран.
Модели управления ликвидацией чрезвычайных ситуаций
Рассмотрим модель Nnc ликвидации ЧС с использованием имеющихся СиС. На основании структурной матрицы Мп сформируем список объектов на которых возможно воздействие ПФ. Для каждого объекта S{ из этого списка составим таблицу, называемую таблицей ликвидации. В столбцах этой таблицы будет находиться перечень ПФ, возникновение которых возможно на рассматриваемом объекте, а в строках таблицы -список видов СиС, которые могут быть доставлены на объект и способны ликвидировать ПФ. Последний список строится на основании матрицы МРС. В ячейки таблицы занесем информацию, касающуюся ликвидации ПФ Wk с использованием СиС Хт на территории объекта S;: Fxmwk(min) _ минимальное количество СиС, которое способно приступить к ликвидации ПФ; Fsm k - интенсивность ПФ, которая может быть устранена с использованием минимального количества FXm Wk (mm) СиС; FXmWk(_ - количество СиС, утрачиваемое после устранения ПФ интенсивности Fx.mWk; dxmwk(nun) . время, через которое СиС, находящиеся на объекте, смогут приступить к ликвидации ПФ; dXn,Wk - время, за которое СиС в количестве FXmWk(mm) смогут ликвидировать ПФ объемом FXm Wk; FXmwk(max) _ наибольшее количество СиС, способное одновременно приступить к ликвидации ПФ. #
На основании таблиц ликвидации построим подсети N. Организация управления любым объектом, в том числе и СиС в условиях ЧС, всегда начинается с постановки целей. В качестве цели практического управления выступает максимальное приближение к идеалу. В нашем случае - это предотвращение или сведение к минимуму риска возникновения ЧС, а также полная ликвидация ее последствий [82, 83].
Как показывает практика, возможны три типа целей и, следовательно, три типа стратегий управления в ЧС: предотвращение причин их возникновения, предотвращение возникновения самих ЧС и смягчение, максимальное ослабление их последствий.
Стратегия предотвращения причин возникновения ЧС подразумевает недопущение таких действий или процессов, которые представляют прямую угрозу жизни и здоровью населения. Возможны два варианта осуществления данной стратегии:
1. Отказ от конкретных мер хозяйственного, политического и иного характера, которые создают источник потенциальной ЧС. Например, применительно к технологическим катастрофам, это отказ от переброски рек, сооружения гигантских каналов и водохранилищ, а также от строительства АЭС, химических и целлюлозно-бумажных и других потенциально опасных объектов в экологически уязвимых зонах. Это возможно осуществить на проектной стадии соответствующих разработок, на которой происходит выбор применяемой технологии. 2. Уничтожение или полное перепрофилирование объектов источников повышенной опасности, когда эти объекты уже построены и эксплуатируются.
Вторая стратегия - предотвращение самой ЧС - предполагает, что причины, порождающие данную ситуацию, устранить невозможно или не удается и начинается «цепная реакция» событий, ведущих к негативным последствиям. Поэтому необходимо, с одной стороны, прервать эту реакцию, не допустив окончательного выхода процесса из-под контроля. Так, например, с помощью встроенных аварийных систем обеспечивается автоматическое отключение блока управления ядерным реактором, подавление источника возгорания при пожарах и т. д. С другой стороны, необходимо гарантировать безопасность населения, например, путем превентивной эвакуации, срочного укрытия и т. п. Третья стратегия - смягчение последствий - подразумевает ориентацию на максимальное ослабление, локализацию всех последствий ЧС, которую не удалось предотвратить. Каждая из перечисленных стратегий не только не исключает других, но, напротив, предполагает их совместное существование, обеспечивающее при необходимости возможность перехода от одной стратегии к другой.
Естественно, что предотвращение причин возникновения ЧС и их самих является наиболее эффективной стратегией управления. Под эффективным управлением при реализации второй и третьей стратегий понимается управление, обеспечивающее минимальные потери при предупреждении и ликвидации в кратчайшие сроки причин и последствий ЧС путем переброски и рационального использования имеющихся СиС и необходимых ресурсов. Построить полный и адекватный фрагмент СП, формализующий процесс принятия управленческих решений не представляется возможным. Это вызвано сложностью, многофакторностью анализа, отсутствием четких правил при принятии управленческих решений. Поэтому для выработки этих решений будут поставлены оптимизационные задачи с использованием предложенной модели организационно-экономической системы, в которой отражаются процессы возникновения и развития ЧС.
В случае если не существует управления, при котором выполняются заданные ограничения, имеет смысл говорить о дефиците СиС для выполнения операций по ликвидации причин и последствий ЧС. Оптимальное управление в этом случае будет заключаться в распределении имеющихся СиС для ликвидации причин и последствий ЧС в кратчайшие сроки.
Определение характеристик структурно-технологического резерва
Для исследования свойств эффективности операций введем отношения предпочтения для технологических схем этой операции. Будем рассматривать маркеры, присутствующие во входном и выходном распределениях технологической схемы Tjk операции si5 как ресурсы, имеющие стоимостные характеристики c(pj) 0. Элементы вектора характеристики операции тк єтк также имеют стоимость С(тк ) 0. При выполнении операции естественно стремиться к увеличению стоимости ресурсов на выходе при уменьшении стоимости ее выполнения и стоимости ресурсов на входе. Обслуживание даже не задействованного в данный момент оборудования и поддержание его в работоспособном состоянии требует материальных затрат. Обозначим эти затраты через тк обс є т,к. Опр 13 Стоимостью операции s{ при использовании технологической схемы 1)к = к(р),фк(р),тк) будем называть величину, вычисляемую следующим образом: c(sisT,k)= ЕС ЬФІІРІ)- IC(pJxX (pJ PjeP РтєР - ЕФ(,))-;с(т? ), где nf - чг/сл ? технологических схем операции Sj.
Таким обазом, общая стоимость технологической схемы операции складывается из стоимости ресурсов на выходе минус стоимость входных ресурсов, минус стоимость выполнения операции и минус стоимость обслуживания всех ее технологических схем.
В дальнейшем будем предполагать, что используется именно эта схема, и возникающие аварийные ситуации затрагивают работу одного из звеньев, задействованных в данной схеме. При нормальном функционировании технологической системы, суммарная функция стоимости по всем ее операциям в большинстве случаев должна быть величиной неотрицательной из соображений рентабельности. При достижении этой функцией некоторого отрицательного порога можно говорить, что в системе сложилась чрезвычайная ситуация. Кроме того, ЧС может возникнуть на отдельных операциях технологического процесса. Стоимость используемых на данных участках технологической схемы может стать отрицательной C(si,Tj ) 0, сохранив при этом положительную стоимость для процесса в целом C(l) 0. Положительная стоимость процесса также может быть достигнута при использовании резервной технологической схемы. В таком случае будем говорить, что система обладает достаточным резервом при сложившейся ЧС, т.е. несмотря на ЧС на отдельных операциях система продолжает функционировать без убытков. Кроме того, максимизируя стоимость процесса С(і) по всем резервным технологическим схемам, можно выбрать оптимальную резервную технологическую схему при имеющихся повреждениях. Способ выбора резервных технологических схем будет рассмотрен в дальнейшем.
При возникновении ЧС в масштабах всей технологической системы, ее стоимость C(l) принимает отрицательное значение либо за счет прекращения выдачи изделий на выходе, либо за счет увеличения времени выполнения операций. Если конечная маркировка становится недостижимой, то можно считать, что C(l) = - C(TJ O6C J - стоимость невыполненного процесса.
Через р !, 1, 2J будем обозначать затраты, требуемые для перехода с технологической схемы Т/ на схему Т{2 для операции Sj . Эта величина будет определяться затратами на монтажные, пуско-наладочные и прочие виды работ, связанных со сменой технологической цепочки. Для удобства расчетов доопределим эту функцию, положив p(sj ,Т/ ,Т/ )= 0. Опр 15 Функцией стоимости смены схемы технологической схемы Т/ на схему Т; для операции Sj назовем следующую величину: c(si,Ti1,Ti2)=c(si,Ti1)+p(sj,Ti1,Ti2)-c(si,Ti2).
То есть общая стоимость стоимости смены схемы складывается из стоимости исходной технологической схемы операции, плюс затраты на перенастройку и минус стоимость конечной технологической схемы операции.
Стоимость смены схемы будет тем больше, чем больше разность между стоимостью исходной и конечной технологическими схемами, а также чем больше затраты на перенастройку. При выборе схемы, на которую осуществляется переход, следует минимизировать рассматриваемую стоимость.
На основании понятия стоимости смены технологической схемы операции, введем функцию стоимости смены схемы технологического процесса.
Природно-экологический резерв и возможности его использования
Природные (естественные) ресурсы, которые могут быть использованы для выполнения операций по ликвидации последствий ЧС, можно определить следующим образом: 1. Природные объекты и явления, используемые в настоящем, прошлом и будущем для прямого и непрямого потребления, способствующие созданию материальных богатств, воспроизводству трудовых ресурсов, поддержанию условий существования человечества и повышающие качество жизни (ресурсы удобств, эстетические ресурсы, в том числе феномены природы); 2. Природные ресурсы или природные блага, общественная полезность которых положительно или отрицательно изменяются в результате трудовой деятельности человека, и которые используются или потенциально пригодны для использования: a. в качестве средств труда (например, земля, водные пути, вода для орошения), b. источников энергии (гидроэнергия, атомное топливо, запасы горючих ископаемых и т.д.), с. сырья и материалов (минералы, леса, ресурсы технической воды), . непосредственно в качестве предметов потребления (питьевая вода, дикорастущие растения, продукты рыболовства и т.д.), . рекреации (места отдыха), банки генетического фонда для выведения новых пород и сортов, источников информации об окружающем мире (руководящие палеонтологические формы, заповедники - эталоны природы, и т.п.).
Изменение состояния этих сил и явлений природы в процессе их использования прямо или косвенно затрагивает интересы человека или организации в настоящее время сейчас или в обозримой перспективе.
Особенностью природных ресурсов является их способность воздействовать на функционирование других видов ресурсов, таких как материальные и трудовые, в том числе интеллектуальные ресурсы.
Отличают три основные парноальтернативные группы природных ресурсов: 1. ресурсы возместимые (восстановимые, воспроизводимые) и невозместимые - те, которые могут и не могут быть экономически восстановлены (возмещены, воспроизведены), например, с помощью поиска новых источников или вовлечения ранее не использовавшихся по экономическим соображениям резервов; 2. ресурсы возобновимые и невозобновимые - способные и неспособные к самовосстановлению (через размножение или другие природные циклы восстановления) за сроки, соизмеримые со сроками их потребления (растительность, вода в реке - возобновимые ресурсы, а почва, минеральные богатства - невозобновимые); 3. заменимые и незаменимые ресурсы - те, которые могут и не могут быть заменены иными, например, топливно-минеральные энергетические ресурсы можно заменить гидроэнергией, атомной, ветровой, солнечной энергией, а кислород воздуха, виды живого, пресную воду для питья нельзя заменить ничем. Дополнительной группой служат ресурсы восстановимые (воспроизводимые) и невосстановимые (невоспроизводимые) - те, которые принципиально можно и нельзя воссоздать. Например, вид невосстановимый ресурс, экосистема - ограничено воспроизводимый ресурс.
Кроме того, природные ресурсы можно подразделить на ресурсы, поддающиеся прямому воздействию человека, и не поддающиеся ему (например, солнечная энергия не поддается человеческому воздействию, лесные ресурсы - поддаются). Эти воздействия могут быть как положительными, так и отрицательными.
Рациональное использование природных ресурсов можно определить как их использование, не допускающее их истощения для возобновимых ресурсов и использование лишь незначительной их части для невозобновимых ресурсов (как правило, от 1/30 до 1/100 и меньше). Под истощением ресурсов понимается несоответствие между безопасными нормами изъятия природного ресурса из природных систем или недр и потребностями человека.
Для возобновимых или самовосстанавливающихся ресурсов критерием рационального использования может быть ограничение на минимальный объем используемого ресурса, при достижении которого наступает истощение данного ресурса. Для невозобновимых ресурсов подобное ограничение накладывается на интенсивность их использования.
Природные ресурсы характеризуются тем, что качественное или количественное изменение одного из ресурсов неизбежно ведет к более или менее заметным переменам в количестве или качестве других ресурсов. Кроме того, способность возобновимых ресурсов к самовосстановлению зависит от множества факторов природного и техногенного характера, а возмещение ресурсов, связанное с поиском новых источников, имеет относительно случайный характер.
Таким образом, при рассмотрении использования некоторого ресурса необходимо учитывать как его влияние на другие ресурсы, так и воздействие внешних условий на рассматриваемый ресурс. Эти внешние условия могут воздействовать как на качество и количество имеющегося ресурса, так и на скорость его восстановления, интенсивность возмещения, возможность использования заменяющих ресурсов и на возможность и способы эксплуатации данного ресурса. При воздействии на отдельные ресурсы не исключена цепная реакция с обратным воздействием, ведущая к резонансу в системе и к трудно предсказуемым практическим результатам.
Природно-экологический резерв в общем случае может быть определен как набор имеющихся ресурсов, не используемых в данный момент, которые можно реализовать при существующих технологиях, социально-экономических отношениях и природно-климатических условиях. При этом в процессе использования природно-экологического резерва на природные ресурсы может оказываться непосредственное воздействие техногенных факторов (что выражается в наличии обратной связи). Природно-экологический резерв некоторого природного ресурса -это набор ресурсов, которые могут использоваться в сложившихся условиях для замены, интенсификации и самостоятельного использования данного ресурса. Можно выделить резерв за счет возмещения (резерв новых технологий), резерв за счет возобновления (естественное самовоспроизведение ресурсов) и резерв за счет замены (использование ресурсов, заменяющих рассматриваемый ресурс).
Для моделирования и изучения свойств природно-экологического резерва предлагается расширить сеть Npec обобщенного дефицита на комплексе операций, метод построения которой был приведен выше. К сети Npec предлагается добавить позиции pfec,i = l..K, где К число видов ресурсов г( в рассматриваемой системе. Число маркеров в позициях pfec соответствует объему имеющихся в данный момент ресурсов каждого вида. Позиции ррес могут быть объединены в единую сеть с позициями ppJc, моделирующими объем ресурсов, выделенный для выполнения операций по ликвидации последствий ЧС. Через с{ будем обозначать стоимость единицы ресурсов каждого вида. Стоимость можно считать постоянной на всем протяжении моделирования.
