Дипломная (вкр): Применение математических инструментов проектного управления к задачам ликвидации аварийных ситуаций

Далее приведено краткое описание этих этапов (5, 2008) и причины, по которым были внесены изменения в состав работ по сравнению с ФЗ:

.   Время от начала возгорания до получения диспетчером сообщения. Данный этап не входит в список, согласно ФЗ, поскольку не включает в себя какие-либо действия, предпринимаемые подразделениями пожарной охраны. Часто сигнал о тушении пожара поступает в пожарную часть не разу, а спустя какое-то время: не всегда пожар может быть сразу замечен или сразу передан сигнал тревоги. Это время является критическим для формирования итоговой длительности ликвидации аварийной ситуации и пожара.

2.       Приём и обработка сообщений о пожаре. Согласно ФЗ, действия по тушению пожара начинаются с приёма сообщений о пожаре (4, 2015). Таким образом, именно принятие решение диспетчером о необходимости вызова пожарной бригады является моментом начала обеспечения безопасности на пожаре. Информация о пожаре поступает к дежурному диспетчеру подразделения пожарной охраны, после чего он обязан зафиксировать поступающую информацию и принять решение о необходимости направить силы и средства для тушения пожара. После этого он подаёт сигнал «ТРЕВОГА» для пожарного подразделения. В дальнейшем диспетчер должен обрабатывать поступающую информацию и поддерживать осведомлённость руководителя тушения пожара.

.        Выезд и следование к месту пожара. Данный этап начинается с момента передачи дежурным диспетчером сигнала «ТРЕВОГА». Задача пожарного подразделения максимально быстро прибыть на место пожара. Для этого личный состав готовится к выезду и собирается в гараже с посадкой в транспорт. Маршруты следования определяются заранее, в процессе разработки планов реагирования на пожар, учений и прочих предупредительных действий в процессе планирования. Таким образом, выбирается оптимальный маршрут, обеспечивающий максимально быструю доставку сил и средств к месту тушения пожара. Этап следования пожара завершается с момента прибытия пожарного подразделения на пожар.

.        Разведка места пожара. Этап разведки места пожара начинается с момента получения первой информации о пожаре дежурным диспетчером и заканчивается на моменте ликвидации пожара. Основная задача этого этапа - сбор как можно большего количества информации для обеспечения возможности принятия решений для РТП (руководителя тушения пожара). Разведка может быть двух типов: «в пути следования» (по картам, данным об объекте, деятельности, по сообщениям от диспетчера) и с помощью оперативных групп, работающих непосредственно на объекте. В данной конфигурации этапы разведки и развертывания сил и средств объединены в один этап. Это связано с рядом предпосылок. Одна из них заключается в том, что процесс разведки, как было описано выше, является длительным процессом, который может длиться от начала поступления сообщения до окончания ликвидации и проливки объекта. Однако для целей данного исследования используется только разведка, которая включает в себя осмотр на местности и работу разведывательной группы на объекте. При этом, данный этап происходит вместе с развертыванием сил и средств, т.е. с подготовкой к началу локализации пожара, таким образом, этот процесс может быть рассмотрен в качестве суммы.

Задачи действий разведки и развертывания сил и средств аналогичны тем, что представлены в ФЗ (4, 2015). Однако, в данном случае необходимо подробнее описать действия, совершаемые при реализации этих этапов, а также объяснить схему формирования единого этапа разведки и развертывания сил и средств.

Этап разведки можно условно разделить на 2 части (Теребнев, 2009): первая часть начинается с момента получения первой информации о возгорании диспетчером и является сбором информации в ходе следования. На практике, диспетчер формирует предварительную курточку о характеристиках пожара, составленную на базе имеющейся информации об объекте и свидетельских показаниях. Эта карточка дополняется различными планами тушения пожара, эвакуации и проч. сведениями, подготовленными заранее и передается руководителю тушения пожара. В момент следования к месту возгорания руководитель тушения пожара проводит изучение и сверку полученной информации; может запросить по связи дополнительную, а также получить такую в случае, если диспетчер получает новые свидетельские показания. Таким образом, первая часть процесса разведки не влияет на длительность первых 3х этапов, производится параллельно и независимо.

Вторая часть разведки проводится с момента прибытия пожарного подразделения к месту тушения пожара и заключается в получении информации непосредственно на месте, в т.ч., с помощью формирования разведывательных бригад, которые идут непосредственно к очагу возгорания и инспектируют состояние пожара. Такая часть разведывательных действий производится строго после прибытия подразделений на место пожара и до окончания этого этапа, начало локализации не может происходить. Таким образом, если первая часть не влияет на длительность ликвидации аварийной ситуации и её можно не включать как отдельный этап, то вторая часть требует выделенного времени и должна рассматриваться как отдельный временной промежуток. Однако, параллельно с разведкой происходит развертывание сил и средств, подготовка техники к тушению пожаров, открытие колодцев, таким образом, этап разведки объединяется с этапом развертывания сил и средств в данной работе.

Развертывание сил и средств - это приведение сил и средств в состояние готовности для выполнения поставленных задач на пожаре, процесс взаимодействия номеров расчетов на пожарных автомобилях между собой и действий с применением пожарно-технического вооружения и оборудования (Теребнев, 2008). На данный момент существует большое количество моделей, которые определяют время развёртывания сил и средств, исходя из различных параметров, дают оценки коэффициентам влияния факторов и прочее.

.   Локализация возгорания - «действия, направленные на предотвращение возможности дальнейшего распространения горения и создание условий для его успешной ликвидации имеющимися силами и средствами», согласно ГОСТ 12.1 033-81 [2, 2001]. Таким образом, локализация является действием, предшествующим завершению ликвидации. Однако, согласно энциклопедии, ликвидация - «действия, направленные на окончательное прекращение горения, а также на исключение возможности его повторного возникновения» [23, 2007]. Однако, на практике, процесс ликвидации аварийной ситуации можно считать с момента подготовки предпожарных карточек о помещении и до полного восстановления боеготовности. Более того, на практике, действия по тушению пожара нельзя, как правило, строго разделить на ликвидацию и локализацию. Однако, для задач данного исследования была выбрана структура строго параллельных этапов, в которой сначала происходит ограничение горения в рамках определенной территории (локализация), а затем - ликвидация возгорания на этом участке для того, чтобы избежать распараллеливания работ при построении сетевого графика.

Локализация может рассматриваться как отдельный (в данном случае) или как часть процесса ликвидации. Тем не менее, удобно представлять этап отдельно, поскольку он позволяет оценить, в какой момент ситуация на пожаре была взята под контроль пожарными подразделениями (Повзик, 2004).

.   Ликвидация горения. Этап ликвидации горения подразумевает организацию подачи огнетушащих средств для остановки процесса горения. Организация ликвидации горения может быть разделена на два этапа: планирование необходимой техники и объёмов огнетушащих средств, а также непосредственное управление и их эффективное использование. На стадии планирования происходит расчёт сил и средств, необходимых для тушения пожара. Так, их объём необходимо минимизировать, что связано с необходимостью их доставки и минимизацией времени реагирования на пожар.

7.       Разборка конструкций/проливка. При этом, из анализа исключается такой этап, как проведение специальных работ, поскольку на практике такие действия не выделяются в отдельный этап, а могут производиться по мере необходимости - от этапов разведки до сбора и возвращения в часть. Специальные работы - это действия личного состава, направленные на обеспечение выполнения основной задачи с использованием специальных технических средств и знаний. Специальные работы подразделяются на: вскрытие и разборку конструкций, подъем/спуск на высоту; организацию связи; освещение места пожара и восстановление работоспособности технических средств. Здесь важно провести разграничение по действиям и этапам. Исключение такого типа действий, как специальные работы, несомненно, вызовет неполноту описываемых действий на пожаре и размывание границ определений этапов. Однако, для целей данной работы необходимо произвести аналитику по времени и временным этапам; таким образом, для упрощения схемы в данной работе будет использоваться упрощение деятельности на пожаре и включение разных по характеру действий в один этап для сохранения четкости структуры. При этом, важно отметить, что нарушения логики в структуре ликвидации аварийной ситуации происходить не будет, поскольку действия по своей длительности будут включаться в различные этапы и этапы будут строиться как агрегированные.

8. Сбор и возвращение к месту постоянного расположения происходит только после соответствующего приказа РТП. Основная цель данного этапа: подготовить силы и средства для возможности реагирования на следующий вызов. Сворачивание сил и средств происходит постепенно, проверяя готовность и выводя их по отдельным участкам. В состав работ входят: проверка наличия личного состава, сбор и проверка комплектации оборудования, размещение и крепление пожарного инструменты и оборудования, закрытие крышек колодцев пожарных гидрантов.

.   Постановка в боевой расчет. В классификации по ФЗ, окончание тушения пожара происходит в тот момент, когда заканчивается сбор и возвращение в часть. Однако, при возвращении в часть, какая-то часть оборудования может требовать ремонта или замены, проверки боеспособности и прочих процедур. При этом, нельзя сказать, что с момента прибытия такая техника может стоять в боевом расчёте и быть готовой к дальнейшей работе. Таким образом, включение этого этапа необходимо, для более точного планирования сил и средств не для подразделения, но для пожарной части в целом, в качестве оценки имеющихся ресурсов.

В связи с тем, что пожар является временным и уникальным предприятием, он может рассматриваться как проект, включающий в себя ряд последовательных этапов, включая точки начала и завершения проекта.

Далее, относительно конфигурации этапов помимо строгой последовательности необходимо ввести ориентировочное время реализации каждого из этапов. Существует статистика МЧС, основанная на данных оперативного реагирования по РФ с 2003 по 2014 годы относительно средних времен действий на пожаре. Данные представлены на графике:

На графике представлены данные относительно средних длительностей различных тактико-технических действий и этапов, входящих в состав ликвидации аварийной ситуации.

Далее, с учетом конфигурации этапов и средних показателей времени выводится следующая структура, пропорционально отображающая длительность этапов относительно общей длительности проекта.

Рисунок 1. Динамика изменения показателей оперативного реагирования на пожары в РФ с 2003 по 2014 годы

Рисунок 2. Диаграмма Гантта проекта ликвидации аварийных ситуаций

На рисунке изображена диаграмма Гантта для выбранной последовательной структуры работ с общими длительностями. Видно, что статистически самый длинный этап в ликвидации аварийной ситуации - это разборка конструкций и проливка, в то время, как самый короткий - сбор подразделения и следование к месту пожара. Желтым цветом выделены этапы, предшествующие непосредственному тушению пожара, красный цвет - этапы тушения пожара и зеленые-этапы подготовки к следующим вызовам.

В данной главе было дано основное описание ликвидации аварийных ситуаций как проектов. В связи с этим, были рассмотрены принципы и предпосылки, по которым было оценено, можно ли рассматривать ликвидацию аварийных ситуаций с точки зрения проектного управления; а также были даны цели процесса ликвидации аварийных ситуаций для того, чтобы дать предварительный ответ на вопрос, насколько эффективным может быть проектное управление для этой области деятельности.

Глава 2. Описание предлагаемой модели экономико-математической оценки длительности занятости пожарных служб при ликвидации аварийных ситуаций

2.1 Основные принципы проведения исследования

В данной работе для оценки длительности всего проекта ликвидации аварийной ситуации использовалось математическое моделирование. Основная задача - с помощью разработанной модели оценить риски того, что нормативное время для каждого из этапов и общей длительности проекта ликвидации аварийной ситуации, будет превышено.

В последние годы в области ликвидации аварийных ситуаций различные виды моделирования используются активно: в основном это связано с работой автоматизированных систем поддержки принятия решений (АСППР) (Ярош, 2009; Захаревская, 2015). Как правило, подобное моделирование используют руководители тушения пожара при выезде на объекты. Однако, основными задачами подобных систем является не моделирование временных параметров, а оценка дальнейшего развития событий исходя из физических данных и законов. И уже как следствие - появляется возможность для оценки длительности. Однако вместе с этим, важный параметр в системе управления-время. Таким образом, моделирование носит, в основном, физический характер.

В данной работе предлагается проектная методика по оценке временных параметров, вне зависимости от физических характеристик пожара. Такая методика может позволить не детализировать работу АСППР (что усложняет систему, повышает вероятность ошибок, увеличивает время на поиск решения, но не снимает ответственности за решение с РТП) (Влацкая, 2011; Трахтенгерц, 2003), но абстрагировать её.

Для такого моделирования используется вероятностный подход. Особенность ликвидации аварийных ситуаций и этих этапов заключается в том, что все рассматриваемые этапы имеют экспоненциальное распределение с различными показателями интенсивности. В таком случае, для оценки длительности, необходимо произвести композицию функций плотности распределений вероятностей. (Шоломицкий, 2005)

Однако, использование композиции функций подразумевает взятие интегралов произведения функций этапов, вместе с заменой переменных (Вентцель, 1969). Таким образом, задача может быть нерешаемой в прямом виде для 9 этапов с разными параметрами. В связи с этим, в работе используется преобразование Лапласа. Согласно определению, при переводе функции в область комплексных чисел, существует функция, однозначно соответствующая функции в области действительных чисел, и наоборот. Но при этом, согласно теореме о композиции, она производится за счёт простого произведения изображений функции. (Жуковский, 2015)

Таким образом, вывод формулы и ход исследования можно описать следующим образом:

·  Сбор исходных данных относительно проблемы оценки длительности проекта ликвидации аварийной ситуации;

·        Оценка параметров интенсивности распределений длительности каждого из этапов;

·        Свертка и получение единого времени проекта ликвидации аварийной ситуации как суммы входящих этапов;

·        Оценка квантилей и рисков;

·        Рекомендации.

2.2 Предпосылки используемой модели

При построении модели используются следующие предпосылки:

·  Независимость длительностей этапов;

·        Экспоненциальное распределение этапов;

·        Строгая последовательность;

·        Строго различные значения параметров интенсивности для каждого из этапов.

Каждая из данных предпосылок существенно влияет на результат итоговой модели, тем не менее, не является критичной для получения неточных оценок.

Независимость длительностей этапов позволяет оценивать длительность проекта как Марковский процесс, в котором каждое будущее значение зависит только от настоящего. Исходя из этой логики, мы можем говорить, что не имеет значения, сколько длились предыдущие этапы до, например, локализации, важно, что тап локализации начинается именно в некоторый момент t, в который заканчивается предыдущий этап. Таким образом, мы отсекаем длительности предыдущих этапов и можем рассматривать их плотности с точки зрения каждого отдельного этапа. В процессе исследования данная предпосылка существенно упрощает процесс вычисления.