КОСОРУКОВ Олег Анатольевич

МОДЕЛИ И МЕТОДЫ УПРАВЛЕНИЯ СЕТЕВЫМИ

СТРУКТУРАМИ В КРИЗИСНЫХ СИТУАЦИЯХ

Специальность 05.13.10 –

управление в социальных

и экономических системах

(технические науки)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

доктора технических наук

Москва - 2007

Работа выполнена в учебно-научном комплексе автоматизированных систем и информационных технологий и на кафедре защиты населения и территорий Академии Государственной противопожарной службы МЧС России.

Научный консультант Заслуженный деятель науки РФ

доктор технических наук, профессор

Топольский Николай Григорьевич

Официальные оппоненты

доктор физико-математических наук, профессор

Королев Виктор Юрьевич

доктор технических наук, профессор

Сидорин Виктор Викторович

доктор технических наук, профессор

Членов Анатолий Николаевич

Ведущая организация ФГУ (ФЦ) ВНИИ ГОЧС МЧС России

Защита диссертации состоится 31 октября 2007г. в 14 ч. 00 мин. на заседании диссертационного совета Д 205.002.01 в Академии Государственной противопожарной службы МЧС России по адресу: 129366, г. Москва, ул. Бориса Галушкина, д. 4, в зале ученого совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Академии ГПС МЧС России

Автореферат разослан «____»________г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

к.ф.-м.н., доцент С.Ю. Бутузов

I. Общая характеристика работы

Актуальность темы диссертации. По мере того, как развивается земная цивилизация, все большее место в жизни современного человечества занимают проблемы, связанные с преодолением последствий различных негативных явлений. Причина этого заключается в том, что научно-технический прогресс, наряду с позитивными изменениями, такими как рост материального благосостояния и интеллектуального потенциала человеческого общества, приводит и к росту масштабов и частоты возникновения различных техногенных аварий, сопровождаемых пожарами, взрывами и другими чрезвычайными ситуациями, наносящими обществу существенный материальный и социальный ущерб. Эти негативные явления имеют во многом объективную природу, связанную в частности с увеличением количества и сложности технических систем, увеличением мощности их компонент на промышленных объектах, увеличением концентрации сложных технических систем, как на объектовом, так и на территориальном уровне.

По данным последних лет в России, как и во всем мире, наблюдается ежегодный рост количества возникающих катастроф техногенного характера и ущерба от них как материального, так и социального. Средний годовой рост социальных и экономических потерь от природных и техногенных ЧС за последние 30 лет составил: по числу погибших – 4%, пострадавших – 8% и материальному ущербу – 10%. Средний уровень индивидуального риска для населения России существенно превышает допустимый уровень, принятый в развитых странах мира. В подобной ситуации переход к устойчивому развитию становится нереальным без резкого повышения уровня эффективности предупредительных мер, уменьшающих опасность, масштабы и последствия ЧС.

В связи с этим решение проблемы защиты населения и территорий от природных и техногенных аварий и катастроф, снижения риска воздействия негативных факторов является одной из важнейших задач обеспечения безопасности России. Не случайно в федеральной целевой программе «Снижение рисков и смягчение последствий чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера в Российской Федерации» в качестве одного из основных направлений называется создание и развитие научно-методических основ управления рисками возникновения чрезвычайных ситуаций.

Выбор наиболее эффективных мер в условиях ограничений на ресурсы различного рода составляет суть управления рисками и ресурсами в экономических и социальных системах. Эффективным способом решения этой задачи является создание проблемно-ориентированных систем управления, то есть систем, позволяющих решать комплекс взаимосвязанных динамических задач при различных параметрах, определяющих состояние системы.

Огромное количество социальных и экономических процессов, явлений и объектов по своей природе имеют сетевую структуру. Сетевые структуры имеют ряд специфических черт, требующих разработки своих методов анализа и синтеза. Поэтому их, как правило, выделяют в отдельный сектор исследований. Специфическими особенностями задач управления сетевыми структурами в кризисных ситуациях являются их большая размерность и наличие большого числа неопределенных факторов. Это обстоятельство делает разработку эффективных методов и алгоритмов, учитывающих специфику сетевых задач, актуальной задачей в области создании проблемно-ориентированных систем управления сетевыми структурами. Ряд задач в данной области оставался нерешенным, либо решенным не в полной мере. В частности, наряду с большим количеством методов и алгоритмов для решения потоковых сетевых задач и общих алгоритмов на сетях и графах все еще не было разработано эффективных алгоритмов для решения различных классов нелинейных оптимизационных задач синтеза сетевых структур при наличии неопределенных факторов, которые являются основой для создания проблемно-ориентированных систем управления сетевыми социальными и экономическими структурами. В ряде методик количественной оценки рисков в сетевых структурах имелись существенные недостатки. В частности, в методиках оценки рисков в сетевых системах транспортного типа не учитывался фактор взаимовлияния опасных грузов, а в методиках оценки ущербов от аварий на сетевых магистральных газопроводах не учитывались ряд факторов существенно влияющих как на вероятность возникновения ЧС, так и на их сценарийность.

Диссертационная работа посвящена решению актуальной научной проблемы - разработке математических моделей и методов, являющимися теоретической основой управления сетевыми структурами в кризисных ситуациях с точки зрения обеспечения безопасности их функционирования и жизнедеятельности. Главным функциональным предназначением таких систем управления является управление рисками. В общем случае управление рисками – это разработка и обоснование оптимальных программ деятельности, призванных эффективно реализовать решения в области обеспечения безопасности. Кризисные ситуации характеризуются большим количеством неопределенных факторов, поэтому главным элементом такой деятельности является процесс оптимального распределения ограниченных ресурсов в условиях неопределенности, направленный на снижение различных видов рисков с целью достижения такого уровня безопасности населения и окружающей среды, какой только возможен с точки зрения экономических и социальных факторов. Таким образом, задача распределения ресурсов является центральной для процесса управления рисками и поэтому в диссертации уделяется большое внимание формированию математического аппарата для решения оптимизационных задач распределения ресурсов в сетевых структурах в условиях неопределенности.

Задачи анализа риска, понимаемого в первую очередь как умение количественно оценить различного рода риски, являются основой и неотъемлемой составляющей процесса управления рисками. Они также нашли свое отражение в диссертационной работе.

Большой вклад в теорию и практику создания проблемно-ориентированных систем управления безопасностью в сетевых структурах в условиях неопределенности внесли Давыдов Э.Г., Разумихин Б.С., Злобина С.В., Берзин Е.А., Малашенко Е.Ю., Моисеев Н.Н., Фуругян М.Г., Прилуцкий М. Х., Брушлинский Н.Н., Топольский Н.Г., Цурков В.И. и др.

Отличие данной работы от работ названных авторов заключается в том, что в ней впервые разработан комплекс математических моделей и методов, являющийся теоретической основой для управления жизненно важными социальными и экономическими сетевыми структурами в кризисных ситуациях.

Объектом исследования является процесс функционирования сетевых структур в кризисных ситуациях.