Задача распределения ресурсов, управление запасами - Реферат

В техническое задание на систему включают как задачи с известными алгоритмами решения, так и задачи, требующие выполнения специальных исследований, проведения научных разработок. Если для разработки и внедрения задач первого этапа имеется достаточное количество ресурсов, и время, требуемое на их разработку, не превышает заданного срока ввода первой очереди в эксплуатацию, то занимаются распределением ресурсов по задачам, подлежащим автоматизации. Иными словами, необходимо учитывать ситуации, когда задачи связаны между собой, например, по информации: выходная информация одних задач является входной для других. Третий уровень системы позволяет на основе разработанных правил принятия решений построить модель системы управления запасами и в соответствии с этой моделью определить стратегию функционирования системы на длительную перспективу. В программе эксплуатации сложной системы помимо указанных работ необходимо также предусмотреть ее взаимодействие с операторами и другими системами, участвующими в решении общих задач, учет различных режимов работы, перестройку структуры системы при возникновении нарушений, организацию ремонтов, модернизацию и продление ресурса системы.

Во второй половине XX в. при решении практических задач стали находить широкое применение математические методы. Они стали использоваться при перспективном и текущем планировании и выполнении научно-исследовательских работ, проектировании различных объектов, управлении технологическими и производственными процессами, прогнозировании развития социальных и производственных систем, оптимизации маршрутов перевозки грузов. Особенно часто к математическим методам прибегают при решении задач оптимизации функционирования производственных систем, при распределении материальных и трудовых ресурсов и страховых запасов, при выборе местоположения предприятий, исследовании и оценке безопасности функционирования объектов повышенного риска.

Постановки перечисленных задач носят оптимизационный характер, где в качестве критериев эффективности применяются различные целевые функции, записываемые аналитически.

Однако особенностью постановок задач системного анализа является то обстоятельство, что наряду со строгим математическим аппаратом применяются эвристические методы, основанные на интуиции исследователя, его опыте в решении задач подобного типа. Это связано с трудностью формализации моделей сложных систем и процессов. В связи с этим в дополнение к математике интенсивно стали использоваться информационные технологии, компьютерные инструменты моделирования и анализа.

Рассмотрим некоторые постановки задач, являющиеся типовыми задачами системных исследований. распределение ресурсы запасы риск

1. Задачи распределения ресурсов

Задачи распределения ресурсов возникают, когда существует определенный набор работ или операций {Oi}, которые необходимо выполнить, а имеющихся в наличии ресурсов {Pj} для выполнения каждой из них наилучшим образом не хватает. Способы распределения ограниченных ресурсов при выполнении различных операций в системе управления могут быть различными. Для того чтобы решить задачу распределения ресурсов, необходимо сформулировать некоторую систему предпочтений или решающее правило. Такое правило принятия решений по определению объема ресурсов, которые целесообразно выделить для каждого процесса, обычно разрабатывается с учетом оптимизации некоторой целевой функции F ({Oi},{Pj}) при ограничениях на объем имеющихся ресурсов Y ({Pj}) ? C1 и временные характеристики T({Oi}) ? С2.где C1 и C2 - некоторые векторы.

В зависимости от условий задачи распределения ресурсов делятся на три класса.

1. Заданы и работы, и ресурсы

Требуется распределить ресурсы между работами таким образом, чтобы максимизировать некоторую меру эффективности (скажем, прибыль) или минимизировать ожидаемые затраты (издержки производства). Например, предприятию установлено производственное задание в рамках оговоренного срока. Известны мощности предприятия. При изготовлении продукции изделия проходят обработку на разных станках. Естественным является ограничение - одновременно на одном станке может обрабатываться только одна единица продукции. Мощности предприятия ограниченны и не позволяют для каждого изделия использовать наилучшую технологию.

Требуется выбрать такие способы производства для каждой единицы продукции, чтобы выполнить задание с минимальными затратами.

2. Заданы только наличные ресурсы

Требуется определить, какой состав работ можно выполнить с учетом этих ресурсов, чтобы обеспечить максимум некоторой меры эффективности. Приведем пример. Имеется предприятие с определенными производственными мощностями. Требуется произвести планирование ассортимента и объема выпуска продукции, которые позволили бы максимизировать доход предприятия.

3. Заданы только работы

Необходимо определить, какие ресурсы требуются для того, чтобы минимизировать суммарные издержки. Например, составлено расписание движения автобусов пригородного и междугороднего сообщения на летний период времени. Требуется определить необходимое количество водителей, кондукторов, контролеров и прочего обслуживающего пер сон ала, чтобы выполнить план перевозок с минимальными эксплуатационными затратами.

Пример 1. Задача составления титульного списка.

На начальном этапе разработки автоматизированной системы обработки информации и управления встает проблема выбора комплекса задач, подлежащих автоматизации. В техническое задание на систему включают как задачи с известными алгоритмами решения, так и задачи, требующие выполнения специальных исследований, проведения научных разработок. Известно, что проектирование и ввод системы в эксплуатацию осуществляются поэтапно. На первом этапе автоматизации в перечень задач, подлежащих автоматизации, включаются только те задачи, которые имеют алгоритмы для решения. Проблемные задачи должны составлять самостоятельную группу. В проектную разработку их включают только после четкой постановки и определения методов решения и оценки эффективности. Эти задачи подлежат автоматизации на последующих этапах, возможно после ввода системы в эксплуатацию. Так формулируется перечень задач, решаемых на первом этапе автоматизации.

После составления перечня задач, включаемых в первый этап разработки, необходимо оценить требуемый состав ресурсов на их разработку и требуемое время для их внедрения. Если для разработки и внедрения задач первого этапа имеется достаточное количество ресурсов, и время, требуемое на их разработку, не превышает заданного срока ввода первой очереди в эксплуатацию, то занимаются распределением ресурсов по задачам, подлежащим автоматизации. Если же время, требуемое на разработку задач, превышает заданный срок ввода первой очереди в эксплуатацию, возникает проблема составления титульного списка, т.е. возникает необходимость ограничения перечня задач, автоматизируемых на первом этапе. Проблема выбора комплекса задач из сформированного перечня в условиях дефицита времени и ресурсов на разработку всего перечня задач, выполняемых на первом этапе автоматизации, называется задачей составления титульного списка. Таким образом, формулировка задачи будет выглядеть так: требуется сформировать перечень задач, подлежащих автоматизации (титульный список), с учетом имеющихся материальных, временных, трудовых и прочих ресурсов. Данная задача относится ко второму классу задач, когда заданы ресурсы и необходимо сформировать состав работ.

Пример 2. Определение оптимальной очередности разработки.

Задача определения оптимальной очередности разработки встает перед проектировщиками на следующем этапе проектирования, после составления титульного списка задач, подлежащих автоматизации. Суть задачи состоит в распределении ресурсов, выделяемых на разработку системы, между задачами и упорядочении процесса разработки задач во времени. При определении очередности разработки необходимо учитывать одно важное обстоятельство, а именно: зависимость задач друг от друга, т.е. тот факт, что для некоторых задач не может начаться разработка пока не закончено проектирование задач, от результатов внедрения которых они зависят. Иными словами, необходимо учитывать ситуации, когда задачи связаны между собой, например, по информации: выходная информация одних задач является входной для других. В качестве модели разработки такого рода проектов используется сетевая модель комплекса операций, так как сетевые модели позволяют отразить взаимосвязи операций проекта. Формализованная постановка данной задачи будет выглядеть следующим образом: необходимо оптимизировать некоторый функционал при выполнении ограничений на потребление ресурсов, выделенных на разработку проекта в размере, не превышающем заданного объема и в заданном временном интервале. В качестве оптимизируемого функционала чаще всего используются экономические показатели: стоимость работ, объем прибыли, объем затрат т.п. Задача в такой постановке относится к первому классу задач.

2. Задачи управления запасами

Одной из сфер практической деятельности, в которой успешно применяются методы системного анализа, является сфера управления запасами. Система управления запасами представляет особый интерес для системного аналитика. Это объясняется, во-первых, сложностью задач, которые приходится решать в этой сфере управления, а во-вторых, общностью постановки задачи, которая находит применение в системах различного типа, например, производственных системах, предприятиях торговли и сбыта, при обосновании количества запасных изделий и т.п. Первые системы управления запасами были разработаны применительно к обоснованию необходимой потребности в запасных частях предприятий крупных компаний. Задачи управления запасами обладают одной особенностью - с увеличением запасов увеличиваются расходы, связанные с их хранением, но уменьшаются потери от возможного их дефицита. Следовательно, одна из задач управления запасами заключается в минимизации суммы ожидаемых затрат, связанных с хранением запасов, и потерь, обусловленных их отсутствием в случае необходимости.

Основная проблема, возникающая при решении задачи управления запасами, состоит в создании эффективной и надежной системы управления. Общая система управления запасами представляет собой три уровня решений.

Первый уровень предусматривает обработку, ведение учета и хранение информации о запасах. Основные сведения, необходимые для успешного функционирования системы управления запасами, - это информация об уровне имеющихся запасов и запасов, которые будут созданы за счет размещения заказов, а также - о заделе по заказам потребителя, если такие заказы имеются. Учет информации о любой имеющейся в запасах продукции включает в себя такие показатели как ее стоимость, единица измерения, источник получения, время упреждения и т.п. На первый взгляд количество различных данных о производимых или необходимых операциях невелико. Однако в условиях функционирования крупных промышленных предприятий объем поступающей информации оказывается существенным. Значительно повысить эффективность обработки и хранения информации удается путем автоматизации процесса обработки данных.

Второй уровень рассматриваемой системы предполагает разработку правил принятия решения, на основе которых устанавливаются срок и размер заказа, необходимого для пополнения запасов. Каждое правило принятия решений является частной задачей оптимизации управления запасами. Задачи, которые приходится решать пользователю в практических условиях, могут отличаться по своему характеру, так как конкретные системы имеют различные параметры. Поэтому системному аналитику необходимо знать условия, при которых одно правило принятия решений оказывается предпочтительнее другого. С формальной точки зрения эти решения являются оптимальными. Тем не менее, для успешного применения необходимо учитывать мнение соответствующих сотрудников органов управления, имеющих опыт работы и соответствующую квалификацию в данном вопросе. Следует иметь в виду, что при разработке правил принятия решений более важным является соответствующий учет реальной обстановки, чем достижение максимального показателя эффективности функционирования системы.

Третий уровень системы позволяет на основе разработанных правил принятия решений построить модель системы управления запасами и в соответствии с этой моделью определить стратегию функционирования системы на длительную перспективу. Организация контроля работы системы дает возможность органам управления осуществлять управление системой в целом, а не запасами конкретной продукции и в случае необходимости вмешиваться в работу системы. Правила принятия решений по восстановлению уровня первоначального запаса и сохранению уровня резервного запаса разрабатываются с помощью методов прогнозирования. Точность прогноза определяется уровнем отклонения результатов прогноза от фактических данных. Каждое правило принятия решений содержит, по крайней мере, одну управляющую переменную, значение которой обычно задается органами управления. Это делается с целью обеспечения возможности оказывать влияние на перераспределение материальных ресурсов между затратами, связанными с запасами, и эксплуатационными затратами. Для ряда систем актуальными являются вопросы разработки правил принятия решений по созданию запасов в условиях наличия ограничений на ресурсы.

Таким образом, задача управления запасами есть комплексная задача, составными частями которой являются ведение информационной базы, построение моделей управления запасами, оптимизация объема создаваемого запаса и времени его пополнения и прочие вопросы.

3. Организация обслуживания оборудования

К задачам организации обслуживания оборудования относятся задачи назначения времени проведения проверок исправности функционирования оборудования, проведения профилактического обслуживания, выбор оптимального числа запасных изделий и приборов для оборудования, находящегося в эксплуатации. Любое оборудование в процессе работы изнашивается, устаревает и поэтому нуждается в организации контроля за исправностью его функционирования, а также в проведении ремонтных, восстановительных работ. Под техническим обслуживанием систем понимается совокупность мероприятий, которые служат поддержанию и восстановлению рабочих свойств систем. Эти мероприятия подразделяют следующим образом: · текущее обслуживание;

· контроль работоспособности и диагностика отказов;

· ремонтно-восстановительные работы.

Предупредительные (регламентные) работы проводятся в системах, которые еще не утратили работоспособность, т.е. еще функционируют. Действия, необходимые для восстановления работоспособности после того, как система отказала, относятся к ремонтно-восстановительным работам. Обычно в теории систем предупредительные работы называют профилактическими, а восстановительные - аварийным восстановлением. В свою очередь, мероприятия по ремонту, в случае, если система после его окончания по своим качествам эквивалентна новой, называют полным восстановлением.

Характер функционирования и обслуживания систем существенно зависит от процессов, происходящих внутри системы и обуславливающих тип отказов. Различают внезапные и постепенные отказы. Внезапный отказ практически мгновенно переводит систему из работоспособного состояния в состояние отказа. О постепенных отказах говорят в тех случаях, когда удовлетворительное функционирование системы сохраняется в некоторой допустимой области определяющих параметров, которые, в свою очередь, зависят от времени. Наблюдения за вектором параметров (мониторинг) позволяют спрогнозировать состояния работоспособности и неработоспособности системы. Если имеют место исключительно внезапные отказы, различают только работоспособное и неработоспособное состояния.

На практике при организации функционирования систем об их состоянии можно узнать только с помощью контроля. Контрольные проверки являются неотъемлемой частью мероприятий по восстановлению работоспособности. Поскольку, с одной стороны, отказ системы приводит или может привести к экономическим потерям, а с другой стороны, контроль также сопряжен с затратами, возникает задача оптимального с точки зрения общих затрат планирования проверок. Постановка задачи в этом случае будет следующая. Определить сроки проведения контрольных проверок по обнаружению неисправностей, при которых суммарные затраты на проведение контроля и потери от простоя оборудования изза несвоевременного обнаружения и замены вышедших из строя элементов минимизируются.

Ремонтно-восстановительные мероприятия - более масштабные по своему содержанию работы. Они связаны с проведением комплексной про верки работоспособности систем, заменой отказавших или достигших установленного ресурса элементов, регулировкой отдельных параметров и прочими работами.

При планировании профилактических и восстановительных мероприятий так же, как и в задаче планирования контрольных проверок, необходимо учитывать, что несвоевременное проведение профилактических работ может привести к отказам системы и связанным с ними материальным потерям.

С другой стороны, проведение профилактических работ также сопряжено с определенными материальными издержками, и поэтому их необоснованно частое проведение снижает эффективность функционирования системы. Таким образом, в данном случае также имеет место оптимизационная задача. Ее формулировка может выглядеть следующим образом. Определить сроки проведения профилактических работ и замены оборудования, при которых суммарные ожидаемые затраты по ремонту и замене, а также потери, связанные с ухудшением технологических характеристик работы оборудования ввиду его старения, минимизируются на всем интервале эксплуатации системы.

И, наконец, существует еще одна задача, относящаяся к задачам организации обслуживания систем, - обеспечение запасными частями или элементами. Она формулируется следующим образом: какое количество запасных элементов следует иметь для того, чтобы быть уверенным в том, что система с вероятностью р будет бесперебойно функционировать в течение времени Т.

Все сформулированные задачи относятся к числу оптимизационных. Однако описываемые в данном разделе задачи отличаются по постановке от задач предыдущих разделов. Дело в том, что для задач распределения ресурсов и управления запасами использовались, в основном, детерминистические модели. Для задач организации обслуживания необходимо применять вероятностные модели, поскольку в качестве управляющего параметра в данных задачах используется наработка объектов до отказа, а это, как известно, величина случайная. Поэтому при построении моделей такого типа необходимо проводить большую работу по сбору информации о функционировании системы и ее элементов, о наработках элементов до отказа, временах восстановления их работоспособности, стратегиях обслуживания и т.д. Таким образом, задачи организации обслуживания систем являются комплексными задачами, в которых требуется организовать и вести наблюдение за эксплуатационными параметрами системы и ее элементов, осуществлять обработку информации с целью определения параметров модели, формировать модель, решать оптимизационную задачу, принимать решения и внедрять их в практику управления эксплуатацией систем. В программе эксплуатации сложной системы помимо указанных работ необходимо также предусмотреть ее взаимодействие с операторами и другими системами, участвующими в решении общих задач, учет различных режимов работы, перестройку структуры системы при возникновении нарушений, организацию ремонтов, модернизацию и продление ресурса системы.

4. Задачи массового обслуживания

Задачи массового обслуживания рассматривают вопросы образования и функционирования очередей. Для образования очереди необходим поток требований, которые ожидают поступления в обслуживающее устройство (обслуживающий канал). Под очередью подразумевают линейную цепочку выстроившихся один за другим объектов, нуждающихся в том или ином обслуживании. Объекты, подлежащие обслуживанию, называются заявками или требованиями на обслуживание. Объекты, осуществляющие обслуживание, называются обслуживающими каналами. В различных областях практической деятельности возникают ситуации, когда клиенты вынуждены ожидать своей очереди на обслуживание. Это относится к таким сферам деятельности как средства связи (телефония, почта, телеграф), транспортные системы, предприятия обслуживания (театры, рестораны, ремонтные мастерские), системы медицинского обслуживания, производственные процессы, процессы управления большими системами и т.д.

Приведем примеры систем, для которых характерно наличие заявок на обслуживание и обслуживающих каналов.

Пример 1. Возникновение очереди у касс (железнодорожных, в кинотеатре, магазине и пр.).

Пример 2. Поступление в ремонтную мастерскую требующей технического обслуживания телерадиоаппаратуры, когда в зависимости от численности ремонтного персонала мастерская может обслужить только ограниченное число приборов, нуждающихся в ремонте, а большая часть аппаратуры лежит на полках в ожидании обслуживания.

Пример 3. Образование очереди пациентов на прием к врачу, когда даже при наличии определенной системы предварительной записи по целому ряду причин возможно образование очереди. Было бы весьма желательно ожидать врача согласно расписанию приема, которое приемлемо как для врача, так и для пациента. Дело в том, что нередко потеря времени для пациента связана с большим экономическим и социальным ущербом, чем потеря времени для врача. В этой ситуации, если расписание тщательно составлено на основе определенного исследования, это может только укрепить престиж лечебного заведения. По крайней мере, это свидетельствует об уважении, с которым клиника относится к пациенту и его времени. Таким образом, можно сделать вывод о необходимости проведения исследований при организации функционирования систем массового обслуживания.

Как те, кто образует очередь, так и те, к кому она образована, должны знать и понимать природу массового обслуживания и предвидеть его тонкости. Особенно это замечание относится к системе обслуживания. Специалисты, занимающиеся организацией работы системы массового обслуживания, должны знать, как лучше спланировать работу системы, чтобы минимизировать длину очереди и потери времени ожидающих. Классификация целевых назначений теории массового обслуживания основана на выделении в ее структуре различных классов задач и соответственно областей применения получаемых результатов.

Выделяют следующие классы задач: 1) задачи анализа поведения системы;

2) статистические задачи;

3) операционные задачи. Дадим им краткую характеристику.

Задачи анализа поведения системы. Цель рассмотрения задач такого рода заключается в том, чтобы с помощью математических моделей, описывающих свойства реальных систем, выявить операционные характеристики, определяющие поведение этих систем в процессе функционирования.

Статистические задачи. Статистическое исследование является неотъемлемой частью разработки математической модели реальной системы. В общем виде модель может существовать сама по себе. Но приведение ее в количественное соответствие с конкретной системой достигается путем статистического анализа эмпирических данных, оценивания фигурирующих в модели параметров и проверки исходных гипотез. Параметры системы должны быть ассоциированы с процессом поступления требований и механизмом обслуживания.

Операционные задачи. Существование при решении задач массового обслуживания операционной направленности позволяет считать эту теорию одним из разделов системного анализа. Некоторые из операционных задач по своей природе относятся к разряду статистических, другие возникают при проектировании сложных систем, управлении реальными системами и оценке их эффективности. При постановке операционных задач следует различать описательный и нормативный подходы. В первом случае описание системы через ее операционные, характеристики (характеристики поведения) используется для принятия решений относительно режима функционирования данной системы. С другой стороны, при нормативном подходе путем математического моделирования протекающих в системе процессов устанавливаются нормативные требования по обеспечению эффективной работы системы. Например, с учетом стоимостных и физических ограничений можно установить процедуры обслуживания, которые оптимизируют надлежащим образом построенную целевую функцию.

Имеет место еще одно обстоятельство, согласно которому задачи массового обслуживания относят к задачам системного анализа. Оно состоит в следующем. Функционирование систем массового обслуживания связано с людьми. Исследование причин очередей и принятие определенных мер нельзя полностью отделить от рассмотрения человеческого фактора и его влияния на работу системы. Нельзя принимать меры без учета того обстоятельства, что именно люди, использующие средства обслуживания, оказывают влияние на результат конечного анализа.

Таким образом, задачи массового обслуживания обладают рядом особенностей, согласно которым их можно отнести к задачам системного анализа. Эти задачи включают в себя необходимость проведения статистического анализа эмпирических данных, комплексных исследований операционных характеристик, учета человеческого фактора при организации работы систем массового обслуживания и принятии управленческих решений и, наконец, разработки оптимизационных критериев задачи массового обслуживания.

5. Планирование работ над проектом. Проектирование систем

Любой проект - это комплекс взаимосвязанных работ, для выполнения которых выделяются соответствующие ресурсы и устанавливаются определенные сроки. В последнее время особое внимание уделяется проблеме эффективного руководства проектными работами. Решение этой проблемы требует участия специалистов в самых различных областях науки и техники. Проектирование сложной системы - работа, требующая участия коллектива ученых и инженеров. При этом работа такого коллектива должна планироваться с учетом деятельности других коллективов, подрядчиков и т.д. Эффективное руководство коллективом, работающим над проектом, и его окружением требует учета и оптимизации психологических, экономических, организационных и других факторов. К настоящему времени является доказанным, что качество проекта существенно зависит от четкости формулировки целей проекта и ограничений, а также от системы поощрений коллектива исполнителей. Выбор проекта и распределение ресурсов включает определение того, какие из соответствующих идей следует принять за основу. Процесс выбора тесно связан с планированием работ над проектом, т.е. с календарным планированием выполнения заданий и задач, предусмотренных реализацией проекта. Именно в этом заключается основной вклад системного анализа в данной области. Планирование работ над проектом предусматривает также детальное определение организационных взаимоотношений в проектной организации.

В настоящее время методы системного анализа в сфере управления проектами используются, в основном, для решения трех проблем: выбора проекта, планирования выполнения работ над проектом и руководства проектом.

Общий процесс выбора можно рассматривать как процесс последовательного заполнения портфеля заказов. Лицу, принимающему решения, необходимо знать, какие средства можно расходовать на каждый из нескольких возможных проектов в каждый из периодов времени. В конце каждого периода времени портфель заказов меняется с учетом проектов, которые в этот момент имеются. Множество имеющихся проектов состоит из проектов, которые в текущий момент выполняются, и проектов, которые находятся в резерве. Определение таких оптимальных проектов исключительно важно для организации, поскольку решения по портфелю заказов влекут за собой большие организационные обязательства, выполнение которых может быть связано со значительными затратами. В такой ситуации важно знать, что будут выбраны наилучшие проекты, и средства для их выполнения будут распределены наилучшим из всех возможных способов. В простейшем виде постановка задачи выбора проектов аналогична задаче составления титульного списка, рассмотренной ранее. Однако оптимизация решений по выбору проектов в реальной ситуации исключительно сложна, поскольку для этих решений характерно как распределение ресурсов, так и распределение ответственности за выбор проектов. При обосновании выбора того или иного проекта необходимо сформировать систему ценностей, которая будет положена в основу принятия решения. Система же ценностей не всегда сводится только к экономическим критериям. Чаще всего это многофакторная характеристика, которая может содержать неформализуемые показатели.

Планирование выполнения работ представляет собой задачу упорядочения работ проекта и распределения выделенных ресурсов между работами с учетом отведенного на выполнение работ времени. Формулировка данной задачи аналогична задаче распределения ресурсов, рассмотренной в соответствующем разделе. Необходимо отметить, что при ее решении широкое применение находят методы сетевого планирования и управления. При выполнении проекта могут возникнуть ситуации, когда необходимо производить перераспределение ресурсов между проектными процедурами, осуществлять выравнивание потребления ресурсов, находить компромиссные решения относительно времени выполнения проекта и стоимости соответствующих работ.

Руководство проектом в процессе его осуществления состоит в сопоставлении текущих расходов на данный момент разработки проекта с запланированными средствами и корректировке проекта в случае больших отклонений для данного достигнутого состояния. Управление процессом проектирования тесно связано с этапом планирования, на котором определяются затраты и сроки выполнения операций проекта, и этапом выбора проекта и распределения ресурсов, на котором перераспределяются фонды между проектами в соответствии с соотношением состояния выполнения проекта и затратами, а также изменением этого соотношения во времени.

6. Задача анализа риска и безопасности использования новых технологий

В настоящее время происходит быстрое развитие качественно новых технологий, таких как добыча нефти на морском шельфе, ядерная энергетика, производство и транспортировка сжиженного газа, новые химические производства. Их функционирование связано с производством. И транспортировкой новых материалов, большого количества энергии. При этом критерии экономической эффективности влияют на увеличение единичной мощности используемого оборудования, усиление концентрации производства, приближение новых промышленных объектов к потребителям продукции. Совокупность указанных факторов приводит к тому, что последствия аварийных ситуаций на этих производствах при неблагоприятных условиях могут оказаться катастрофическими. Хотя вероятность их возникновения очень низка, сами они и их последствия могут повлечь за собой крупные экономические потери, представлять серьезную угрозу экологии целых регионов и, что самое главное, жизни значительного количества людей.

Меры, направленные на увеличение безопасности используемого оборудования и уменьшение вероятности неблагоприятных событий и их последствий, требуют больших дополнительных затрат и не могут, как правило, абсолютно исключить возможность аварий. В связи с этим возникает необходимость исследования широкого круга задач, связанных с принятием обоснованных, рациональных решений с учетом факторов риска.

Имевшие место крупномасштабные технологические аварии значительно усилили внимание к данной проблеме как со стороны специалистов, так и со стороны общественности и средств массовой информации. Вопросы использования новых технологий, выбора площадок для размещения потенциально опасных производств оказались в центре политической жизни многих стран. Проводимые научные исследования в этой области способствовали концентрации внимания на вопросах безопасности и оценки риска и в традиционных областях человеческой деятельности, таких как горное дело, металлургическое производство, автомобильное движение, строительство нефтепроводов, дамб и т.п.

Одновременно активизировалось изучение проблем защиты окружающей среды и здравоохранения. В связи с этим исследования вопросов риска и безопасности стали охватывать все аспекты человеческого существования, всей окружающей человека среды обитания и постепенно оформились в новое научное направление, получившее название "анализ риска".

6.1 Основные проблемы анализа риска

Исследования по анализу риска включают в себя широкий спектр взаимосвязанных проблем. При этом основными являются: измерение риска; определение допустимого уровня риска; меры по предотвращению аварий; управление в условиях аварийных ситуаций. Рассмотрим кратко их основные особенности.

Измерение риска. Первая проблема, возникающая при проведении любого аналитического исследования, в том числе и в области анализа риска, является проблемой измерений. Для ее решения, прежде всего, необходимо конкретизировать само понятие "риск". Трудность заключается в том, что выразить риск через один обобщенный показатель невозможно. Ожидаемое число жертв за год, вероятность для индивидуума стать жертвой той или иной технологии в течение года, вероятность опасных последствий для определенных групп людей (например, для детей), вероятность аварий с одновременным большим числом жертв и другие показатели по-разному характеризуют конкретную ситуацию и по-разному должны учитываться при принятии решений. Оценивая возможный вред от использования какой-либо технологии, необходимо принимать во внимание не только смертельные исходы, но и любой другой ущерб, который она может нанести здоровью людей (профессиональные заболевания и т.п.). Таким образом, само понятие риска многоаспектно. Поэтому необходима разработка системы показателей, адекватно характеризующих величину риска в различных ситуациях.

Решение задачи анализа риска происходит, как правило, в условиях недостаточности или частичного отсутствия необходимой информации, особенно когда речь идет о новых технологиях. В этих случаях для получения количественных оценок показателей риска используют экспертные оценки, методы моделирования, строят "деревья отказов", пытаясь смоделировать возможные причины сбоев в сложных технических системах. В случае новых технологий, когда отсутствует сколько-нибудь надежная статистика, на всех этапах анализа используют в том или ином виде экспертные оценки вероятностных событий. В то же время известно, что человек является "плохим статистиком". Решение вероятностных задач представляет для него сложную проблему, с которой он не всегда хорошо справляется. Пытаясь решить ее, он часто прибегает к различным эвристикам, которые в ряде случаев ведут к существенным и устойчивым ошибкам. Следовательно, в процессе измерения риска необходимо учитывать реальные возможности получения надежных экспертных оценок.

Следует также заметить, что при измерении риска необходимо учитывать показатели, относящиеся к различным моментам времени. Например, при принятии решений о месте расположения нового технического производства необходимо учесть как оценки, характеризующие прямые потери, связанные со строительством, так и оценки, связанные с воздействием на окружающую среду в процессе его эксплуатации.

Одним из наиболее распространенных способов измерения риска, надежности сложных технических систем является построение "деревьев отказов". При этом определяются возможные поломки или отказы в системе и прослеживаются причинно-следственные цепочки вплоть до события, к которому эти отказы могут привести. Использование вероятностных оценок таких отказов дает возможность оценить в количественной форме вероятности соответствующих аварийных событий.

Определение допустимого уровня риска. Задача определения допустимого уровня риска, определение стандартов безопасности обслуживающего персонала и населения, является универсальной проблемой. Кажется естественной возможность установления единого допустимого уровня риска для различных технологий. Однако экономические соображения ставят под сомнение целесообразность такого единого показателя. Действительно, если техническое решение лишь незначительно уступает нормативному с точки зрения безопасности, но обходится значительно дешевле, то разумнее не добиваться достижения нормативного уровня безопасности ценой непомерно больших затрат, а использовать сэкономленные деньги в других областях с большей эффективностью. С экономической точки зрения логично потребовать, чтобы дополнительные затраты, направленные на эквивалентное снижение риска в различных областях человеческой деятельности, были бы одинаковы. Однако и это требование оказывается неосущес