Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обеспечение безопасности при уничтожении химического оружия 17
1.1. Вопросы безопасности хранения и уничтожения химического оружия 17
1.2. Общая характеристика объекта по уничтожению химического оружия 18
1.3. Краткое описание технологий уничтожения кожно-нарывных отравляющих веществ 21
1.4. Общая характеристика отходов, подлежащих контролю 23
1.5. Выбросы загрязняющих веществ в атмосферу, подлежащих контролю 23
1.6. Цели и задачи системы производственного экологического мониторинга и прогнозирования объекта по уничтожению химического оружия 25
1.7. Мониторинг рабочей и промышленных зон объекта по уничтожению химического оружия 29
1.8. Мониторинг санитарно-защитной зоны и зоны защитных мероприятий объекта по уничтожению химического оружия 30
1.9. Назначение и характеристика базовых элементов системы производственного экологического мониторинга и прогнозирования 33
1.10. Мониторинг состояния растительного и животного мира . 49
Основные результаты и выводы по главе 51
Глава 2. Задача выбора оптимального набора оборудования в системе экологического мониторинга 53
2.1. Постановка задачи 53
2.2. Частный случай задачи 57
2.3. Общий случай 60
2.4. Метод дихотомического программирования 68
Основные результаты и выводы по главе 73
Глава 3. Комплексная оценка уровня безопасности при уничтожении химического оружия 74
3.1. Структура оценки уровня безопасности 74
3.2. Метод определения площади зоны защитный мероприятий 78
3.3. Основные показатели оценки уровня риска при обосновании санитарно защитной зоны объекта по уничтожению химического оружия 84
3.4. Формирование бальных оценок направлений 90
3.5. Построение комплексных оценок уровня риска 97
Основные результаты и выводы по главе 109
Глава 4. Модели и методы оптимизации программ обеспечения безопасности объектов по уничтожению химического оружия 110
4.1. Постановка задачи оптимизации программ создания (развития) системы производственного экологического мониторинга объекта уничтожения химического оружия по стоимости 110
4.2. Метод решения задачи 114
4.3. Определение оптимальной стратегии повышения уровня промышленной безопасности при создании комплекса объектов по уничтожению химического оружия 119
4.4. Разработка многоэтапных программ обеспечения безопасности для комплекса объектов по уничтожению химического оружия 132
Основные результаты и выводы по главе 141
Глава 5. Экономические механизмы управления уровнем экологической безопасности 143
5.1. Система управления уровнем безопасности 143
5.2. Механизм платы за риск 151
5.3. Механизм стимулирования предприятия 153
5.4. Механизм ограничения риска 154
5.5. Механизм компенсации затрат 155
5.6. Механизм распределения централизованных фондов 157
5.7. Механизм совместного финансирования мероприятий 164
5.8. Механизм стимулирования коллектива 186
Основные результаты и выводы по главе 203
Глава 6. Имитационные игры 204
6.1. Имитационная игра "Механизм платы за риск" 204
6.2. Имитационная игра "Механизм стимулирования" 212
6.3. Имитационная игра "Механизм компенсации затрат" 216
6.4. Имитационные игры "Механизмы распределения централизованных финансовых средств" 222
6.5. Имитационная игра "Механизм стимулирования коллектива" . Основные результаты и выводы по главе 249 240
Глава 7. Реализация результатов исследований и испытаний 251
7.1. Результаты конкурса на размещение заказа на изготовление (поставку) технических средств контроля загрязняющих веществ для системы производственного экологического мониторинга и прогнозирования 251
7.2. Методическое и метрологическое обеспечение испытаний приборов газоаналитического контроля 254
7.3. Результаты испытаний приборов газоаналитического контроля зараженности воздуха рабочей зоны по парам ФОВ для оснащения объектов по уничтожению химического оружия 255
7.4. Система производственного экологического мониторинга объектов по уничтожению химического оружия 259
7.5. результаты работ по установлению зон защитных мероприятий объектов хранения, перевозки и уничтожения химического оружия 262
Заключение 266
Список использованной литературы
- Общая характеристика объекта по уничтожению химического оружия
- Метод дихотомического программирования
- Основные показатели оценки уровня риска при обосновании санитарно защитной зоны объекта по уничтожению химического оружия
- Определение оптимальной стратегии повышения уровня промышленной безопасности при создании комплекса объектов по уничтожению химического оружия
Введение к работе
Актуальность проблемы. В настоящее время наряду с другими проблемами, решаемыми человечеством, на передний план выступает задача, связанная с уничтожением накопленного в ряде развитых стран в течение многих десятилетий оружия, вызывающего массовую гибель людей, животных и наносящих непоправимый ущерб окружающей среде.
К числу такого вида оружия относится химическое оружие (ХО). Запасы ХО в Российской Федерации включают в себя авиационные и артиллерийские химические боеприпасы и приборы, а также отравляющие вещества, хранящиеся в крупнотоннажных емкостях и бочкотаре. Все запасы химического оружия хранятся на семи объектах, находящихся в ведении Федерального управления по безопасному хранению и уничтожению химического оружия.
Российская Федерация ратифицировала Конвенцию о запрещении разработки, производства, накопления и применения химического оружия и о его уничтожении 5 ноября 1997 года. В целях реализации Конвенции в 1996 году принята Федеральная целевая - программа "Уничтожение запасов химического оружия в Российской Федерации", имеющая статус президентской программы.
В соответствии с Федеральным законом "Об уничтожении химического оружия" процесс уничтожения должен осуществляться на специально спроектированных и построенных для этих целей объектах или заводах.
Основополагающими требованиями международной Конвенции и российского законодательства при разработке (проектировании), создании и эксплуатации объектов по уничтожению химического оружия является обеспечение безопасности для работающего персонала, населения и окружающей природной среды. Достижение целей безопасности при уничтожении ХО сопряжено со значительными материальными затратами и, в условиях ограниченности финансовых ресурсов, возможно лишь путем научно обоснованного математического моделирования и осуществления комплекса экономических и организационных мероприятий.
Последнее десятилетие явилось серьёзным испытанием для ряда отраслей народного хозяйства России в части обеспечения безопасного для работающего на предприятиях персонала, а также населения, проживающего в зоне техногенного влияния промышленных предприятий.
Особую значимость вопросы безопасности приобретают для особо опасных объектов, к числу которых относятся предприятия атомной энергетики, химии и нефтихимии, нефтегазового комплекса и ряд других отраслей хозяйства. Вопросы промышленной безопасности в настоящее время ставятся во главу политики руководства России, серьёзный упор при этом делается на работы в области оценки и предупреждения аварийных ситуаций.
В соответствии с постановлением Правительства Российской Федерации от 30 декабря 2003 г. № 794 [96] отрасли народного хозяйства страны, в структуре которых находятся особо опасные объекты, обязаны проводить комплекс мер по предотвращению возможного возникновения чрезвычайных ситуаций. Период конца девяностых - начала 2000-х годов ознаменовался новым этапом в жизни России - страна приступила к созданию объектов по уничтожению химического оружия, запасы которого создавались в течении многих десятилетий. Проектирование и строительство объектов по уничтожению химического оружия потребовало принятие новых, зачастую нестандартных решений по созданию комплексной системы безопасности, а также формированию механизмов управления безопасностью функционирования объектов.
Для практической реализации упомянутых задач привлекаются лучшие специалисты науки и техники ведущих организаций страны, в том числе обладающие опытом в области экономико-математического моделирования, создания систем управления. Следует отметить, что управление риском при уничтожении химического оружия представляет собой процесс достижения гарантированного уровня безопасности при одновременном формировании требующихся технических, экономических и социальных условий. Основу исследований при этом составили теоретические и практические труды в области регулирования и обеспечения безопасности при технических и природных катастрофах. К их числу следует отнести представителей
отечественных и зарубежных науки: В.Н. Буркова, Ф. Вартона, Я.Д. Вешнякова, В.В. Кульба, В. Маршалла, Н.А. Махутова, В.И. Осипова, У.Роуи, Б.Н. Порфирьева, В.И. Сидорова, К.В. Фролова и многие других специалистов.
Создание объектов по уничтожению химического оружия потребовало разработки принципиально новых теоретических подходов к разработке моделей и методов управления безопасностью, закладываемых на самых ранних этапах проектирования (технико - экономическое обоснование), рабочего проектирования, при создании и эксплуатации объектов по УХО.
Следует отметить, что сама комплексная система безопасности объекта УХО, состоящая из ряда подсистем в значительной степени базируется на эффективном информационном обеспечении системы производственного экологического мониторинга и прогнозирования. Она охватывает контролем как сам объект, так и зоны, попадающие под его техногенное влияние. В свою очередь база данных такого ряда систем экомониторинга должна позволять получать количественную оценку уровня загрязнения окружающей среды в цехах и на промплощадке объекта по УХО, его санитарно защитной зоне и зоне защитных мероприятий. Получаемая при этом информация должна позволять лицам, ответственным за безопасное функционирование объектов по УХО, принимать обоснованные решения, результатом которых уровень безопасности должен быть не ниже установленного нормативного уровня, а программа по реализации этих решений носить минимально возможный затратный характер. Получаемая в результате функционирования системы ПЭМ объектов по УХО информация служит основанием для обоснованного совершенствования технического оснащения объектов, оптимизации технологического режима уничтожения химического оружия, а также принятия управленческих решений госзаказчиком Программы уничтожения.
Эффективность функционирования системы ПЭМ объектов по УХО, как уже указывалось выше, закладывается на этапе её проектирования, когда обоснованно определяется перечень загрязнителей, подлежащих обязательному контролю, перечень точек и регламент пробоотбора, места установки стационарных экопостов и маршруты движения мобильных эколабораторий. Самостоятельным разделом исследований являются обоснования размеров зонзащитных мероприятий и санитарно-защитных зон, устанавливаемых для объектов по уничтожению химического оружия.
Всё вышеизложенное требует согласования с надзорными региональными и федеральными органами исполнительной власти и осуществляется, как правило, на этапе разработки ТЭО по созданию объектов по УХО.
Таким образом, уже на этапе проектирования системы ПЭМ возникает необходимость выбора оптимальный (с точки зрения функциональных требований и минимальных затрат) её структуры и состава приборно-технических средств базовых элементов системы, обеспечивающих требуемый уровень безопасности функционирования объектов по УХО.
Как показывает опыт практических работ, после внедрения на объекте системы ПЭМ она требует совершенствование и развитие, а также постоянного оценивания с точки зрения обеспечения уровня промышленной безопасности функционирования объекта.
Данная работа посвящена решению проблемы разработки моделей и методов управления экологической безопасностью при уничтожении химического оружия. В частности, созданию и развитию эффективных систем ПЭМ объектов по УХО, обоснованиям размеров ЗЗМ и СЗЗ для этих объектов, разработке и использованию экономических механизмов, обеспечивающих реализацию программы мероприятий управления уровнем безопасности объектов по УХО, разработка имитационных игр для анализа экономических механизмов безопасности. Все это определяет важность и актуальность исследований в рамках государственной программы химического разоружения.
Целью работы является разработка и исследование моделей и методов управления уровнем риска на объектах по уничтожению химического оружия.
Достижение поставленной цели потребовало решения следующих основных задач:
1. Обзор исследований в области управления уровнем риска.
2. Определение набора оборудования (измерительных приборов различного назначения), позволяющих производить измерения параметров продуктов загрязнения в рабочей зоне, на промплощадке, в санитарно-защитной зоне и зоне влияния объекта УХО.
3. Разработка процедур комплексного оценивания уровня безопасности при функционировании объекта УХО.
4. Разработка моделей и методов оптимизации программ, позволяющих повысить безопасность работы объекта УХО.
5. Разработка многоэтапных программ обеспечения безопасности в районе функционирования объекта УХО.
6. Разработка и исследование моделей экономических механизмов управления уровнем риска на объектах УХО.
7. Разработка игровых моделей для экспериментальной проверки эффективности экономических механизмов управления уровнем риска.
8. Использование опыта создания системы обеспечения безопасности на объектах УХО.
Научная новизна. В результате проведенных исследований и обобщения опыта решения практических задач по эффективному проведению промышленного экологического мониторинга (ПЭМ), разработке и исследованию моделей и методов эффективного управления уровнем риска, разработке и оптимизации программ повышения безопасности работы объекта по УХО:
1. Сформулирована и решена задача минимизации затрат на состав приборного оборудования системы ПЭМ объекта по УХО.
2. Обоснованы основные источники загрязнения и перечень показателей, характеризующих уровень риска в зоне защитных мероприятий;
3. Адаптирована применительно к определению уровня безопасности объекта по УХО процедура комплексного оценивания на основе матриц логической свертки;
4. Разработаны модели и методы оптимизации программ повышения безопасности функционирования объекта по УХО;
5. Разработан и исследован комплекс моделей экономических механизмов управления уровнем риска зоне защитных мероприятий;
6. Разработан комплекс деловых игр и проведено экспериментальное исследование эффективности экономических механизмов управления уровнем риска в зоне защитных мероприятий.
Практическая ценность. Проведенные в работе исследования и полученные результаты позволяют формировать оптимальный набор механизмов управления (систему управления) уровнем риска на объектах по уничтожению химического оружия.
Экспериментальная проверка эффективности моделей и механизмов системы управления уровнем риска была проведена на специально разработанном учебно - игровом комплексе, который, в настоящее время, используется в качестве тренажера для подготовки специалистов, работающих при функционировании системы управления безопасностью на объектах УХО.
Реализация результатов работы. Результаты диссертационной работы реализованы в действующих системах управления уровнем риска на объектах УХО. На основе полученных результатов созданы системы производственного экологического мониторинга и прогнозирования при функционировании объектов УХО. Разработана система экономических механизмов, позволяющая обеспечить безопасность функционирования объектов УХО, в том числе при возникновении возможных аварийных ситуаций.
Практическая значимость исследования.
В диссертации обобщены исследования, проведенные с участием автора, в период с 1993 по 2005 гг. Им сформулирована цель и определены задачи исследования. Автор является руководителем и исполнителем научно-исследовательских и проектно-изыскательских работ, выполненных по проблеме уничтожения химического оружия. В ходе их выполнения:
1. Для всех объектов по уничтожению химического оружия разработана проектная документация по созданию комплексной системы производственного экологического мониторинга и прогнозирования. Данная проектная документация в составе технико-экономических обоснований по созданию объектов уничтожения химического оружия согласована в надзорных региональных и федеральных органах исполнительной власти, получила положительные заключения государственной экологической экспертизы, государственной строительной экспертизы и утверждена госзаказчиком федеральной целевой программы "Уничтожение запасов химического оружия в Российской Федерации".
2. На основании рабочей документации для объекта по уничтожению химического оружия, расположенного в п. Горный Саратовской области, осуществлена поставка необходимого оборудования и приборов, проведены пуско-наладочные работы и в декабре 2002 года запущены в эксплуатацию, как отдельные базовые элементы, так и вся комплексная система производственного экологического мониторинга и прогнозирования.
3. Для объектов уничтожения химического оружия на основе кожно-нарывных и фосфорорганических отравляющих веществ определены и согласованы перечни приоритетных загрязнителей, подлежащих обязательному инструментальному (лабораторному) контролю. Разработаны, согласованы и утверждены регламенты отбора проб атмосферного воздуха, поверхностных и подземных вод, почвы.
4. С использованием разработанных методик выполнения измерений отравляющих веществ и на основе разработанной и созданной испытательной базы Саратовского военного института РХБ защиты проведены различные этапы испытаний приборов контроля зараженности воздуха для оснащения рабочей зоны объектов уничтожения химического оружия на основе кожно-нарывных и фосфорорганических отравляющих веществ.
5. На основании Федерального закона "Об уничтожении химического оружия" [153] впервые рассчитаны, согласованы на федеральном и региональном уровнях и утверждены соответствующими постановлениями Правительства Российской Федерации размеры (площади) зон защитных мероприятий, устанавливаемых вокруг объектов по хранению химического оружия, расположенных в г. Щучье Курганской области, г. Камбарка и п. Кизнер Удмуртской Республики, г. Почеп Брянской области, п. Марадыковский Кировской области, а также для комплекса объектов по хранению и уничтожению химического оружия в п. Горный Саратовской области.
6. Полученные автором диссертации результаты, использованы различными НИУ и организациями, которые проводят научное сопровождение работ по выполнению федеральной целевой программы "Уничтожение запасов химического оружия в Российской Федерации": Ассоциация "РОСТ"; Государственный научно-исследовательский институт промышленной экологии МПР России, г. Саратов; НИИ химии Саратовского государственного университета им. Н.Г. Чернышевского; Саратовский военный институт радиационной, химической и биологической защиты; Вятский государственный гуманитарный университет; Пензенский государственный университет архитектуры и строительства; Центр экологического консалтинга "ООО-Экоцентр", г. Курган; Ижевский государственный технический университет. В ходе совместных работ налажены и поддерживаются творческие контакты с федеральными и региональными контрольными и надзорными органами.
Апробация и внедрение результатов исследования. Основные научные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на научных семинарах Института проблем управления, Международной научно-практической конференции «Теория активных систем», XI конференции «Проблемы управления безопасностью сложных систем», Международной конференции «Современные сложные системы управления». Кроме того, материалы исследований представлялись в виде докладов для рассмотрения в Правительство Российской Федерации, Государственную Думу Федерального Собрания, Государственную комиссию по химическому разоружению, Международную Организацию по запрещению химического оружия. Основные результаты исследований рассматривались на общественных слушаниях жителей Краснопартизанского района Саратовской области, Пензенского района Пензенской области, г. Щучье Курганской области, а также докладывались на совещаниях в Российском агентстве по боеприпасам, Федеральном агентстве по промышленности, Министерстве обороны Российской Федерации, Федеральном управлении по безопасному хранению и уничтожению химического оружия и в других заинтересованных федеральных органах исполнительной власти, участвующих в реализации федеральной целевой программы "Уничтожение запасов химического оружия в Российской Федерации".
Материалы исследований вошли составной частью в технико-экономические обоснования по созданию объектов уничтожения химического оружия, расположенных в п. Горный Саратовской области, г. Щучье Курганской области, г. Камбарка Удмуртской Республики, г. Почеп Брянской области, п. Марадыковский Кировской области, п. Леонидовка Пензенской области.
Основные положения и результаты, выносимые на защиту:
1. Экономико - математические методы и модели, использованные при создании аппарата управления безопасностью объектов УХО.
2. Алгоритмы выбора оптимального состава оборудования системы ПЭМ объекта УХО.
3. Процедуры сверток локальных оценок рисков, использующих многошаговую процедуру агрегирования, при которой для определения комплексной оценки риска строится бинарное дерево свертки.
4. Модели и методы оптимизации по стоимости программ повышения безопасности работы объекта по УХО при выполнении ограничения по уровню риска.
5. Модели экономических механизмов, обеспечивающих реализацию программы мероприятий управления безопасностью объектов УХО.
6. Комплекс деловых игр для анализа экономических механизмов обеспечения безопасности объектов УХО.
7. Внедрение теоретических результатов исследований при разработке системы управления экологической безопасностью объектов УХО.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 93 научных работ общим объемом 10,2 печатных листов.
Личный вклад. Все основные результаты получены автором.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, семи глав, заключения, списка литературы.
Общая характеристика объекта по уничтожению химического оружия
Федеральной целевой программой "Уничтожение запасов химического оружия в Российской Федерации" создание опытно-промышленного объекта по уничтожению химического оружия, расположенного в п. Горный Саратовской области, было определено как первоочередное [88].
Объект предназначен для опытно-промышленной отработки технологий уничтожения кожно-нарывных отравляющих веществ, уничтожения запасов химического оружия, хранящегося на объекте; обеспечения безопасности хранения химического оружия до момента его полного уничтожения; временного хранения реакционных масс, образующихся в процессе уничтожения химического оружия, и хранения на полигоне захоронения отходов производства.
На объекте подлежали уничтожению запасы иприт, люизит и их смеси, всего 1142 тонны КНОВ.
Опытно-промышленный объект по уничтожению химического оружия в п. Горный Саратовской области представляет собой комплексное производственное подразделение. Он характеризуется полным набором необходимых служб - управления, обеспечения, эксплуатации, контроля и ремонта, которые позволяют осуществлять непрерывную круглосуточную его эксплуатацию.
Основу объекта составляет промышленная зона, на территории которой в свою очередь можно выделить следующие зоны: - производственную; - административную; - транспортно-складскую; - подсобно-вспомогательную.
В состав производственной зоны входит корпус опытных установок, где находится технологическое оборудование для уничтожения кожно-нарывных отравляющих веществ; корпус термического обезвреживания отходов, а также ряд других корпусов, площадок, станций и складов, обеспечивающих бесперебойное и безопасное функционирование объекта.
Практические работы в интересах создания объекта по уничтожению химического оружия в п. Горный Саратовской области начали проводиться еще в начале 90-х годов. В отсутствие программы уничтожения химического оружия правовой базой этого процесса явилось постановление Правительства Российской Федерации № 1470-94г. "Об организации работ по созданию объекта по уничтожению запасов отравляющих веществ, хранящихся на территории Саратовской области" [93].
В период с 1992 по 1994 гг. был выполнен комплекс научно-исследовательских работ, который позволил на конкурсной основе провести выбор технологий уничтожения люизита, и на основе полученных исходных данных приступить к проектированию объекта по уничтожению кожно-нарывных отравляющих веществ.
В 1995 году был выбран земельный участок для проектирования и строительства объекта уничтожения.
В 1998 году генпроектная организация - АООТ "Гипросинтез" в соответствии с выданным госзаказчиком техническим заданием разработала технико-экономическое обоснование (ТЭО) строительства объекта по уничтожению химического оружия в п. Горный Саратовской области в объеме СНиП 1.02.01-85 [112]. В течение полутора лет эти материалы проходили этапы согласования в надзорных органах Российской Федерации. Также проводились работы по доработке ТЭО [48,49,55,56], в том числе автором работы разрабатывались проектные решения по разработке и созданию системы производственного экологического мониторинга и прогнозирования.
В 1997-1998 гг. был проведен комплекс работ по обоснованию размеров санитарно-защитной зоны объекта по уничтожению химического оружия и полигона захоронения твердых отходов, образующихся в процессе уничтожения химического оружия.
Постановлением заместителя Главного государственного санитарного врача Российской Федерации № 4-98г. полигон захоронения твердых отходов строящегося предприятия по уничтожению химического оружия в п. Горный Саратовской области был отнесен ко 2-му классу санитарной классификации предприятий с установлением для него размера санитарно-защитной зоны в размере 1000 метров [90].
Постановлением заместителя Главного государственного санитарного врача Российской Федерации № 2-98г. была установлена санитарно-защитная зона от строящегося предприятия по уничтожению химического оружия в размере 2000 метров [91]. С началом поступления проектно-сметной документации начали проводиться работы по размещению заказов на поставку и изготовление стандартного и нестандартного оборудования, в том числе отдельных элементов системы ПЭМ.
Комплекс конкретных работ в интересах обеспечения безопасности функционирования объекта по УХО, проводимый с участием автора работы, завершился выходом постановления Правительства Российской Федерации № 52-2000г., которым была утверждена площадь зоны защитных мероприятий вокруг объекта по хранению и объекта по уничтожению химического оружия в п. Горный [92].
В начале декабря 2002 г. строительство первой очереди опытно-промышленного объекта уничтожения химического оружия в п. Горный Саратовской области было завершено. В декабре 2002 года объект по уничтожению химического оружия в п. Горный Саратовской области приступил к уничтожению запасов отравляющих веществ на установке деструкции иприта. К середине 2005 года на объекте уничтожены все запасы иприта и люизита, к концу года запланировано уничтожение смесей этих отравляющих веществ.
Обеспечение безопасности функционирования объекта по уничтожению химического оружия для работающего персонала, населения и окружающей природной среды явилось для госзаказчика и генподрядных организаций основополагающим принципом. Это было достигнуто соответствующими проектными решениями, использованием отечественных технологий уничтожения химического оружия, созданием системы производственного экологического мониторинга, автоматизированной системы управления технологическим процессом и многими другими системами и элементами, некоторые из которых были впервые реализованы применительно к особо опасным производствам.
Метод дихотомического программирования
Рассмотрим другой способ получения нижних оценок, в основе которого лежит метод дихотомического программирования [16,17]. Разобьем постоянные затраты для каждого вида приборов произвольным образом на rrij частей Sy, j є Ri, где mi - число типов измерений, которые могут выполнять приборы І-ГО вида. Будем оценивать затраты на закупку и эксплуатацию приборов і-го вида для выполнения измерений j-ro типа величиной Zjj = aiVij + Sij. Очевидно, что для выполнения измерений j-ro типа будет выбран вид приборов, для которого величина Zy минимальна среди всех і є Pj. Поэтому совокупные затраты составят W=w/« ( +5,) (2.3) J isPj Теорема 1. Величина (2.3) является нижней оценкой величины совокупных затрат исходной задачи. Доказательство. Возьмем произвольный полный набор Q. Покажем, что ZminUVij + Sij) ZminatVi} + Z & Заменяя bj на &у и меняя порядок суммирования, получаем V ieJJ iepj j j ,єі j j Покажем, что Пусть min\0iV«+SitPminaiV„+ Z v l Tj t Tj iepj min Li V«+ Sij) ak Vv+Skj -. ief ,J minaiVu = QqVqj Имеем а.к Vkj + Skj aq Vqj + Sqj aq Vqj + X Sy = min aq Vqj + /1 Si, Теорема доказана. Преимуществом оценки (2.3) является возможность ее улучшения путем выбора величин Sy 0, удовлетворяющих условиям Y,Sv = bt. i=l,n -(2.4) Наилучшая оценка определяется в результате решения задачи максимизации (2.3) при условии (2.4).
Оценочную задачу естественно назвать двойственной к исходной (прямой) задаче выбора стандартного набора видов приборов для комплектации базовых отдельных элементов системы производственного экологического мониторинга и прогнозирования. Двойственную задачу можно представить в виде задачи линейного программирования. Для этого обозначим yj = min[dij + Sij), iePj где djj = a;Vjj. Сформулируем следующую задачу линейного программирования. Определить SqbO.yjbO, i=T7n, jeRt, максимизирующие линейную формулу j при ограничениях (2.4) и yj-Sij dij, j=l,m, iePj. Решим задачу примера 2, используя в качестве нижних оценок величину (2.3). Для этого используем начальные значения Sy = b/2 для всех j є Rj. Получаем величину нижней оценки Ф = 60 + 115 + 65 = 240. Для улучшения оценки изменим величину Sy. Заметим, что в оптимальном решении оценочной задачи Qi = (і), Q2 = 0, Qs = (2, 4), 04=(3).
Очевидно, что для улучшения оценки следует увеличить Si і И S43. Возьмем Sn = 20, S12 = 0, S43 = 50, S44 = 0. Оптимальное решение оценочной задачи: Qi = (1), Q2 = 0,Qs= (2), Q4 = (3,4), оценка величины затрат увеличилась 0(S) = 70 + 47,5 + 150 = 167,5. Для дальнейшего улучшения оценки следует увеличить S32. Возьмем S32— 15, S34 = 0. Имеем Qi = (1), Q2 = 0,Qs= (2), Q4 = (3,4), 0(S) = 70 + 55 + 150 = 275.
Эта оценка является точной. Поэтому получено оптимальное решение.
Метод дихотомического программирования был использован автором работы при обосновании основных методов контроля ОВ, продуктов их деструкции и общепромышленных загрязнителей для комплектации базовых элементов системы производственного экологического мониторинга и прогнозирования объекта по УХО, расположенного в п. Горный Саратовской области.
Число типов измерений - ш; было определено материалами технико-экономического обоснования по созданию объекта по УХО. Согласно данного документа, общее количество загрязнителей, которое необходимо контролировать на источниках выбросов, а также в зоне техногенного влияния объекта по уничтожению химического оружия на уровне соответствующих санитарно-гигиенических нормативов составляет свыше 50 наименований. При этом 8-12 загрязнителей требуют контроля с высокой степенью частоты.
Основные методы контроля (i-ый метод контроля), которые автором работы планировалось реализовать в системе производственного экологического мониторинга и прогнозирования объекта по УХО, включали: - хромато-масс-спектрометрию - ХМС, - жидкостную хроматографию - ЖХ, - газовую хроматографию - ГХ, - рентгеновскую флуориметрию - РФ.
По результатам проведенной оценки была подтверждена необходимость использования указанных методов контроля в системе производственного экологического мониторинга и прогнозирования, поскольку они полностью перекрывают поставленные задачи.
Основные показатели оценки уровня риска при обосновании санитарно защитной зоны объекта по уничтожению химического оружия
Санитарно-защитная зона является необходимым и обязательным элементом объектов по уничтожению химического оружия, она устанавливается для штатного (безаварийного) режима их функционирования и предназначена для защиты населения прилегающих населенных пунктов от выбросов объектов путем их естественного разбавления.
В соответствии с действующими санитарно-эпидемиологическими правилами и нормативами "Санитарно-защитные зоны и санитарная классификация предприятий, сооружений и иных объектов" проживание населения в СЗЗ запрещено [103]. Это требует строительства жилья для отселения населения, проживающего в СЗЗ, что связано со значительными дополнительными затратами по созданию объектов уничтожения химического оружия. Особенно остро этот вопрос стоял применительно к объекту уничтожения химического оружия, расположенного в районе г. Камбарка Удмуртской Республики. Обоснованные решения по установлению размеров СЗЗ для объектов уничтожения химического оружия является самостоятельной научно-прикладной задачей и связано с оценками риска функционирования этих объектов.
По мнению [100] метод расчета индекса опасности представляется полезным для предварительной оценки экологического риска. Однако следует иметь в виду, что значения этого индекса не ограничены интервалом [0;1], а могут принимать сколь угодно большие значения и, следовательно, индекс опасности не может являться вероятностной мерой риска. Кроме того, до сих пор не разработаны переходные зависимости, позволяющие строго интерпретировать значения этого индекса как количественные показатели возможных потерь.
Более перспективный и обоснованный подход к оценке экологического риска, широко используемый в настоящее время во многих странах мира, в том числе и в России рекомендует Американская национальная академия наук [1,39,59]. Процедура оценки такого риска включает четыре стадии: - идентификация опасности; - оценка воздействующих доз канцерогенных и неканцерогенных веществ; - оценка зависимости доза-эффект (чувствительности к воздействию); - характеристика риска в виде индивидуальных (для одного человека из оцениваемой группы) и полных (для всей группы) значений летальных исходов и других количественных показателей возможных негативных для населения исходов.
В Институте проблем управления им. В. А. Трапезникова РАН разработана методология комплексного оценивания, которая обобщила подходы к построению комплексной оценки, встречающиеся во многих областях хозяйственной деятельности. Например: - оценка деятельности трудовых коллективов (выбор лучшего) [27]; - оценка приоритетных направлений развития науки и техники (иерархия приоритетов) [68]; - оценка степени достижения целей при формировании согласованных программ развития региона [2,3]; - оценка предложений по проектам законодательных и иных нормативных правовых актов [61].
Все эти задачи относятся к классу задач комплексного оценивания сложных социально-экономических объектов (проектов, программ, сценариев развития событий и др.). В последнее время для решения такого рода задач широко используется подход, основанный на формировании дерева рисков и вычисление на нем интегральной оценки риска (ИОР) или комплексной оценки (КО).
Комплексная оценка (КО) уровня риска при уничтожении химического оружия играет центральную роль при определении состояния защищенности природной среды и жизненно важных интересов человека и предложена нами проведения работ в интересах обоснования размеров СЗЗ. Методология построения КО осуществляется путем реализации стандартных формальных и экспертных процедур.
Для формирования оценки предварительно были сформированы основные направления, определяющие уровень риска при уничтожении химического оружия. Это: - выбросы в атмосферу; - загрязнение водоемов; - загрязнение почвы. Причем направление выбросы в атмосферу состоит из нескольких поднаправлений: - воздух рабочей зоны; - воздух промплощади; - воздух хранилищ объекта; - выбросы из систем вентиляции производственных помещений; - дымовые газы установки термического обезвреживания отходов; - дымовые газы котельной объекта; - воздух промышленной зоны и зоны близлежащих населенных пунктов (зоны защитных мероприятий). Направление загрязнение водоемов состоит из: - вода на сбросе очистных сооружений объекта; - поверхностные воды на территории селитебной зоны; - подземные (грунтовые) воды. Таким образом, в итоге были выделены одиннадцать направлений оценивания.
Определение оптимальной стратегии повышения уровня промышленной безопасности при создании комплекса объектов по уничтожению химического оружия
Заметим, что логические матрицы свертки по сути дела определяют процедуру агрегирования локальных рисков в интегральную оценку риска, функционирования объекта по УХО, и тем самым, фиксируют приоритеты при разработке проектной (технико-экономического обоснования) и рабочей документации по созданию этих объектов в плане создания системы ПЭМ и ее отдельных элементов. Поэтому утверждение логических матриц свертки ответственная процедура, выполняемая на этапе проектирования объектов по УХО.
Имея интегральную оценку риска можно оценивать любой вариант программы снижения риска (обеспечения безопасности функционирования объекта по УХО до уровня критериальных оценок) и на основе этого выбрать оптимальный вариант по обоснованию минимально необходимого числа элементов системы ПЭМ (например, количества стационарных и подвижных экопостов для отслеживания возможной аварийной ситуации), а так же развития системы ПЭМ и ее отдельных элементов в процессе эксплуатации объекта УХО, вводя (исключая) новые элементы таковой и их приборно-техническое оснащение. Особую значимость интегральная оценка риска приобретает на момент выбора оптимальной схемы и регламента пробоотбора, являющихся неотъемлемой частью работ по созданию и развитию системы ПЭМ объекта УХО.
1. Пусть V = 1. Начиная с верхней матрицы интегрального риска, определяем все Парето-оптимальные варианты обобщенных оценок материального и социального риска. Имеется всего один вариант (2; 1) (средний социальный риск и низкий материальный риск, которые целесообразно использовать в плане решения поставленной задачи).
2. Переходим к матрице социального риска. Средней величине социального риска соответствуют три варианта локальных рисков (людских потерь и изменения условий жизни). Это варианты (3;1) - высокий риск людских потерь и низкий риск изменения условий жизни, (2;2) - средний риск людских потерь и изменения условий жизни, и (1;3)-низкий риск людских потерь и высокий риск изменения условий жизни.
3. Переходим к матрице материального риска. Имеется всего один Парето-оптимальный вариант (1;2)-низкий риск экономических потерь и средний - экологических потерь.
Окончательно получаем три Парето-оптимальных варианта, обеспечивающих интегральную оценку V = 1 ,которая принципиально нас устраивает:
Как правило, число вариантов множества R(V) невелико. Поэтому предлагается решать задачу методом перебора всех вариантов R(V). При заданном варианте п є R(V) задача (4.1)-(4.2) сводится к задаче целочисленного линейного программирования. Рассмотрим ее решение методом сетевого программирования.
Обозначим X; = 1, если мероприятие і вошло в программу по обеспечению безопасности функционирования объекта по УХО по направлению создания системы ПЭМ, Xi = 0 в противном случае. Тогда для рассматриваемого варианта ти получаем следующую задачу: определить х = {х;}, минимизирующие затраты на создание элементов ПЭМ при обеспечении заданного уровня обеспечения безопасности функционирования объекта по УХО в целом 2 ,- (4-3) при ограничениях 5 ,х, Яу, j = Tjk. (4.4) і Следуя методу сетевого программирования [10,20], построим оценочную задачу. Для этого определим ц 0 такие, что 5 (,-=с/» i = Tn. (4.5) і и рассмотрим m задач о ранце следующего вида: минимизировать F(x) = Y,siJxi при одном из ограничений (4.4). Как известно [16], величина pfs) = J /sy;, (4.6) і где Oj(Sj) - значение F(x) в оптимальном решении j-й задачи о ранце (система элементов ПЭМ), является оценкой снизу для исходной задачи (4.3), (4.4). Имея метод получения нижних оценок, можно применить метод ветвей и границ.
Улучшение оценки сводится к решению задачи максимизации (4.6) при ограничениях (4.5). Эта задача в [74] названа двойственной задачей целочисленного линейного программирования. К сожалению, решение двойственной задачи является довольно трудоемким. Решение большого числа примеров привело к ряду простых эвристических правил выбора sy. Приведем одно из них.
