Критерий эффективности управления пожарным риском при использовании средств аварийной эвакуации

Управление в социальных и экономических системах

англ; Под ред. Дж. Моудера, С. Элмаграби. –М.: Мир,         гиональными ресурсами рынка труда и качеством под-
1981. –Т. 2. –677c.                                         готовки специалистов. Информ. модель специалиста:
3. Бурков, В.Н. Большие системы: моделирование         Монография [Текст] / А.Г. Кравец. –Москва-Волгоград:
организационных механизмов [Текст] / В.Н. Бурков,           Исследовательский центр проблем качества подго-
Б. Данев, А.К. Еналеев [и др.]. –М.: Наука, 1989. –248 с.   товки специалистов, Волгоградский гос. технич. ун-т,
4. Весин, В.Р. Управление персоналом. Теория и         2004. –115 с.
практика: Учебник [Текст] / В.Р. Весин. –М.: Проспект,          12. Колосова, О.В. Синтез автоматизированных
2011. – 688 с.                                              систем профессионального кадрового обеспечения:
5. Леоненков, А.В. Нечеткое моделирование в сре-       Монография [Текст] / О.В. Колосова. –СПб.: Изд-во
де MATLAB и fuzzyTECH [Текст] / А.В. Леоненков.             СПбГТУ, 2001. –112с.
–СПб.: БХВ-Петербург, 2005. –736 с.                             13. Квашнина, Г.А. Рациональное управление раз-
6. Караваев, А.П. Модели и методы управления           витием персонала организации на основе когнитивного
составом активных систем [Текст] / А.П. Караваев.           динамического моделирования: Монография [Текст] /
–М.: ИПУ РАН, 2003. –138 с.                                 Г.А. Квашнина. –Воронеж: Изд-во ВГТУ, 2004. –260 с.
8. Квашнина, Г.А. Донозологический мониторинг              14. Зущина, Г.М. Трудовые ресурсы и трудовой
комплексной оценки для управления адаптивным со-            потенциал общества: Учеб. пособие [Текст] / Г.М. Зу-
стоянием субъекта в условиях экстремальной ситуа-           щина, Л.А. Костин. –М.: Изд-во АТиСО, 1996. –143 с.
ции: монография [Текст] / Г.А. Квашнина, Я.О. Мун.              15. Станкевич, Л.А. Когнитивный подход к мо-
–Воронеж: Изд-во ГОУВПО Воронеж. гос. технологич.           делированию и прогнозированию в социотехнических
ун-та, 2008. – 111 с.                                       системах [Текст] / Л.А. Станкевич, Д.Л. Тимакин // Тр.
Кудрявцев, Д.В. Системы управления знаниями            конф. Системный анализ в проектировании и управле-
и применение онтологий: Учеб. пособие для вузов             нии. –СПб.:Изд-во СПбГТУ, 1999.
[Текст] / Д.В. Кудрявцев. –СПб.: Изд-во Политехн. ун-           16. Копейкина, Е.В. Совершенствование тамо-
та, 2010. – 343 с.                                          женного оформления и таможенного контроля судов
10. Миротин, Л.Б. Основы менеджмента и управ-          загранплавания через повышение качества использова-
ление персоналом, логистическая концепция: Учебник          ния человеческих ресурсов [Текст] / Е.В. Копейкина,
[Текст] / Л.Б Миротин, А.К. Покровский, В.М. Беляев.        В.А. Пархоменко, К.В. Швецов // XXX��������������
IX������������
Неделя нау-
–М.: Горячая линия-Телеком, 2010. –238 с.                   ки СПбГПУ: Матер. междунар. науч.-практич. конф.
11. Кравец, А.Г. Согласованное управление ре-          Ч. XVIII. –СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2010, –200 с.

УДК 614.847.7

М.В. Иванов, А.В. Матвеев

КРИТЕРИЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ УПРАВЛЕНИЯ ПОЖАРНЫМ РИСКОМ

ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ СРЕДСТВ АВАРИЙНОЙ ЭВАКУАЦИИ

Пожары – наиболее распространенные при-                     С развитием средств информации мир все
чины чрезвычайных ситуаций на объектах с                    чаще становится свидетелем того, как при по-
массовым пребыванием людей. Поэтому сниже-                  жарах в зданиях люди, будучи отрезанными от
ние пожарного риска до социально приемлемого                штатных путей эвакуации, вынуждены, спасаясь
уровня, включая сокращение числа погибших и                 от огня и дыма, в отчаянии выбрасываться из
получивших травмы в результате пожара людей,                окон верхних этажей. Между тем, мало кто зада-
может рассматриваться как важнейший индика-                 ется мыслью, могла ли быть в подобной ситуации
тор и оценка эффективности функционирования                 альтернатива гибельному шагу людей, выбрасы-
системы пожарной безопасности.                              вающихся из окон горящих зданий.
В последнее время в целом ряде регионов                     При этом в процессе обсуждения происшед-
России зарегистрировано увеличение числа по-                ших пожаров в средствах массовой информации
жаров, при которых отмечается большое количе-               и проведении расследований не возникает ло-
ство погибших и травмированных людей, в т. ч.               гичный вопрос о способах и путях самоспасения
детей [1].                                                  людей при пожарах. В таких ситуациях нередко

Научно-технические ведомости СПбГПУ 6–2' 2011

Информатика. Телекоммуникации. Управление

отрезаны штатные пути эвакуации, задержива-         реально существующего уровня риска законода-
ются с прибытием пожарные службы или вообще,        тельно установленному предельному значению.
прибывшие пожарные команды лишены возмож-               В соответствии с [2, ст. 90] для зданий, соо-
ности снять людей с окон.                           ружений и строений должно быть обеспечено
Одно из перспективных направлений реше-         устройство индивидуальных и коллективных
ния данной проблемы – применение различных          средств спасения людей. При этом существую-
спасательных средств: индивидуальных средств        щая методика определения расчетных величин
защиты органов дыхания и зрения от опасных          пожарного риска в зданиях, сооружениях и стро-
факторов пожара, а также специальных средств        ениях различных классов функциональной по-
аварийной эвакуации с высоты.                       жарной опасности [3] не учитывает возможность
Применение средств аварийной эвакуации при      применения средств аварийной эвакуации.
пожарах особо актуально на объектах с массовым          Применение методов декомпозиции (рис. 1)
пребыванием людей по причине того, что именно       позволило представить результаты процесса
на данных объектах могут создаваться значитель-     управления индивидуальным пожарным риском
ные скопления людей в процессе штатной эвакуа-      в здании в виде трех основных базовых показа-
ции, приводящие к задержкам времени эвакуации       телей эффективности [4]. Предложенными пока-
и, как следствие, воздействию опасных факторов      зателями эффективности являются: QП – вероят-
пожара на людей. Именно на пожары в местах мас-     ность наступления пожара на объекте защиты;
сового пребывания людей приходится наибольший       РПЗ – вероятность эффективной работы системы
социальный и материальный ущерб [1].                противопожарной защиты, направленной на обе-
В связи с принятием в 2008 г. Федерального      спечение безопасной эвакуации людей; РЭ – веро-
закона №123-ФЗ «Технический регламент о тре-        ятность эвакуации людей из горящего здания.
бованиях пожарной безопасности» [2] особую ак-          Данный подход позволяет сформировать мо-
туальность приобретают выработка и внедрение        дель управления пожарной безопасностью на
в отечественную практику научно-обоснованных        объекте защиты в целом, основанной на установ-
методик количественной оценки пожарного ри-         лении формальной аналитической зависимости
ска, позволяющих устанавливать соответствие         между тремя базовыми показателями эффектив-

Рис. 1. Структурная схема процесса управления пожарным риском в здании

Управление в социальных и экономических системах

ности управления пожарной безопасностью и об- где PЭП – вероятность эвакуации людей из здания щим интегральным показателем эффективности по основным эвакуационным путям; PЭС – вероят- управления индивидуальным пожарным риском ность эвакуации из здания людей через аварий- в здании. ные или иные выходы с использованием спаса-

В рамках данного подхода определена зави- тельных средств эвакуации.

симость между данными показателями [5]: Поскольку индивидуальный риск опреде-

QВ = QП(1 – РЭ)(1 – РПЗ), (1) ляется тем, насколько быстро люди могут эва- куироваться в условиях развивающегося пожара, где QВ – интегральный показатель эффективности первостепенное значение имеют характерные управления пожарной безопасностью (величина времена протекающих процессов, схематически индивидуального пожарного риска на объекте за- изображенные на рис. 2.

щиты).

Возникновение и развитие пожара сопрово-

Средством, обеспечивающим выполнение ждается распространением пламени и дыма, что приоритетных требований, направленных на обе- приводит к возникновению опасного состояния спечение безопасности людей при пожарe, нормы среды как в помещении, где начался пожар, так

[2, ст. 89] считают прежде всего «своевременную и в соседних помещениях и на путях эвакуации.

и беспрепятственную эвакуацию людей». Как по-

Спустя определенное время после возникнове- казал опыт расчетов величин пожарных рисков на ния пожара показатели опасного состояния среды объектах различных классов пожарной опасно- могут достичь критических значений, что дела- сти, на многих объектах с массовым пребывани- ет дальнейшую эвакуацию людей невозможной ем людей [6] не выполняется условие РЭ = 0,999.

(блокирование путей эвакуации). Соответствую-

Данный фактор требует разработки комплексных щий интервал времени (см. рис. 2) называется мероприятий, направленных на своевременную временем блокирования путей эвакуации. Данное и беспрепятственную эвакуацию. Сложнее всего время зависит от геометрии помещения, харак- обстоит дело со зданиями старой постройки, где теристик очага пожара, работы противодымной нет возможности в полной мере удовлетворить вентиляции и т. п. Другим важнейшим временем требования пожарной защиты к эвакуационным является время эвакуации людей tэ. Данное вре- путям и выходам. В ряде случаев выход кроется мя складывается из собственно времени движе- в аварийной эвакуации с использованием специ- ния людей (т. н. расчетное время эвакуации tр) альных спасательных средств.

и времени начала эвакуации tнэ, которое, в свою

Вероятность эвакуации РЭ предлагается оце- очередь, складывается из времени оповещения tоп нивать по формуле:

и задержки начала движения tз. Наконец, время

РЭ = 1 – (1 – РЭП)(1 – РЭС), (2) оповещения складывается из времени обнару-

Рис. 2. Временные характеристики процессов развития пожара и эвакуации

Научно-технические ведомости СПбГПУ 6–2' 2011

Информатика. Телекоммуникации. Управление

жения пожара tоб и возможной задержки, необхо-      триваются три составляющие процесса (осозна-
димой, например, для ручной активации системы       ние, интерпретация и действие) [7]. В [3] время
оповещения.                                         начала эвакуации устанавливается в зависимости
Перечисленные выше составляющие времени         от функционального назначения помещений, кос-
эвакуации (за исключением tоб для системы ав-       венно характеризующего состояние находящихся
томатического обнаружения пожара и, возмож-         в них людей, наличия и типа систем оповещения
но, tоп, если оповещение также осуществляется       и управления эвакуацией, но не учитывается, что
автоматически) существенным образом зависят         время обнаружения зависит от других характе-
от поведенческих особенностей, психофизиоло-        ристик: параметров очага пожара и геометрии по-
гического состояния людей и т. п., поэтому их       мещения.
моделирование сопряжено со значительными                Вероятность эвакуации по основным эвакуа-
неопределенностями. Например, для времени за-       ционным путям PЭП, согласно [3] рассчитывают
держки начала движения tз в литературе рассма-      по формуле:

, (3)

где tр – расчетное время эвакуации людей, мин;      неустойчивы во времени. Такую структуру по-
tнэ – время начала эвакуации (интервал времени      тока показывают и кинограммы [8]. Математиче-
от возникновения пожара до начала эвакуации         ские модели, воспроизводящие такую динамику
людей), мин; tбл – время от начала пожара до бло-   и соответствующую статистику людского потока,
кирования эвакуационных путей в результате рас-     получили название имитационных стохасти-
пространения на них ОФП, имеющих предельно          ческих. Их построение базируется на описании
допустимые для людей значения, мин; tск – вре-      зависимостей между скоростью и плотностью
мя существования скоплений людей на участках        людского потока как элементарной случайной
пути.                                               функции [8].
Применение спасательных средств эвакуации          Использование при стохастическом модели-
необходимо в том случае, если требуемое время       ровании в качестве исходных данных распреде-
эвакуации людей tэ оказывается больше време-        лений вероятностей значений скорости движения
ни блокирования основных путей эвакуации tбл        людей позволяет отразить неоднородность со-
(с коэффициентом запаса 0,8). В этом случае к       става потока как по уровню мобильных возмож-
временным характеристикам добавляется время         ностей разных людей в потоке, так и по уровню
подготовки спасательного средства к примене-        их эмоциональных реакций на обстоятельства си-
нию tакт, расчетное время эвакуации через ава-      туации, в которой они оказались. Это позволяет
рийные выходы tр,а, а также время блокирования      наиболее полно оценить «возможность эвакуации
аварийных путей эвакуации tбл,а.                    людей независимо от их возраста и физического
Процесс аварийной эвакуации представляется     состояния...» [9].
последовательным выполнением ряда этапов.               Этап 2. Формирование интенсивности µ1
Этап 1. Формирование потока движения лю-       подготовки людей к аварийной эвакуации при
дей к аварийному эвакуационному выходу с ин-
помощи спасательных средств, µ1 =              , где
тенсивностью λл(t).                                                                            ∆tп
Натурные наблюдения показывают, что раз-       ∆tп = ∆tи + ∆tт, ∆tп – среднее время, затрачиваемое
мещение людей в потоке всегда имеет неравно-        на подготовку к эвакуации; ∆tи – среднее время,
мерный и часто случайный характер. Расстояние       затрачиваемое на выявление и идентификацию
между идущими людьми постоянно меняется,            очередного эвакуируемого (появление данного
возникают местные уплотнения, которые затем         промежутка времени связано в первую очередь
рассеиваются и возникают снова. Эти изменения       с психофизиологическими аспектами поведения

Управление в социальных и экономических системах

людей в процессе эвакуации [7]); ∆tт – среднее при возникновении инициирующего события – время, необходимое на подготовку технического пожара. Тогда общая формула для определения средства к эвакуации каждого следующего чело- величины индивидуального пожарного риска века (в случае необходимости). примет вид:

Этап 3. Формирование интенсивности µ2 пе- ремещения людей в безопасную зону при помощи . (5) спасательных средств, µ 2 = , где ∆tэ – среднее В общем случае тип и количество спасатель-

∆tэ ных устройств, необходимых для спасения людей время перемещения человека в безопасную зону из здания при пожаре, определяются следующи- при использовании специального спасательного ми факторами, являющимися исходными данны- средства. ми в процессе моделирования:

Далее, с целью определения значения вероят- контингентом людей, находящихся в здании, ности аварийной эвакуации при использовании с учетом их возраста и физического состояния;

спасательных средств, необходимо сформировать количеством людей, по тем или иным причи- математическую модель процесса аварийной эва- нам не имеющих возможности покинуть здание куации, основанную на установлении формаль- за расчетное время эвакуации, пользуясь основ- ной аналитической зависимости PЭC = F(λл, ∆tп, ными путями эвакуации;

∆tэ) между тремя базовыми компонентами, по- расположением людей в здании на момент лученными при рассмотрении этапов аварийной начала пожара, что позволит смоделировать дви- эвакуации. жение людей по эвакуационным путям и их при-

В случае использования z аварийных выходов бытие к аварийным выходам;

и, соответственно, z спасательных средств веро- средним временем идентификации и подго- ятность PЭС будет определяться следующим об- товки людей к эвакуации;

разом: средним временем подготовки спасательного

РЭC = 1 – (1 – РЭC1)(1 – РЭС2)Ч ... Ч(1 – РЭПz), (4) устройства к работе;

средним временем перемещения человека на/в где РЭCi – вероятность эвакуации из здания людей спасательном устройстве в безопасную зону;

через i-й аварийный выход.

предельно допустимым временем проведения

Оптимальное оснащение средствами спасе- аварийной эвакуации;

ния с высоты применительно к конкретному объ- количеством человек, которые могут эвакуи- екту зависит от возможных сценариев развития роваться одновременно при использовании спа- чрезвычайной ситуации, определяемых эксперт- сательного средства (при рукавных спасательных ным путем.

средствах);

Для каждого i-го сценария развития пожара этажностью здания (высотой спуска).

условие безопасной эвакуации людей состоит

Таким образом, в настоящей статье получи- в том, что требуемое значение вероятности эва- ла развитие методика, изложенная в [3]. Важно куации людей РЭ удовлетворяет требуемым зна- иметь в виду, что Технический регламент [2] чениям. В противном случае часть эвакуируемых устанавливает предельное значение для инди- может подвергнуться воздействию поражающих видуального пожарного риска, т. е. нацелен на факторов. Поскольку гибель людей может явить- обеспечение своевременной эвакуации людей ся результатом различных сценариев развития при пожаре. При этом, однако, не затрагиваются пожара, при вероятностном анализе риска необ- вопросы о применении средств спасения с высо- ходимо рассмотреть совокупность всех возмож- ты, которые в ряде случаев могли бы позволить ных сценариев Si (i = 1, ..., NS), для каждого из них сократить расчетное время эвакуации людей при определить вероятность реализации сценариев пожарах. Именно на решение данной проблемы и

P(Si) и последствия PЭ(Si), а затем вычислить сум- направлена настоящая работа.

марный риск. При этом удобно выделить частоту возникновения пожаров QП и вероятность эффек- Предложенный подход позволяет оценить тивной работы системы противопожарной защи- влияние количественного состава и вида спаса- ты РПЗ отдельным множителем, а в качестве P(Si) тельных средств эвакуации с высоты на значение рассматривать условные вероятности сценариев величины индивидуального пожарного риска в

Научно-технические ведомости СПбГПУ 6–2' 2011

Информатика. Телекоммуникации. Управление

здании. Кроме того, оказывается возможным ре-            с целью обеспечения на объектах требуемого зна-
шение обратной задачи – выработки управленче-            чения индивидуального пожарного риска.
ских решений по оснащению объектов современ-                 Работа выполнена при поддержке Совета по грантам
ными средствами спасения и эвакуации с высоты            Президента РФ, грант № МК-15.2011.10.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Брушлинский, Н.Н. Динамика и анализ ри-           Матер. XV Всерос. науч.-метод. конф. Фундаменталь-
сков гибели детей и взрослых при пожарах в РФ за         ные исследования и инновации в национальных иссле-
1991–2008 гг. [Текст] / Н.Н. Брушлинский, С.В. Со-       довательских университетах: 12–13 мая 2011. –СПб.:
колов, Е.А. Клепко [и др.] // Пожары и чрезвычайные      Стратегия будущего. – 2011. –Т. 3.
ситуации: предотвращение, ликвидация. –2009. –№ 4.           6. Матвеев, А.В. Анализ уровня пожарной без-
–С.21–26.                                                опасности образовательных учреждений в Санкт-
2. Технический регламент о требованиях пожар-        Петербурге [Текст] / А.В. Матвеев, М.В. Иванов //
ной безопасности [Текст] / Федеральный закон от          Матер. XIII Всерос. конф. Фундаментальные иссле-
22.07.2008 №123–ФЗ.                                      дования и инновации в технических университетах по
3. Об утверждении методики определения расчет-       проблемам науки и высшей школы: 13–14 мая 2009.
ных величин пожарного риска в зданиях, сооружени-        –СПб., 2009.
ях и строениях различных классов функциональной              7. Yung, D. Principles of Fire Risk Assessment in
пожарной опасности [Текст] / Приказ МЧС России от        Buildings [Text] / D. Yung. –N.Y.: J. Wiley & Sons,
30.06.2009 г. №382.                                      2008.
4. Матвеев, А.В. Системное моделирование управ-          8. Холщевников, В.В. Натурные наблюдения люд-
ления риском возникновения чрезвычайных ситуаций:        ских потоков: Учеб. пособие [Текст] / В.В. Холщев-
Дис. …канд. техн. наук [Текст] / А.В. Матвеев. –СПб.:    никйов, Д.А. Самошин, И.И. Исаевич. –М.: Академия
СПб УГПС МЧС России, 2007.                               ГПС МЧС России, 2009. –191 с.
5. Матвеев, А.В. Методические подходы к анали-           9. Пожарная безопасность зданий и сооружений
зу пожарного риска в зданиях [Текст] / А.В. Матвеев //   [Текст] / СНиП 21–01–97*.

УДК 004.021

И.А. Ходырев, С.В. Попова

СРАВНЕНИЕ АЛГОРИТМОВ PROCESS MINING

ДЛЯ ЗАДАЧИ ПОИСКА МОДЕЛЕЙ ПРОЦЕССОВ

Исследование процессов (process mining) – до-        этих алгоритмов обычно комментируются на ка-
статочно молодая область информатики [1]. Ее цен-        чественном уровне [2–5, 9], но в литературе мало
тральная задача – построение и верификация моделей       внимания уделяется их численному сравнению.
процессов по журналам событий информационных             Известна единственная статья [5], посвященная
систем. Область применения process mining в домене       данному вопросу, в которой предложено чис-
бизнес-процессов изображена на рис. 1.                   ленное сравнение пяти алгоритмов, включая три
На сегодняшний день существует множество             упомянутых выше. Но их анализ представляется
алгоритмов по извлечению моделей процессов               неполным. В нем отсутствует существенный для
из журналов событий, описание большинства                практического использования показатель време-
из которых можно найти в работе [2]. Наибо-              ни работы; модели процессов фиксированы по
лее широко из них используются следующие:                размеру, что не позволяет оценить изменение
α-алгоритм Ван Дер Аалста [3] («α»), эвристиче-          качества результатов при увеличении сложности
ский алгоритм Вейтерса [4] («H») и генетический          моделей; отсутствует тестирование на реальных
алгоритм Медейрос [2] («G»). Характеристики              журналах событий.