Система поддержки принятия организационно-проектных решений по управлению эффективностью эвакуации из общественных зданий

Инженерный вестник Дона, №6 (2026) ivdon.ru/ru/magazine/archive/n6y2026/11291

Система поддержки принятия организационно-проектных решений по управлению эффективностью эвакуации из общественных зданий

А.А. Джафарова, А.В. Матвеев

Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России, Санкт-Петербург

Аннотация: Современные условия эксплуатации общественных зданий, характеризующиеся усложнением архитектурно-планировочных решений и ростом требований к безопасности, актуализируют проблему управления эффективностью эвакуации людей при чрезвычайных ситуациях. Целью настоящего исследования является разработка структуры и программная реализация системы поддержки принятия организационно-проектных решений, ориентированной на управление эффективностью эвакуации из общественных зданий. В основе работы лежат методы имитационного моделирования, теории планирования экспериментов, многомерного факторного анализа, а также теория планирования экспериментов. Основным результатом стала программная реализация системы поддержки принятия решений с модульной архитектурой, автоматизирующая ключевые этапы планирования эксперимента и идентификации многофакторной модели, связывающей время эвакуации с управляемыми параметрами.

Теоретическая значимость исследования заключается в развитии методического подхода к формализации процесса выбора организационно-проектных решений в условиях неопределенности. Практическая значимость работы состоит в создании инструмента, обеспечивающего повышение обоснованности, воспроизводимости и устойчивости решений по обеспечению безопасности людей. Перспективы дальнейших исследований связаны с расширением базы знаний системы, интеграцией с BIM-технологиями и адаптацией разработанного подхода для других типов зданий и сценариев чрезвычайных ситуаций.

Ключевые слова: система поддержки принятия решений, управление эвакуацией, организационно-проектные решения, безопасность.

Введение

Современные условия функционирования зданий и сооружений различного назначения характеризуются возрастающей сложностью архитектурно-планировочных решений, увеличением плотности людских потоков, интеграцией многофункциональных пространств и внедрением интеллектуальных инженерных систем [1]. Одновременно наблюдается рост требований к обеспечению комплексной безопасности объектов, включая защиту от пожаров, техногенных аварий, террористических угроз и иных чрезвычайных ситуаций (ЧС). В этих условиях особую значимость приобретает проблема управления эффективностью эвакуации людей,

Инженерный вестник Дона, №6 (2026) ivdon.ru/ru/magazine/archive/n6y2026/11291

понимаемой как совокупность организационных, проектных и управленческих мероприятий, направленных на обеспечение своевременного и безопасного перемещения людей из опасной зоны в безопасное пространство [2].

Современные требования к управлению сложными организационно- техническими системами предполагают использование инструментов поддержки принятия решений, обеспечивающих системный анализ альтернатив, учёт неопределённости исходных данных и прогнозирование последствий управленческих воздействий [3]. Однако применительно к задаче управления эвакуацией из учреждений клубного типа такие инструменты в настоящее время развиты недостаточно. Традиционные подходы к проектированию систем эвакуации основываются преимущественно на нормативных требованиях и статических расчетных методах, ориентированных на проверку соответствия установленным критериям времени эвакуации и допустимой плотности людских потоков [4].

Однако в реальных условиях ЧС поведение системы «здание–люди– управление» носит динамический, нелинейный и вероятностный характер [5-

7]. Возникает необходимость интеграции расчетных моделей, имитационного моделирования, анализа рисков и инструментов поддержки принятия решений в единую информационно-аналитическую среду.

В этой связи актуализируется задача разработки системы поддержки принятия организационно-проектных решений (СППР), ориентированной на управление эффективностью эвакуации на всех стадиях жизненного цикла объекта. Такая система должна обеспечивать формализацию знаний, интеграцию данных различной природы, моделирование сценариев развития

ЧС, оценку альтернативных вариантов организационно-проектных решений и выработку обоснованных рекомендаций для лиц, принимающих решения

(ЛПР).

Инженерный вестник Дона, №6 (2026) ivdon.ru/ru/magazine/archive/n6y2026/11291

Несмотря на наличие отдельных исследований в области моделирования эвакуации, анализа рисков и построения СППР, остается недостаточно проработанной проблема комплексной интеграции организационных и проектных аспектов в единую структуру СППР, ориентированную на управление эффективностью эвакуации с учетом неопределенности и многокритериальности.

Цель настоящего исследования заключается в разработке структуры и программной реализации системы поддержки принятия организационно- проектных решений по управлению эффективностью эвакуации из общественных зданий, обеспечивающей формализацию критериев эффективности, алгоритмизацию процедуры выбора решений и модульную архитектуру программного комплекса.

Методы исследования

Эффективность эвакуации определяется степенью соответствия процесса эвакуации желаемому исходу, т.е. отсутствию погибших и минимальному количеству пострадавших. Однако такое определение носит, скорее, качественный характер, поэтому для инженерных и управленческих задач необходимо преобразовать его в соответствующие количественные индикаторы, отражающих ключевые параметры процесса эвакуации.

Наиболее традиционным критерием эффективности эвакуации является время, то есть интервал между началом пожара и моментом, когда последний человек покидает опасную зону. Но время эвакуации должно быть сопряжено и неразрывно связано с динамикой развития опасных факторов пожара [8].

Т.е. критерием эффективности в этом случае выступает не абсолютное время, а разница между временем эвакуации и временем блокирования эвакуационных путей [9].

Ранее в исследованиях авторов была предложена методика [10] и алгоритм интеллектуальной поддержки принятия организационно-проектных

Инженерный вестник Дона, №6 (2026) ivdon.ru/ru/magazine/archive/n6y2026/11291

решений по управлению эффективностью эвакуации [11] с использованием технологий BIM-моделирования, аппарата байесовских сетей, имитационного моделирования, моделирования динамики развития пожара, а также теории планирования экспериментов [12]. Принятие решение основано на построенной многомерной линейной модели зависимости времени эвакуации от трех влияющих факторов, управляя которыми можно формировать соответствующие организационно-проектные решения по обеспечению требуемого времени эвакуации. Общая схема процесса идентификации модели управления эффективностью эвакуации из учреждений клубного типа представлена на Рис. 1.

Рис. 1. – Общая схема процесса идентификации модели управления эффективностью эвакуации

Разработанная           методика         и       алгоритм     [11,     12]      определяют
последовательность          шагов       от       постановки     задачи     по     обоснованию
организационно-проектных               решений,        направленных         на     обеспечение
требуемого      времени       эвакуации          и   нормативного        значения    величины
пожарного риска до идентификации модели управления эффективностью
эвакуации и выработке на основе нее соответствующих вариантов решений.

Инженерный вестник Дона, №6 (2026) ivdon.ru/ru/magazine/archive/n6y2026/11291

Таким образом, автоматизация предложенного алгоритма позволяет достичь цели настоящего исследования.

Результаты исследования и их обсуждение

Назначением разработанной СППР является поддержка принятия организационно-проектных решений, направленных на обеспечение требуемого времени эвакуации из общественных зданий, за счет построения многофакторной модели, позволяющей выявить аналитическую закономерность между временем эвакуации и влияющими на него факторами, за счет проведения экспериментов с имитационной моделью эвакуации и использования теории планирования экспериментов.

Предлагается модульная структура СППР (Рис. 2), которая включает такие модули как:

1. Модуль учета данных:

– модуль ручного ввода данных, который предназначен для ввода описания и уровней исследуемых факторов;

– модуль экспорта данных, который необходим для экспорта данных в

Anylogic;

– модуль импорта данных, который необходим для импорта данных матрицы плана эксперимента;

2. Модуль анализа данных:

– модуль оценки однородности дисперсии, который реализует расчет критерия Кохрена и позволяет оценить однородность дисперсии;

– модуль расчета коэффициентов, который необходим для расчета коэффициентов уравнения в нормированных переменных и оценки их значимости с помощью критерия Стьюдента;

– модуль оценки адекватности модели, который реализует расчет критерия Фишера и позволяет провести оценку адекватности модели;

3. Модули вывода данных для поддержки принятия решений:

Инженерный вестник Дона, №6 (2026) ivdon.ru/ru/magazine/archive/n6y2026/11291

– модуль импорта данных, необходимых для расчета натуральных коэффициентов уравнения;

– модуль формирования уравнения в натуральных переменных.

4. Вспомогательные модули:

– модуль справочной информации, предназначенный для открытия справочного файла;

– модуль выхода из программы;

– модуль связи с Anylogic, который реализует возможность обмена данными.

Рис. 2. – Модульная структура системы поддержки принятия организационно-проектных решений по управлению эффективностью эвакуации

Программная реализация СППР представлена в виде приложения с графическим интерфейсом, в том числе с поддержкой технологии Windows

Forms, с помощью программы Microsoft Visual Studio на языке C#.

СППР реализует шаги 4 и 6 алгоритма интеллектуальной поддержки принятия организационно-проектных решений по управлению эффективностью эвакуации из общественных зданий [12], а именно формирует план проведения эксперимента и производит идентификацию

Инженерный вестник Дона, №6 (2026) ivdon.ru/ru/magazine/archive/n6y2026/11291

модели управления эффективностью эвакуации, автоматизирует процесс расчетов при проведении многофакторного эксперимента (Рис. 3), включающий в себя нормировку исследуемых факторов, построение матрицы планирования в нормированных переменных, проверку гипотезы об однородности дисперсии (Рис. 4), вычисление коэффициентов уравнения регрессии, их проверку на значимость, проверку полученного уравнения регрессии на адекватность (Рис. 5) и преобразования нормированных коэффициентов математической модели в натуральные.

Рис. 3. – Интерфейс рабочего пространства программы

Программная реализация разработанного алгоритма поддержки принятия организационно-проектных решений по управлению эффективностью эвакуации из общественных зданий в виде СППР принципиально расширяет его функциональные, методические и прикладные возможности по сравнению с использованием алгоритма в изолированном или полуавтоматизированном виде [13].

Инженерный вестник Дона, №6 (2026) ivdon.ru/ru/magazine/archive/n6y2026/11291

Рис. 4. – Оценка однородности дисперсии

Рис. 5. – Оценка адекватности модели

Инженерный вестник Дона, №6 (2026) ivdon.ru/ru/magazine/archive/n6y2026/11291

Прежде всего, реализация алгоритма в виде СППР обеспечивает формализацию и структурирование процесса принятия решений по управлению эффективностью эвакуации, включая явное разделение функций между программными компонентами и ЛПР. В рамках СППР алгоритм используется не автономно, а как ядро вычислительной логики, результаты работы которого интерпретируются и используются в интерактивном режиме. Это позволяет обеспечить методологически корректное включение субъективных предпочтений, ограничений и экспертных оценок ЛПР в процесс принятия решений.

Существенным следствием программной реализации алгоритма является повышение устойчивости и воспроизводимости принимаемых решений. СППР обеспечивает единообразие процедур обработки входной информации, исключает произвольные интерпретации этапов алгоритма и снижает влияние человеческого фактора на корректность вычислений.

Заключение

На основе алгоритма интеллектуальной поддержки принятия организационно-проектных решений по управлению эффективностью эвакуации из общественных зданий разработана программная реализация

СППР, которая обеспечивает автоматизацию планирования эксперимента, включая нормировку факторов и формирование матрицы плана, статистическую обработку результатов имитационного моделирования

(проверку однородности дисперсии на основе критерия Кохрена, оценку значимости коэффициентов модели на основе критерия Стьюдента, проверку адекватности модели на основе критерия Фишера), формирование уравнения регрессии в натуральных переменных, связывающего время эвакуации с управляемыми факторами.

Представлена модульная структура разработанной программы, описание ее работы. Программа структурно состоит из модулей ввода-вывода данных,

Инженерный вестник Дона, №6 (2026) ivdon.ru/ru/magazine/archive/n6y2026/11291

анализа и вспомогательных функций, что обеспечивает удобство использования, воспроизводимость результатов и снижение влияния человеческого фактора.

СППР обеспечивает накопление, структурирование и повторное использование информации, полученной в процессе эксплуатации системы, что способствует формированию базы знаний и повышению качества принимаемых решений во времени. Таким образом, алгоритм перестает быть статическим объектом и становится частью развивающейся системы, способной адаптироваться к изменению условий функционирования.

Создание СППР на основе разработанного алгоритма является важным этапом валидации и практической апробации предложенного авторами подхода. Программная реализация обеспечивает возможность проведения вычислительных экспериментов, анализа эффективности алгоритма и сопоставления результатов с альтернативными подходами.

Таким образом, реализация СППР обеспечивает переход от формального вычислительного механизма к полнофункциональному инструменту интеллектуальной поддержки управленческой деятельности. Данный переход сопровождается расширением функциональных возможностей, повышением обоснованности и воспроизводимости решений по обеспечению безопасности людей в общественных зданиях, а также созданием условий для практического использования и дальнейшего развития разработанного подхода.

Литература

1. Коткова Е.А., Матвеев А.В. Методика интеллектуального прогнозирования эффективности управления эвакуацией людей из общественных зданий // Научно-аналитический журнал «Вестник Санкт-

Петербургского университета Государственной противопожарной службы

МЧС России». 2021. № 4. С. 107–120. EDN PLARHX.

Инженерный вестник Дона, №6 (2026) ivdon.ru/ru/magazine/archive/n6y2026/11291

2. Коткова Е.А., Матвеев А.В. Метод оценки эффективности организации эвакуации людей из общественного здания при пожаре с использованием агентно-ориентированного подхода // Инженерный вестник

Дона. 2023. № 8. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n8y2023/8628.

3. Медведев Д.В., Матвеев А.В. Сравнительная оценка обоснованности принимаемых решений при реагировании на угрозы лесных пожаров при использовании систем поддержки принятия решений // Инженерный вестник

Дона. 2025. № 10. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n10y2025/10433.

4. Кочнов О.В., Мальцев А.В., Кочегаров А.В., Мальцев А.С.

Специфика проектирования систем оповещения // Современные проблемы гражданской защиты. 2018. № 1 (26). С. 64–70. EDN OUQNTR.

5. Коткова Е.А. Модель нейронной сети для прогнозирования предэвакуационного поведения людей при пожаре // Национальная безопасность и стратегическое планирование. Национальная безопасность и стратегическое планирование. 2022. № 2 (38). С. 66–72. DOI: 10.37468/2307-

1400-2022-2-66-72. EDN UBIKMZ.

6. Колодкин В.М., Варламов Д.В. Особенности социотехнической системы спасения людей при пожаре в общественном здании // Технологии техносферной безопасности. 2019. № 1 (83). С. 101–112. DOI:

10.25257/TTS.2019.1.83.101-112. EDN EAXVEJ.

7. Коткова Е.А. Системно-динамическая модель распространения паники при эвакуации из общественных зданий // Научно-аналитический журнал «Вестник Санкт-Петербургского университета Государственной противопожарной службы МЧС России». 2022. № 1. С. 182–194. EDN

TITMEC.

8. Самарцев А.А., Иващенко В.А. Совместное моделирование распространения опасных факторов пожара и эвакуации людей из

Инженерный вестник Дона, №6 (2026) ivdon.ru/ru/magazine/archive/n6y2026/11291

помещений // Математические методы в технике и технологиях ММТТ. 2018.

Т. 1. С. 96–98. EDN XWERBJ.

9. Цвиркун А.Д., Резчиков А.Ф., Самарцев А.А., Богомолов А.С.,

Иващенко В.А., Кушников В.А., Филимонюк Л.Ю. Интегрированная модель динамики распространения опасных факторов пожара в помещениях и эвакуации из них // Вестник компьютерных и информационных технологий.

2019. № 2 (176). С. 47–56. DOI: 10.14489/vkit.2019.02.pp.047-054. EDN

ZACMDZ.

10. Джафарова А.А. Методика идентификации модели управления эффективностью эвакуации из учреждений клубного типа // Современные проблемы гражданской защиты. 2024. № 1 (50). С. 21–29. EDN CGSHWN.

11. Джафарова А.А., Матвеев А.В. Алгоритм интеллектуальной поддержки принятия организационно-проектных решений по управлению эффективностью эвакуации из учреждений клубного типа // Сибирский пожарно-спасательный вестник. 2024. Т. 32. № 1. С. 107–120. DOI:

10.34987/vestnik.sibpsa.2024.46.68.012. EDN PCDWJC.

12. Матвеев А.В. Методы моделирования и прогнозирования. СПб:

Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России, 2022. 230 с. EDN

IMLKWS.

13. Джафарова А.А. Программа автоматизации поддержки принятия организационно-проектных решений по управлению эффективностью эвакуации из общественных зданий. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2024613507: заявл. 31.01.2024: опубл.

13.02.2024 / заявитель Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России.

EDN EQMTDM.

Инженерный вестник Дона, №6 (2026) ivdon.ru/ru/magazine/archive/n6y2026/11291

References

1. Kotkova E.A., Matveev A.V. Nauchno-analiticheskij zhurnal «Vestnik

Sankt-Peterburgskogo universiteta Gosudarstvennoj protivopozharnoj sluzhby

MCHS Rossii». 2021. № 4. pp. 107–120.

2. Kotkova E.A., Matveev A.V. Inzhenernyj vestnik Dona. 2023. № 8. URL:

ivdon.ru/ru/magazine/archive/n8y2023/8628.

3. Medvedev D.V., Matveev A.V. Inzhenernyj vestnik Dona. 2025. № 10.

URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n10y2025/10433.

4. Kochnov O.V., Maltsev A.V., Kochegarov A.V., Maltsev A.S.

Sovremennye problemy grazhdanskoj zashchity. 2018. № 1 (26). pp. 64–70.

5. Kotkova E.A. Nacional'naya bezopasnost' i strategicheskoe planirovanie.

Nacional'naya bezopasnost' i strategicheskoe planirovanie. 2022. № 2 (38). pp. 66–

72. DOI: 10.37468/2307-1400-2022-2-66-72. EDN UBIKMZ.

6. Kolodkin V.M., Varlamov D.V. Tekhnologii tekhnosfernoj bezopasnosti.

2019. № 1 (83). pp. 101–112. DOI: 10.25257/TTS.2019.1.83.101-112. EDN

EAXVEJ.

7. Kotkova E.A. Nauchno-analiticheskij zhurnal «Vestnik Sankt-

Peterburgskogo universiteta Gosudarstvennoj protivopozharnoj sluzhby MCHS

Rossii». 2022. № 1. pp. 182–194. EDN TITMEC.

8. Samarcev A.A., Ivashchenko V.A. Matematicheskie metody v tekhnike i tekhnologiyah MMTT. 2018. V. 1. pp. 96–98. EDN XWERBJ.

9. Cvirkun A.D., Rezchikov A.F., Samarcev A.A., Bogomolov A.S.,

Ivashhenko V.A., Kushnikov V.A., Filimonyuk L.Yu. Vestnik komp'yuternyh i informacionnyh tekhnologij. 2019. № 2 (176). pp. 47–56. DOI:

10.14489/vkit.2019.02.pp.047-054. EDN ZACMDZ.

10. Dzhafarova A.A. Sovremennye problemy grazhdanskoj zashchity. 2024.

№ 1 (50). pp. 21–29. EDN CGSHWN.

Инженерный вестник Дона, №6 (2026) ivdon.ru/ru/magazine/archive/n6y2026/11291

11. Dzhafarova A.A., Matveev A.V. Sibirskij pozharno-spasatel'nyj vestnik.

2024. T. 32. № 1. pp. 107–120. DOI: 10.34987/vestnik.sibpsa.2024.46.68.012.

EDN PCDWJC.

12. Matveev A.V. Metody modelirovaniya i prognozirovaniya [Methods of modeling and forecasting]. SPb: Sankt-Peterburgskij universitet GPS MCHS

Rossii, 2022. 230 p. EDN IMLKWS.

13. Dzhafarova A.A. Programma avtomatizacii podderzhki prinyatiya organizacionno-proektny`x reshenij po upravleniyu e`ffektivnost`yu e`vakuacii iz obshhestvenny`x zdanij [An automation program to support the adoption of organizational and design decisions to manage the effectiveness of evacuation from public buildings]. Svidetel`stvo o gosudarstvennoj registracii programmy` dlya E`VM № 2024613507: zayavl. 31.01.2024: opubl. 13.02.2024. zayavitel`

Sankt-Peterburgskij universitet GPS MChS Rossii. EDN EQMTDM.