Львівський державний аграрний університет

Ратушний Роман Тадейович

УДК 629.113:614.842

Методи та моделі управління конфігурацією проекту вдосконалення системи пожежогасіння в сільському адміністративному районі (на прикладі Львівської області)

05.13.22- управління проектами та програмами

автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Львів- 2005

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана на кафедрі управління, правового забезпечення та дізнання Львівського інституту пожежної безпеки Міністерства України з питань надзвичайних ситуацій.

Науковий керівник: доктор технічних наук, професор Сидорчук Олександр Васильович, Львівський державний аграрний університет, завідувач кафедри управління проектами та безпеки виробництва в АПК.

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор Левковець Петро Романович, Національний транспортний університет, проректор;

кандидат технічних наук, старший науковий співробітник Сопенко Сергій Іванович, Науково-дослідний інститут пожежної безпеки МНС України, заступник директора

Провідна установа: Національний аграрний університет Кабінету Міністрів України, кафедра експлуатації техніки та інженерного менеджменту, м. Київ.

Захист відбудеться “16грудня 2005 р. о 1400 год. на засіданні спеціалізованої вченої ради К 36.814.03 у Львівському державному аграрному університеті за адресою: 80381, вул. Володимира Великого 1, м. Дубляни Жовківського району Львівської області, корпус факультету механізації с.г., аудиторія 34М.

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Львівського державного аграрного університету за адресою: 80381, вул. Володимира Великого 1, м. Дубляни Жовківського району Львівської області, головний корпус.

Автореферат розісланий “15 листопада 2005 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради С.Й. Ковалишин

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Важливою проблемою в Україні є забезпечення протипожежного захисту населених пунктів і об’єктів у сільській місцевості. Проблема набрала особливої гостроти у зв’язку із економічними реформами, проведеними в аграрному секторі економіки. У результаті реформування відбулося розукрупнення великих сільськогосподарських підприємств, за рахунок яких утримувались сільські пожежні команди. Новоутворені здебільшого невеликі господарства не в змозі утримувати за свій рахунок сільські пожежні команди. Це призвело практично до руйнування системи пожежно-сторожової охорони. ЇЇ штати скорочені, значна частина відповідної техніки вийшла з ладу та списана. Зменшилась кількість утеплених пожежних депо у сільській місцевості.

У результаті спостерігається тенденція до зростання кількості загиблих людей на пожежах, збільшення матеріальних втрат від пожеж. Тому сьогодні є актуальною задача підвищення рівня протипожежного захисту в сільських населених пунктах за мінімальних додаткових капітальних витрат. Її розв’язання вимагає розробки відповідних проектів та ефективного управління їх реалізацією, зокрема конфігурацією.

Зв’язок роботи з науковими програми. Роботу виконано відповідно до завдань, визначених „Програмою забезпечення пожежної безпеки на період до 2010 року”, яка затверджена постановою Кабінету Міністрів України від 1 липня 2002 року № 870. Робота є складовою частиною науково-дослідної роботи “Розробити програму щодо забезпечення пожежної безпеки сільських населених пунктів та об’єктів на їх території” („Програма село”) МНС України, а також входить до комплексного плану науково-дослідних робіт Львівського інституту пожежної безпеки (п.3.5.) .

Мета і задачі дослідження. Метою роботи є підвищення ефективності проекту вдосконалення системи пожежогасіння у сільському адміністративному районі на підставі розроблення методів та моделей управління його конфігурацією.

Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити такі задачі:

1. Проаналізувати чинні моделі та методи обґрунтування та управління конфігурацією проекту систем пожежогасіння в містах та сільських адміністративних районах, з’ясувати їх недоліки;

2. Розкрити особливості формування конфігурації проекту вдосконалення системи гасіння пожеж у сільському адміністративному районі та здійснити системотехнічний аналіз процесу дослідження та управління нею;

3. Обґрунтувати множину головних методів та моделей планування, організації формування та контролю конфігурації проекту вдосконалення системи гасіння пожеж, а також розкрити їх науково-методичні основи;

4. Експериментально дослідити та формалізувати початкові дані, а також розробити статистичну імітаційну модель функціонування віртуальної системи пожежогасіння за заданої її конфігурації та перевірити модель на адекватність;

5. Обґрунтувати оптимальні параметри кінцевої конфігурації проекту системи пожежогасіння в сільському адміністративному районі, впровадити результати досліджень в практику пожежогасіння та визначити економічну ефективність від удосконалення системи.

Об’єкт дослідження: конфігурація проекту вдосконалення системи пожежогасіння у сільському адміністративному районі.

Предмет дослідження: методи та моделі управління конфігурацією проекту вдосконалення системи пожежогасіння в сільському адміністративному районі та вплив конфігурації проекту на його ефективності.

Методи дослідження. у роботі використано методи системотехніки, моделювання, експериментальних досліджень, експертного оцінення, статистичного оцінення експериментальних даних, графоаналітичного аналізу.

Наукова новизна одержаних результатів. Вперше розроблено методи синтезу виробничих, технічних та організаційних чинників ефективності функціонування пожежних підрозділів віртуальної системи пожежогасіння, що уможливлює обґрунтування конфігурації проекту вдосконалення системи пожежогасіння у сільському адміністративному районі (СПАР).

Обґрунтовано множину ймовірнісно-статистичних моделей чинників ефективності функціонування СПАР.

Удосконалено метод обґрунтування місця розташування заданої кількості пожежних підрозділів у проекті вдосконалення СПАР, який враховує ймовірність появи пожеж, виробничі умови населених пунктів та мережу доріг.

Вперше розроблено статистичну імітаційну модель функціонування віртуальної системи СПАР, яка враховує ймовірнісний характер появи пожеж у населених пунктах, причинно-наслідкові зв’язки процесу гасіння пожеж, ймовірнісний характер чинників процесу гасіння та мережу доріг сільського району.

Вперше розроблено метод обґрунтування конфігурації проекту вдосконалення СПАР, який ґрунтується на використанні статистичного імітаційного моделювання процесу функціонування цієї системи.

Практичне значення одержаних результатів. Отримані результати дають змогу підвищити ефективність СПАР завдяки обґрунтування та управління їх конфігурацією.

Розроблені методи, моделі та методики уможливлюють врахування стохастичних явищ в інженерній практиці управління конфігурацією проекту СПАР і на цій підставі підвищення рівня обґрунтованості організаційно-технічних рекомендацій.

Особистий внесок здобувача. Основні наукові результати за темою дисертаційної роботи отримані автором особисто. В працях, опублікованих одноосібно та у співавторстві, автором обґрунтовано причинно-наслідкові зв’язки та головні принципи створення та управління конфігурацією СПАР [3,4], обґрунтовано завдання аналізу та синтезу створення концептуальної моделі СПАР [5,6], розроблено метод обґрунтування оптимального місця розташування пожежних підрозділів віртуальної СПАР [7], розроблено методику, виконано виробничі експерименти та обґрунтовано множину ймовірнісно-стохастичних моделей чинників ефективності функціонування віртуальної СПАР [8], розроблено науково-методичні підстави створення імітаційної моделі функціонування віртуальної СПАР [9], розроблено метод управління конфігурацією проекту удосконалення СПАР із використанням результатів імітаційного моделювання [10] та методику створення відповідної інформаційно-аналітичної системи [11].

Апробація роботи. Основні положення роботи доповідалися та отримали позитивну оцінку на: Міжнародній науково-практичній конференції “Пожежна безпека-2001” (ЛІПБ, Львів, 2001 р.); Міжнародній науково-практичній конференції “Еколого-економічні проблеми розвитку АПК” (ЛДАУ, Львів, 2002 р.); II Міжнародній науково-практичній конференції, присвяченій 150-річчю пожежної служби Республіки Беларусь (Мінськ, 23-25.07.2003); VI науково-практичній конференції “Пожежна безпека” (АПБУ, 2003 р.); Міжнародній науково-практичній конференції Агромех-2004 (ЛДАУ, Львів, 22-24.09.2004), щорічних звітних науково-практичних конференціях викладачів і аспірантів Львівського інституту пожежної безпеки (ЛІПБ, Львів, 2001-2004 рр.). щорічних звітних науково-практичних конференціях викладачів і аспірантів Львівського ДАУ (ЛДАУ, Львів, 2001-2004 рр.); ІІ Міжнародній конференції „Управління проектами у розвитку суспільства” (Київ, КНУБА, 2-4.06.2005)

Публікації. Основний зміст і результати дисертаційної роботи опубліковані в 12 друкованих працях, з них - 9 у фахових збірниках наукових праць та 3 у матеріалах конференцій.

Структура та обсяг дисертації. Дисертація складається із вступу, п’яти розділів, висновків і пропозицій, списку використаних джерел із 165 найменувань та 8 додатків. Основна частина викладена на 142 сторінках тексту, містить 8 таблиць і 34 рисунки. Повний обсяг роботи становить 211 сторінок.

Основний зміст роботи

У вступі обґрунтовано актуальність теми, сформульовано мету та задачі дослідження, наукову новизну та практичну значимість роботи.

У першому розділі “Стан питання у практиці та теорії” проаналізовано стан протипожежного захисту сільських населених пунктів в Україні. Обґрунтована необхідність розробки проектів удосконалення СПАР.

Наукові основи обґрунтування параметрів конфігурації проектів систем пожежогасіння міст та об’єктів розроблені в працях М.М. Брушлінського, І.Ф.Кімстача, А.К. Мікеєва, С.Н. Мінаєва, М.М.Соболева, С.І. Сопенка, Б.М.Пранова, та інших вчених. Аналіз методів та моделей обґрунтування місця розміщення функціональних структур, які розробленні такими вченими як В.М. Ком”як, А.Г.Коссе, П.Р. Левковець, Ю.Н.Кузнецов та ін. переконує у їх важливості для оптимізації параметрів конфігурації проектів удосконалення виробничих систем. Проте відомі наукові методи та моделі обґрунтування конфігурації проектів удосконалення систем пожежогасіння розроблені, головним чином, для умов великих міст, що унеможливлює їх використання для умов сільської місцевості. Нові підходи відсутні через недостатність систематизованих даних щодо статистики пожеж у сільській місцевості у різних регіонах, рівня технічного оснащення пожежних підрозділів, аналізу дій підрозділів на гасінні пожеж тощо.

Наведені аргументи свідчать про потребу розроблення науково-методичних засад управління конфігурацією проектів удосконалення СПАР. Вирішенню цих задач присвячена дисертаційна робота.

У другому розділі “Науково-методичні підстави управління конфігурацією проекту удосконалення системи пожежогасіння у сільському адміністративному районі” СПАР розглядається як складна виробнича система, вхідними впливами для якої є множина подій щодо виникнення пожеж. До параметрів системи відносять параметри функціональної структури та принципи роботи СПАР. Характеристиками функціонування системи є множина показників, що відображають результати її діяльності, а саме річна кількість пожеж, погашених у населених пунктах району; сумарні переїзди пожежних автомобілів на гасіння пожеж; сумарна зайнятість пожежних підрозділів на гасінні пожеж; кількість пожеж впродовж календарного періоду (року), на які пожежні автомобілі не виїжджали через зайнятість або велику віддаль переїзду (характеризує кількість відмов у системі); ймовірність появи непогашених пожеж впродовж року (Pwr ); прямі (Zp) та непрямі (Zn ) збитки внаслідок пожеж тощо.

Основною метою проекту удосконалення СПАР є підвищення рівня протипожежного захисту населених пунктів та об’єктів на його території. Мета досягається плануванням, організацією та контролем за конфігурацією проекту. Конфігурація проекту удосконалення СПАР характеризується такими головними параметрами: 1) кількістю (Nd) та територіальним розташуванням (R) пожежних підрозділів у районі. Ці параметри є керованими змінними. Кількість пожежних автомобілів і чисельність особового складу пожежного підрозділу є величинами нормованими.

Головними завданнями управління (планування, організації та контролю) конфігурацією СПАР є: 1) обґрунтування кінцевої конфігурації проекту СПАР; 2) обґрунтування частково завершених етапів формування конфігурації проекту СПАР; 3) визначення показників ефективності віртуальної СПАР заданої конфігурації; 4) обґрунтування місця розташування кожного наступного підрозділу; 5) порівняння показників ефективності функціонування реальної та віртуальної системи за ідентичної конфігурації її проекту.

Для планування оптимальних параметрів конфігурації проекту вдосконалення СПАР розроблено алгоритм дослідження, який складається із наступних етапів: 1) дослідження зони обслуговування чинної СПАР; 2) дослідження чинників ефективності дій пожежних підрозділів у сільській місцевості; 3) обґрунтування концептуальної моделі проекту вдосконалення СПАР; 4) обґрунтування методів та моделей дослідження конфігурації проекту; 5) обґрунтування раціональних параметрів кінцевої та проміжної конфігурації проекту СПАР .

У роботі теоретично обґрунтовано метод визначення одного із основних параметрів конфігурації проекту - оптимального місця розташування заданої кількості пожежних підрозділів у сільському адміністративному районі, який враховує наступні обмеження: 1) всі пожежні підрозділи мають однакове технічне забезпечення та чисельність особового складу; 2) пожежні підрозділи розміщаються в межах населених пунктів, які є адміністративними центрами сільських рад; 3) в одному населеному пункті розміщається не більше одного пожежного підрозділу; 4) гасіння пожеж в і-у населеному пункті здійснює пожежний підрозділ, який найближче розташований до нього.

На першому етапі досліджується зона обслуговування. Вона характеризується: 1) кількістю населених пунктів Nnp; 2) чисельністю людей, які проживають в кожному з цих пунктів Qi, де і=1,...,Nnp; 3) наявністю об’єктів підвищеної пожежної небезпеки в населених пунктах; 4) мережею доріг, які сполучають населені пункти. За результатами дослідження зони обслуговування розробляється модель мережі доріг та територіального розташування населених пунктів.

Відомо, що річна кількість пожеж крі у i-у населеному пункті залежить від чисельності його населення, тобто

кpi =f( Qi ), (1)

де і=1,...,Nnp.

Дана залежність є підставою для прогнозування річної кількості пожеж у кожному із Nnp. населених пунктів.

Модель мережі доріг та територіального розташування населених пунктів задається матрицею найближчих віддалей по дорогах загального призначення між населеними пунктами, в яких може бути розташоване пожежне депо.

Для визначення середньої віддалі переїзду в межах адміністративної одиниці (сільської ради) вимірюють віддалі від адміністративного центру до всіх населених пунктів, що входять у дану сільську раду.

За відомих значень віддалей між адміністративним центром і населеними пунктами сільської ради визначають середню віддаль переїзду l:

l= (3)

де Nna- кількість населених пунктів у межах адміністративних одиниць.

На наступному етапі дослідження конфігурації проекту здійснюються розрахунки сумарних обсягів переїздів Рi для множини {Ri} всіх можливих варіантів розташування Nd пожежних підрозділів в Nnp населених пунктах.

Під час розрахунку сумарних обсягів переїздів Pi враховується умова, що гасіння пожеж в і-у населеному пункті здійснює пожежний підрозділ, який найближче розташований до нього.

На підставі результатів розрахунків сумарних обсягів переїздів Pi для варіантів розміщення пожежних депо формується скінчена множина раціональних варіантів.

Умовою включення до цієї множини e- о варіанту є мінімум річного обсягу переїзду пожежних машин (5)

Серед населених пунктів, які увійшли до раціональних варіантів можуть бути такі, в яких розміщення пожежних підрозділів потребує значних додаткових затрат через відсутність зручної земельної ділянки під забудову приміщення депо, комунікацій, доброго зв’язку тощо. Водночас в інших населених пунктах, які входять до раціональних варіантів можуть бути приміщення, що з невеликими затратами переобладнуються під депо.

Тому на наступному етапі планування конфігурації проектування аналізують раціональні варіанти розміщення пожежних депо та здійснюють вибір оптимального варіанту R* за критерієм мінімуму сукупних затрат на створення системи, тобто R*={X*, Y*} за умови , (6)

де - сукупні затрати на створення СПАР для R- о варіанту.

Таким чином, використання запропонованого методу дає змогу обґрунтувати оптимальні місця розташування заданої кількості пожежних підрозділів у проекті вдосконалення СПАР, враховуючи місце розташування наявних пожежних підрозділів, чисельність жителів у населених пунктах, наявність пожежонебезпечних об’єктів та мережу доріг району.

Для планування кінцевої конфігурації проекту СПАР розроблено метод обґрунтування оптимальної кількості пожежних підрозділів за умови їх раціонального місця розташування.

Для знаходженні залежності показників ефективності функціонування віртуальних СПАР та, зокрема, сумарних втрат внаслідок пожеж за різних значень кількісних параметрів конфігурації їх проекту розроблено імітаційну модель функціонування віртуальної СПАР. Віртуальна СПАР розглядається як замкнена система. Вхідним потоком системи є потік замовлень на гасіння пожеж, які виникають у населених пунктах, що знаходяться на території району. Кожне замовлення характеризується двома показниками: 1) назвою населеного пункту, де виникла пожежа; 2) моментом часу виникнення пожежі.

Аналіз дій пожежних підрозділів на гасінні пожеж у сільській місцевості дає змогу сформулювати правила і обмеження, які використано під час відображення процесу функціонування віртуальної СПАР імітаційною моделлю: 1) пожежі виникають у межах населених пунктів; 2) в одному населеному пункті розташований лише один підрозділ; 3) підрозділи несуть цілодобове чергування; 4) підрозділ виїжджає на гасіння тієї пожежі, про яку швидше надійшла інформація; 5) на гасіння пожежі виїжджає один підрозділ; 6) підрозділ переїжджає до місця пожежі по найкоротшій дорозі з твердим покриттям; 7) підрозділ починає гасіння наступної пожежі лише після завершення гасіння поточної та повернення у депо; 8) якщо у районі два і більше депо, то на гасіння поточної пожежі виїжджає підрозділ, який розташований ближче; 9) задана кількість пожежних депо Nd розміщені оптимально по території району; 10) якщо на момент появи чергової пожежі всі підрозділи зайняті гасінням попередніх, то розраховується час очікування гасіння цієї пожежі. Якщо час очікування перевищує допустиме значення [tп], то пожежа не погашена. В такому разі нараховуються максимальні збитки від пожежі; 11) у моделі такі чинники, як тривалість надходження інформації про пожежу tі , швидкість руху пожежного автомобіля V, тривалість підготовчих робіт (розгортання) підрозділу на місці пожежі tр, тривалість ліквідації пожежі tлік та тривалість згортання технічних засобів гасіння пожежі tзг розглядаються як ймовірні величини, що розподілені за відповідними законами.

На підставі статистичного імітаційного моделювання процесу функціонування віртуальної СПАР визначають наступні функціональні показники ефективності: сумарні переїзди пожежних автомобілів на гасіння пожеж - ls, сумарну тривалість зайнятості пожежних підрозділів на гасінні пожеж tзмs, ймовірність появи непогашених пожеж впродовж року Pnp та сумарні річні збитки внаслідок пожеж Zsr Для визначення цих показників використовуються співвідношення:

; ;; , (7)

де kp- річна кількість пожеж у районі; tзмj- тривалість зайнятості пожежного підрозділу на гасінні j-ї пожежі; knp- річна кількість непогашених пожеж у районі; Zjj- сумарні збитки внаслідок j-ї пожежі.

За даними моделювання на ЕОМ процесу функціонування віртуальної СПАР оптимізується кінцева конфігурація проекту її вдосконалення. Критерієм оптимізації кількості та місця розташування пожежних підрозділів є мінімум сукупних річних зведених витрат на створення, утримання та діяльність системи пожежогасіння та сумарних річних втрат внаслідок пожеж . Оптимізаційна функція має вигляд:

+ min (8)

У третьому розділі “Методика виробничих і машинних експериментів” наведено програму виробничих експериментів та загальну методику їх проведення. Програма виробничих експериментів обґрунтовувалась на основі повноти збору початкових даних для моделювання.

Програмою передбачалися дослідження: характеристик джерел загорянь та розвитку пожеж; особливостей дій пожежних підрозділів системи пожежегасіння та використання пожежних автомобілів в сільській місцевості; властивостей зони обслуговування та мережі доріг сільського району.

Дослідження розподілу кількості пожеж впродовж року та доби, а також розподіл пожеж за причинами здійснювали за даними журналів обліку пожеж та загорянь Головного управління МНС України у Львівській області за 1980-2000 роки. Чинники розвитку та гасіння пожеж досліджували за даними карток обліку пожеж, які трапилися у сільській місцевості Львівської області впродовж 2000-2003 років. Середню швидкість руху пожежних автомобілів на пожежу, затрати часу на передачу інформації про пожежу у пожежний підрозділ, тривалість розгортання та згортання технічних засобів пожежогасіння на місці пожежі обґрунтовували на підставі методу експертних оцінок. Експеримент проводили у 20 державних пожежних частинах України. Досліджені та зібрані експериментальні дані опрацьовувалися за допомогою стандартизованих методик математичної статистики.

Розроблені науково-методичні підстави були використані для обґрунтування оптимальних параметрів конфігурації проекту вдосконалення системи пожежогасіння у Золочівському районі Львівської області. Віддалі між населеними пунктами району оцінювались за допомогою топографічної карти та курвіметра.

Для обґрунтування раціонального місця розташування заданої кількості пожежних підрозділів у районі та імітаційного моделювання функціонування віртуальної СПАР розроблено відповідні алгоритми та машинні програми на мові Turbo Pascal 7.0. Адекватність моделі імітаційного моделювання перевірялась на підставі порівняння змодельованих та реальних показників ефективності функціонування СПАР Золочівського та Кам’янко-Бузького районів Львівської області за непараметричним критерієм Манна-Уітні.

У четвертому розділі “Результати виробничих експериментів та їх аналіз” наведено результати аналізу статистичних даних, що характеризують джерела загорянь та розвитку пожеж.

Аналіз розподілу частоти пожеж на різних об’єктах у сільському районі свідчить, що майже 80% пожеж виникають на приватних житлових садибах (37.2% у житлових будинках, 39.8% - у господарських будівлях). Дані свідчать про те, що більше 95% людей гине саме у житловому секторі. Тому СПАР повинна бути орієнтована, головним чином, на гасіння пожеж у житловому секторі сільських населених пунктів.

Частота пожеж досить рівномірно розподілена впродовж року та доби. Однак кількість загиблих в зимові місяці в 3-4 рази більша, ніж у літні. Тому необхідно забезпечити цілодобову боєздатність пожежних підрозділів впродовж року. Це можна досягнути завдяки використання опалювальних депо та комплектування підрозділів пожежними автомобілями підвищеної прохідності.

Найбільша частота пожеж виникає в період активної діяльності людей з 12 до 21 години, що підтверджує доцільність формування конфігурації проекту вдосконалення СПАР на підставі врахування чисельності населення у пунктах.

Окрім того, на підставі кореляційно-регресійного аналізу встановлено, що між річною кількістю пожеж kpі у населених пунктах та кількістю населення Qі існує пряма лінійна кореляційна залежність (рис.1.), що дає змогу прогнозувати річну кількість пожеж в окремих населених пунктах

kp=5,7*10 -4 Qі. (9)

Коефіцієнт кореляції для даної залежності становить 0,8, що свідчить про сильний зв’язок.

У результаті математичної обробки даних виробничих експериментів отримано ймовірнісно-статистичні моделі чинників тривалостей дій пожежних підрозділів під час гасіння пожеж у сільській місцевості (табл.1). Встановлено, що моделі даних чинників описуються три- параметричним законом Вейбулла.

Середня швидкість руху пожежного автомобіля поза межами населених пунктів описується три- параметричним законом Вейбулла із статистичними характеристиками: математичним сподіванням M[V]=48,9 км/год, середньоквадратичним відхиленням G[V]=13,5 км/год, коефіцієнтом варіації v[V]= 0,54. Гістограма та теоретична крива розподілу середньої швидкості руху пожежного автомобіля на пожежу поза межами населених пунктів в умовах західного регіону України подані на рис.2.

Встановлено, що середній сумарний збиток внаслідок пожежі кореляційно залежить від тривалості її вільного горіння (рис.3). Ця залежність описується рівнянням Zs = 2,29*ln(tвг)+1,25 . (10)

Таблиця 1- Рівняння та оцінки статистичних характеристик моделей чинників тривалості дій пожежних підрозділів під час гасіння пожеж у сільській місцевості

Чинник |

Рівняння густини функції розподілу | Оцінки статистичних характеристик |

X2 | M[t],хв | v[t] | Тривалість надходження інформації про пожежу |

6,1 |

0,74 |

5,1 | Тривалість розгортання технічних засобів гасіння |

2,8 |

0,8 |

5,4 | Тривалість згортання технічних засобів гасіння |

12,8 |

0,57 |

5,2 | Тривалість ліквідації пожежі |

46,9 |

0,97 |

6,6 |

Отримані теоретичні розподіли та кореляційні залежності є підставою для імітаційного моделювання процесу функціонування віртуальних СПАР.

Окрім того досліджено особливості мережі доріг Золочівського району, побудовано модель мережі доріг та територіального розташування населених пунктів, масив чисельності їх жителів, які є основою для обґрунтування місця розміщення пожежних підрозділів

У п’ятому розділі “Результати машинних експериментів та їх аналіз”, насамперед, виконана перевірка імітаційної моделі функціонування СПАР, яка засвідчила її адекватність реальному процесу.

На підставі розробленої методики обґрунтовано населені пункти для оптимального розміщення пожежних підрозділів на території Золочівського району для варіантів їх кількості від 1 до 8.

У результаті імітаційного моделювання процесу функціонування СПАР, за умови оптимального розміщення пожежних підрозділів на території району, встановлено залежність функціональних показників ефективності процесу від їх кількості. За наявності у районі одного пожежного підрозділу, який розташований у м. Золочів, ймовірність появи непогашених пожеж впродовж року становить Pnp =0,014. За збільшення кількості пожежних підрозділів Pnp прямує до нуля.

Із збільшенням кількості пожежних підрозділів Nд у районі сумарний річний обсяг переїздів пожежних автомобілів на гасіння пожеж ls, та сумарні втрати внаслідок пожеж Zs зменшуються нелінійно (рис.4, 5). Ці залежності описуються відповідно рівняннями

ls, = 1607.9*Nд-0.53 (11)

Zs = 518.9*Nд-0.47 . (12)

Визначена у результаті імітаційного моделювання залежність сумарних річних збитків внаслідок пожеж від кількості пожежних підрозділів у районі є головною підставою для її оптимізації (рис.5).

Розрахунки переконують, що для умов Золочівського району мінімум сумарних витрат на створення та функціонування пожежних підрозділів та втрат внаслідок пожеж досягається при наявності трьох пожежних підрозділів, розміщених у м.Золочеві, с.м.т. Глиняни та с.Поморяни.

Згідно з обґрунтованими рекомендаціями у Золочівському районі Львівської області реалізовано проект удосконалення СПАР та створено додатково професійну пожежну частину у с. Поморянах, що уможливлює зниження середньорічних втрат внаслідок пожеж у районі на 88,7 тис. грн.

загальні висновки та рекомендації

1. Виконане дослідження стосується підвищення ефективності проектів удосконалення систем пожежогасіння в сільських адміністративних районах завдяки розроблення нових методів та моделей дослідження та управління їх конфігурацією.

Аналіз чинних методів та моделей обґрунтування та управління конфігурацією проекту системи пожежогасіння свідчить про те, що вони є недосконалими, зокрема не враховують особливості пожежогасіння об‘єктів, що знаходиться в сільській місцевості, а тому використання їх для вдосконалення цих систем може призвести до помилкових результатів.

2. Класифікація конфігурації проекту вдосконалення системи пожежогасіння в сільському адміністративному районі та системотехнічний аналіз процесів дослідження та управління нею дав змогу розкрити особливості формування конфігурації даної системи, а також з‘ясувати, що конфігурація характеризується такими параметрами як кількістю пожежних підрозділів та їх територіальним розташуванням, а показником ефективності функціонування віртуальної системи пожежогасіння заданої конфігурації є сумарні річні матеріальні втрати внаслідок пожеж.

3. Обґрунтовані п’ять головних завдань управління конфігурацією проекту вдосконалення системи пожежогасіння у сільському адміністративному районі можна вирішити на основі розроблення та обґрунтування чотирьох головних методів та чотирьох моделей функціонування віртуальної системи пожежогасіння заданої конфігурації.

4. Аналіз причинно-наслідкових зв‘язків у процесі гасіння пожеж дав змогу встановити, що для вирішення задач планування конфігурації в проекті вдосконалення системи пожежогасіння та організації її формування слід враховувати залежність втрат на пожежі від тривалості її вільного горіння та залежність цієї тривалості від віддалі переїзду пожежного автомобіля від місця його дислокації до місця пожежі. Ці залежності є підставою для обґрунтування методів вибору оптимального місця розташування заданої кількості пожежних підрозділів та моделі розрахунку сумарного річного обсягу переїздів пожежних автомобілів.

5. Імовірнісний характер виникнення та розвитку пожеж, швидкості руху пожежних автомобілів та природно-виробничих умов пожежогасіння зумовлює ймовірнісні причинно-наслідкові зв‘язки між параметрами конфігурації проекту та показниками ефективності функціонування відповідної віртуальної системи пожежогасіння, розкриття яких можливе лише на основі методу статистичного імітаційного моделювання та розроблення відповідної моделі.

6. На підставі аналізу журналів обліку пожеж виявлено, що майже 80% пожеж у сільській місцевості виникають на приватних житлових садибах. Понад 95% людей гине на пожежах у житловому секторі. Частота пожеж рівномірно розподілена впродовж року та доби. Однак забезпечити цілодобову боєздатність пожежних підрозділів впродовж року, що можна за рахунок використання опалювальних депо та комплектуванням підрозділів пожежними автомобілями підвищеної прохідності.

7. Математичне опрацювання статистичних даних журналів та карток обліку пожеж уможливило обґрунтування ймовірнісно-статистичних моделей таких головних чинників пожежогасіння як річна кількість пожеж в окремих населених пунктах (9), тривалості дії пожежних підрозділів (табл.1) та залежність втрат від тривалості вільного горіння (рис.3), що є основою визначення прогнозованих показників ефективності пожежогасіння віртуальною системою з заданою конфігурацією проекту.

8. На основі експертних досліджень встановлено, що середня швидкість руху пожежного автомобіля поза межами населених пунктів описується три- параметричним законом Вейбулла із статистичними характеристиками: математичним сподіванням М[V] = 48,9 км/год, середньоквадратичними відхиленням G[V] = 13,5 км/год, коефіцієнтом варіації н[V] = 0,54.

9. На підставі розроблених методів та моделей визначено кінцеву конфігурацію проекту удосконалення системи пожежогасіння у Золочівському районі Львівської області. Виконані машинні експерименти на основі розроблених алгоритму та програми імітаційного моделювання функціонування віртуальної системи пожежогасіння, за умови оптимального розміщення пожежних підрозділів на території району, свідчать про те, що: 1) статистична імітаційна модель є адекватною реальному процесу; 2) головні показники функціонування системи протипожежного захисту сільського району залежать від кількості наявних пожежних підрозділів (формули 11,12).

10. Протилежний характер зміни витрат на створення та функціонування пожежних підрозділів у Золочівському районі Львівської області, а також сумарних втрат внаслідок пожеж (рис.5) є підставою для пошуку оптимальної кількості підрозділів.

Встановлено, що для умов району мінімум сумарних витрат на створення та функціонування пожежних підрозділів та втрат внаслідок пожеж досягається при наявності трьох пожежних підрозділів. Впровадження проекту удосконалення системи пожежогасіння уможливило зниження середньорічних втрат внаслідок пожеж у районі на 88,7 тис. грн.

Список опублікованих праць за темою дисертації

1. Ратушний Р.Т. Прогнозування характеристик пожеж у сільському районі // Вісник Львів. ДАУ: Агроінженерні дослідження.- Львів: Львів ДАУ.-2003.- №7.- С.77-83.

2. Ратушний Р.Т. Обґрунтування місця розміщення пожежних підрозділів в сільських районах // Пожарная безопасность 2003: Матер. VI науч.-прак. конф. АПБУ.- Харьков: АПБУ.- 2003.-С. 56-58 .

3. Сидорчук О.В., Ратушний Р.Т., Башинський О.І. Наукові принципи формування функціональних структур протипожежного захисту сільських населених пунктів // Пожежна безпека-2001: Зб. наук. праць УНДІПБ, Львів.ІПБ.- Львів: Сполом, 2001.- С.31-33. (автором обґрунтовано причинно-наслідкові зв’язки на яких ґрунтуються наукові принципи формування функціональних структур протипожежного захисту)

4. Сидорчук О., Ратушний Р. Головні принципи вдосконалення функціональних структур протипожежного захисту сільських населених пунктів // Вісник Львів. ДАУ: Агроінженерні дослідження.- Львів: Львів ДАУ.-2002.- №6.- С.39-43. (автором обґрунтовано головні принципи вдосконалення функціональних структур протипожежного захисту).

5. Сидорчук О.В., Ратушний Р.Т. Концептуальна модель систем протипожежного захисту сільських населених пунктів. // Пожежна безпека: Зб. наук. праць УНДІПБ, Львів.ІПБ.- Львів: Сполом, 2001.- №2. С.98-101. (автором обґрунтовано завдання аналізу та синтезу створення концептуальної моделі віртуальної системи пожежегасіння в сільському адміністративному районі).

6. Ратушный Р.Т., Сидорчук А.В., Тымочко В.О. Методические основы совершенствования функциональных структур противопожарной защиты сельских населенных пунктов // Тезисы докл. II Международной научно-практ. конф., посвященной 150-летию пожарной службы Республики Беларусь. Минск 23-25 июля 2003г.- Минск: Изд. центр БГУ.- 2003.- С.315-316. (автором обґрунтовано зміст головних етапів формування конфігурації проекту вдосконалення системи пожежегасіння сільських населених пунктів).

7. Ратушний Р.Т., Сидорчук О.В., Тимочко В.О. Науково-методичні засади оптимізації пожежних підрозділів у сільському районі // Пожежна безпека: Зб. наук. праць ЛІПБ, УНДІПБ МНС України.- Львів: ЛІПБ, 2004.- №4. С.124-127. (автором розроблено метод обґрунтування оптимального місця розташування пожежних підрозділів віртуальної системи пожежегасіння сільського району).

8. Ратушний Р.Т., Сидорчук О.В., Тимочко В.О. Особливості гасіння пожеж у сільській місцевості // Вісник Львів. ДАУ: Агроінженерні дослідження.- Львів: Львів ДАУ.-2004.- №8.- С 45-52. (автором виконано виробничі експерименти та обґрунтовано статистичні характеристики розподілів складових тривалості дій пожежних підрозділів під час гасіння пожеж у сільській місцевості)

9. Ратушний Р.Т., Сидорчук О.В., Тимочко В.О. Моделювання функціонування підрозділів системи протипожежного захисту сільських населених пунктів // Науковий вісник УкрНДІПБ, 2004, №2 (10).-С 106-113. (автором виконано аналіз чинних методів обґрунтування параметрів функціональної структури системи протипожежного захисту, розкрито причинно-наслідкові зв’язки та проаналізовано часові ситуації у процесі гасіння пожеж).

10. Ратушний Р.Т., Сидорчук О.В., Тимочко В.О. Науково-методичні підстави управління конфігурацією проекту удосконалення системи пожежогасіння у сільському адміністративному районі. // Вісник Львів. ДАУ: Агроінженерні дослідження - Львів: Львів ДАУ.-2005.- №9.- С.38-47 . (автором розроблено метод управління конфігурацією проекту удосконалення системи пожежогасіння у сільському адміністративному районі із використанням результатів імітаційної моделювання).

11. Ратушний Р.Т., Сидорчук О.В., Тимочко В.О. Автоматизована інформаційно-аналітична система управління проектом протипожежного захисту сільського району// Вчені ЛДАУ виробництву. - Вип.V.- Львів: ЛДАУ, 2005.- С.104-105. (автором розроблено методику створення автоматизованої інформаційно-аналітичної системи управління конфігурацією проекту протипожежного захисту в сільському районі).

12. Ратушний Р.Т. Управління часом у проекті вдосконалення системи пожежогасіння в сільському адміністративному районі // Тези допов. ІІ Міжнародної конференції „Управління проектами у розвитку суспільства”.- К.: КНУБА, 2005.- С.77-79.

Анотація

Ратушний Р.Т. Методи та моделі управління конфігурацією проекту вдосконалення системи пожежегасіння в сільському адміністративному районі (на прикладі Львівської області).- Рукопис

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13.22- управління проектами та програмами. – Львівський державний аграрний університет, Львів, 2005.

Дисертаційна робота присвячена питанню підвищення ефективності проектів удосконалення систем пожежогасіння в сільських адміністративних районах (СПАР) завдяки розроблення нових методів та моделей дослідження та управління конфігурацією.

Для вирішення поставлених завдань проаналізовано чинні моделі та методи обґрунтування та управління конфігурацією проектів систем пожежогасіння міст та сільських адміністративних районів, з’ясовано їх недоліки. Розкрито особливості формування конфігурації проекту вдосконалення СПАР та здійснено системотехнічний аналіз процесу дослідження та управління нею. Обґрунтовано множину головних методів та моделей планування, організації формування та контролю конфігурації проекту вдосконалення СПАР, а також розкрито їх науково-методичні основи. Експериментально досліджено та формалізовано виробничі умови функціонування СПАР. Розроблено статистичну імітаційну модель функціонування віртуальної СПАР за заданої її конфігурації та перевірено її на адекватність. Розроблено методи оптимізації кількості пожежних підрозділів та місця їх розташування на території району. Обґрунтовано оптимальні параметри конфігурації проекту СПАР системи, впроваджено результати досліджень в практику пожежогасіння та визначено економічну ефективність вдосконалення системи.

Ключові слова: конфігурація, проект, система пожежогасіння, управління.

Аннотация

Ратушный Р.Т. Методы и модели управления конфигурацией проекта усовершенствования системы пожаротушения в сельском административном районе (на примере Львовской области).- Рукопись

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.13.22- управление проектами и программами.- Львовский государственный аграрный университет, Львов, 2005.

Диссертационная работа посвящена вопросам повышения эффективности проектов усовершенствования систем пожаротушения в сельских административных районах за счет разработки новых методов и моделей исследования и управления их конфигурацией.

В результате реформирования аграрного сектора экономики произошло разукрупнение больших сельскохозяйственных предприятий, за счет которых содержались сельские пожарные команды. Произошла практически ликвидация системы пожарно-сторожевой охраны. Увеличилось количество людей, погибших на пожарах, возросли материальные убытки от пожаров в сельской местности. Поэтому важным заданием в государстве стало повышение уровня пожарной безопасности сельских населенных пунктов за счет разработки программ и проектов усовершенствования систем пожаротушения.

Для решения поставленных заданий в работе выполнен анализ известных моделей и методов обоснования и управления конфигурацией проектов систем пожаротушения, а также установлены их недостатки.

В работе разработаны научные основы обоснования параметров и управления конфигурацией проектов систем пожаротушения в сельском административном районе. Конфигурация проекта усовершенствования системы пожаротушения сельского административного района характеризируется такими главными параметрами: количеством пожарных подразделений в районе и их местом их размещения на территории района.

Разработан метод определения оптимального места размещения заданного количества пожарных подразделений в сельском административном районе. Метод предусматривает на первом этапе изучение особенности зоны действия пожарного подразделения и разработку модели сети дорог и территориального расположения населенных пунктов в административном районе. На втором этапе выполняется расчет суммарных переездов пожарных автомобилей для всех возможных вариантов размещения пожарных подразделений. Оптимальным считают такое размещение подразделений, при котором получают минимум суммарных переездов пожарных автомобилей.

Разработан метод обоснования оптимального количества пожарных подразделений при условии их оптимального расположения по территории района. В качестве критерия оптимизации принят минимум суммарных затрат на реализацию проекта и содержание пожарных подразделенный, а также суммарных годовых потерь вследствие пожаров. Для определения суммарных годовых потерь вследствие пожаров, в работе разработана имитационная модель функционирования системы пожаротушения в сельском административном районе, которая учитывает вероятностный характер появления пожаров в населенных пунктах, причинно-следственные связи в процессе тушения пожаров, вероятностный характер факторов процесса тушения и свойства сети дорог района. Проведена проверка разработанной модели на адекватность.

Проведены производственные эксперименты и обосновано множество вероятностно-статистических моделей факторов эффективности функционирования систем пожаротушения в сельских административных районах Львовской области. Данное множество моделей было использовано для имитационного моделирования процесса функционирования системы пожаротушения.

Использование разработанных методов и моделей дало возможность обосновать конфигурацию проекта усовершенствования системы пожаротушения в Золочевском районе Львовской области. Реализация проекта дала возможность снизить среднегодовые потери от пожаров на 88,7 тис. грн.

Ключевые слова: конфигурация, проект, система пожаротушения, управление.

ANNOTATION

Ratushnyj R.T. Methods and models of project configuration management of fire fighting system improvement in rural administrative district (on example of Lviv oblast). – Manuscript.

Thesis for scientific degree of Candidate of Technical Sciences of speciality 05.13.22 - projects and programs management. - Lviv State Agrarian University, Lviv, 2005.

Dissertation work is devoted to the question of the projects effectiveness increasing of fire-fighting system improvement in rural administrative districts through developing of new methods and research models and also management by configuration.

To settle of put tasks the prevailing models and methods of grounding and management by projects configuration of town and rural administrative districts fire-fighting systems are analyzed and their shortcomings are cleared up. The peculiarities of project configuration forming of the fire-fighting system improvement in rural administrative districts are described and system and technique analysis of the system process research and management is done. The main methods and planning models and also forming organization and control of the project configuration of fire-fighting system improvement are grounded and scientific and methodical bases of the system is described. The production conditions of functioning of fire-fighting system in rural administrative districts are experimentally researched and formalized. The statistical imitation model of virtual fire-fighting system functioning is worked out and its adequacy is checked out. The optimization methods of quantity of the fire brigades and their localization on district territory are worked out. The optimal parameters of project configuration of fire-fighting system in rural administrative district are grounded and research results are introduced into practice of fire fighting system, the economical effectiveness of system improving is determined.

Key words: configuration; project; fire fighting system; management