РАНЖИРОВАНИЕ ВАРИАНТОВ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ РЕСУРСОВ ДЛЯ ЦЕЛЕЙ ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ХИМИЧЕСКИХ
И НЕФТЕХИМИЧЕСКИХ ПРЕДПРИЯТИЙ

Смирнов А.В.

E-mail: a_smirnov8@mail.ru

Академия Государственной противопожарной службы МЧС России

В статье рассматривается методика ранжирования вариантов в многоагентной системе распределения ресурсов на предприятиях химической и нефтехимической промышленности на основе парных сравнений вариантов.

Ключевые слова: управление безопасностью, многоагентная система; ранжирование вариантов распределения ресурсов.

THE RANKING OF RESOURCE ALLOCATION OPTIONS FOR THE PURPOSES OF FIRE SAFETY CHEMICAL

AND PETROCHEMICAL PLANTS

Smirnov A.V.

The article discusses the method of ranking options in a multi-agent system of resource allocation in the chemical and petrochemical industry on the basis of paired comparisons options.

Key words: security management, multi-agent system; ranking of resource allocation options.

Пожары и другие аварийные ситуации на предприятиях химической и нефтехимической промышленности характеризуются человеческими жертвами и существенным социальным и экономическим ущербом [1]. При этом системы безопасности и противопожарной защиты многих химических и нефтехимических предприятий нуждаются в совершенствовании, которое определяется не только необходимостью выполнения законных требований и норм безопасности, но также и развитием научно-технического прогресса в части разработки и внедрения новых технологий безопасности. Однако, совершенствование системы безопасности требует значительных ресурсов, распределение которых должно производится рационально. Поэтому задача рационального распределения ресурсов для целей безопасности на предприятиях химической и нефтехимической промышленности является актуальной научной задачей, требующей развития теоретических основ, существующих методов управления ресурсами предприятий. Необходимо отметить, что использование многокритериальной оптимизации при математическом моделировании работы различных предприятий неоднократно являлось предметом научных исследований [2, 3], но задача распределения ресурсов на обеспечение пожарной безопасности в рамках данных работ не рассматривалась.

Предполагая, что управление безопасностью можно представить, как рациональное1   управление в многоагентной системе (МАС), возможно выстроить оптимальное взаимодействие между подразделениями предприятия, реализующими на практике задачи системы безопасности [4]. Тогда в соответствии с известными подходами агентного моделирования будем считать, что перед системой управления безопасностью – центром управления МАС, одновременно стоит множество целей, каждую из которых реализует определённый агент – отдел, линейное подразделение или конкретное должностное лицо предприятия. Специфика управления ресурсами для решения задач безопасности предполагает кризисную ситуацию, заключающуюся в недостатке ресурсов и, следовательно, распределении лишь доли от имеющегося общего ресурса [5]. Тогда рассматриваемая задача будет характеризоваться следующими атрибутами: варианты распределения ресурса (Х); доли ресурса (А), приходящегося на каждого агента и предпочтениями центра управления (W). Рассматриваемая постановка задачи аналогична задачам перспективного планирования распределения ресурсов в многоагентной системе. Для решения задач данного вида необходимо на основе предпочтений центра управления (W) произвести ранжирование вариантов распределения ресурсов с целью реализации рационального выбора окончательного варианта.

В общем случае МАС функция для ранжирования вариантов распределения ресурсов записывается в виде:

   . (1)

 где (Ф) – функция ранжирования вариантов распределения ресурсов в МАС; (ω_k) – коэффициенты важности агентов в МАС; (А_k) – доли ресурсов агентов МАС; (k) – общее количество агентов в МАС.

 В такой постановке задачи прямое объединение коэффициентов важности (ω) будет является множеством (W), то есть предпочтениями центра управления МАС. Для формирования множества (W) в теории агентного моделирования используется три основных подхода:

1.   аппроксимация мнения экспертов;
2.   формализация опыта ранее принимаемых решений;
3.   парное сравнение вариантов распределения ресурсов центром управления.

 Не умаляя важности первых двух направлений в настоящей работе рассмотрим третий подход, основанный на парном сравнении вариантов распределения ресурсов центром управления многоагентной системы.

Стоит отметить, что кризисная ситуация распределения долей ресурсов в МАС определяет компромисс. Это означает, что при реализации каждого из рассматриваемых вариантов распределения ресурсов некоторое множество агентов получит избыточные доли ресурса в сравнении с другими агентами, которые будут находится в состоянии недостатка ресурса. Поэтому при парном сравнении компромиссных вариантов распределения ресурсов в МАС всегда найдется группа агентов, для которых в результате сравнения будут получены «избытки» в долях распределенного ресурса, которые рассчитываются по формуле:

D_i=А_i – A_j и w_i>0 (2)

Агентов с номерами i объединим в группу (А₊) количество агентов в группе (А₊) обозначим (а).

Одновременно с этим при парном сравнении вариантов найдутся агенты для которых будут получены «недостатки» в долях ресурса в сравнении с агентами из группы (А₊).

D_j = А_j – A_i и w_j > 0 (3)

Агентов с номерами (j) объединим в группу (А_-) количество агентов в группе (А-) обозначим (b).

Рассмотрим все возможные комбинаций агентов из групп (А₊) и (А_-) и для каждой комбинации определим коэффициенты (k_ij), характеризующие отношение «избытков» и «недостатков» у агентов МАС при распределении ресурсов.

Коэффициенты (k_ij) будут рассчитаны по формуле:

  для всех i и j (4)

Тогда коэффициенты важности (ω_k) из множества (W) в общей функции ранжирования (1) будут определяться по формулам:

 - для агентов из группы (А₊)

   (5)

 - для агентов из группы (А_-)

   (6)

 где  .

На рисунке 1 показана общая структура и положение методики ранжирования вариантов распределения ресурсов в МАС с использованием разработанного в [6] способа визуализации векторных оценок вариантов и их парных сравнений.

Рис. 1. Структура ранжирования вариантов распределения ресурсов в МАС

Так на первом этапе методики происходит формальная постановка задачи распределения ресурсов в МАС, формируются варианты распределения ресурса и определяются соответствующие им доли, приходящиеся на конкретного агента в системе.

На втором этапе осуществляется парное сравнение вариантов и распределение агентов по группам (А₊) и (А_-).

На третьем этапе методики по формулам (2) и (3) оцениваются «избытки» и «недостатки» в долях ресурсов при парном сравнении вариантов.

Далее по формулам (4) и (5) вычисляются коэффициенты важности и производится ранжирование вариантов в соответствии с оценками, полученными по формуле (1).

На основе ранжирования центр управления производит рациональный выбор вариантов распределения ресурсов в соответствии со своими предпочтениями (W).

Предлагаемый подход к ранжированию вариантов распределения ресурсов в МАС позволяет производить рациональный выбор долей ресурсов для решения задач безопасности химических и нефтехимических предприятий. Стоит отметить, что предложенные в данной работе формулы (4) и (5), используемые при расчете коэффициентов важности в функции (1) могут быть использованы не только при парном сравнении вариантов, но также для аппроксимации экспертных мнений и формализации опыта ранее принятых решений. В данном направлении будет осуществлено развитие предлагаемого подхода к ранжированию вариантов в МАС в дальнейших работах.

Литература

1. Смирнов, А.В. Хабибулин, Р.Ш. Статистика пожаров на объектах химической и нефтехимической промышленности // Интернет-журнал "Технологии техносферной безопасности" 2016 – № 5 (69).

2. Ермошин, Н.А. Лазарев, Ю.Г. Многокритериальная оптимизация в задачах транспортного планирования // Технико-технологические проблемы сервиса. 2017. № 1 (39). С. 58-62.

3. Бондаренко, Ю.В. Каширина, И.Л. Многокритериальная модель оптимизации финансовых результатов производственной деятельности предприятия // Экономическое прогнозирование: модели и методы. Материалы XII международной научно-практической конференции. 2016. С. 309-314.

4. Смирнов, А.В. Хабибулин, Р.Ш. Тараканов, Д.В. Применение многоагентного подхода для поддержки управления безопасностью в техносфере // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2018. Т. 22. № 1. С. 118–133.

5. Смирнов, А.В. Хабибулин, Р.Ш. Формализация участников межфункциональных конфликтов по вопросам пожарной безопасности на объектах химической промышленности // Материалы XXVI международной научно-технической конференции «Системы безопасности – 2017». – М.: Академия ГПС МЧС России, 2017. – С. 15-19.

6. Тараканов Д.В. Многоагентная система для моделирования действий по тушению пожаров в социальных зданиях // Интернет-журнал «Технологии техносферной безопасности» 2016. № 5 (69). URL: http://ipb.mos.ru/ttb