Читать книгу Введение в теорию риска (динамических систем) - В. Б. Живетин - Страница 4

Риски и безопасность будем характеризовать целью динамической системы: ее достижение или недостижение. В дальнейшем кроме цели будем вводить параметры и процессы, необходимые для достижения сформулированной цели, которые можно измерять, управляя которыми, можно достигать потребного или расчетного значения цели. Назовем их индикаторами состояния динамической системы.

Определение 1. Безопасность системы – это состояние структуры и функциональных свойств ее подсистем, при которых система достигает поставленную цель.

Определение 2. Состояние системы и ее подсистем называется опасным, если система не способна выполнять свое целевое назначение.

Определение 3. Опасными значениями параметров состояния системы называются те, при которых не достигается цель функционирования.

Определение 4. Совокупность опасных значений индикаторов называется областью опасных, или критических (Ω_кр), состояний системы.

Определение 5. Выход индикаторов состояния системы в область опасных значений обусловливает ее риск.

Теория риска и безопасности включает два взаимосвязанных основополагающих раздела:

1) детерминированную теорию риска динамических систем, где вводятся первичные критерии (показатели) риска в виде областей допустимых и критических состояний динамических систем [21];

2) вероятностную математическую теорию риска, где вводятся вторичные критерии риска в виде вероятностей выхода параметров динамической системы из области допустимых состояний в критическую.

Детерминированная теория риска разрабатывает методы и средства построения множества допустимых и критических состояний динамических систем в условиях отсутствия внешних и внутренних случайных возмущающих факторов. Вероятностная теория риска разрабатывает методы и средства построения множества допустимых и критических состояний динамических систем в вероятностном пространстве, на которые воздействуют внутренние и внешние случайные факторы риска.

В детерминированной теории риска разрабатываются системы критериев, в том числе для расчета области допустимых состояний Ω_доп, в которых гарантируется как структурная, так и функциональная устойчивость, необходимые для реализации целевых функций динамических систем [6].

Синтезированная на структурно-функциональном уровне динамическая система знаний теории оценки риска и безопасности приведена на рис. 1.1, где Ц_з, Ц_ф – цель заданная и фактическая, реализованная посредством созданной динамической системы.

Рис. 1.1

Таким образом, в системе знаний можно выделить четыре подсистемы.

Подсистема 1 (что делать): найти область Ω_доп и находиться в ней.

Подсистема 2 (как делать): оценить количественно в детерминированном и вероятностном пространствах показатели выхода из области допустимых состояний системы.

Подсистема 3 (делать): создает методы реализации нормативных показателей риска.

Подсистема 4 осуществляет контроль реализованной, или фактической, цели Ц_ф, сравнивает с заданной величиной цели Ц_з и производит оценку риска с помощью вероятностной меры, характеризующей количественно возможность возникновения критического состояния рассматриваемой динамической системы.

Вероятностная теория риска посвящена проблеме построения вторичных показателей риска, посредством которых строится область допустимых состояний динамической системы, индуцируемых системой контроля, с заданными точностными характеристиками (вероятностными) функционирования систем контроля, управления, в том числе подсистем целеполагания, целедостижения, целереализации, а также с учетом возмущающих факторов.

Анализ, прогнозирование и управление рисками направлены на обеспечение нормативных величин вероятностных показателей риска и предотвращения выхода динамических систем в область опасных состояний, где они не в состоянии выполнять цель. Применяются теории, изложенные в различных источниках научных знаний (рис. 1.2).

На рис. 1.2 приведена структура научных средств для формирования и реализации методологии анализа риска, включающей:

1) нормирование риска;

2) идентификацию риска;

3) оценку риска (количественных величин);

4) прогноз риска;

5) восприятие риска со стороны динамической системы.

Рис. 1.2

При этом задача первого блока – идентификация опасностей, оценка воздействия и его последствий, задача второго блока – формирование характеристик риска и сравнение его с другими рисками с целью определения степени приемлемости и выработки приоритетов управления; задача третьего блока – разработка планов действия по снижению и контролю за риском, оценка их эффективности и выработка рекомендаций для принятия решений по снижению и контролю за риском. В последнее время широко развиваются исследования по восприятию риска и анализа взаимодействия различных социальных и политических систем (риск-коммуникация). Эти исследования, являясь частью процедур управления риском, тем не менее, выделяются в самостоятельные направления в рамках методологии анализа риска (рис. 1.3).

Рис. 1.3

На рис. 1.4 показано методологическое разбиение на этапы различных процедур синтеза, анализа и управления риском.

На рис. 1.5 приведен методологический аппарат, используемый при анализе риска в различных областях человеческой деятельности, включающий в себя концепции, методы, методики.

Рис. 1.4

Рис. 1.5. Методологический аппарат анализа риска

На рис. 1.6 приведены науки, реализующие посредством своей системы знаний оценки областей опасных состояний динамических систем.

Согласно сказанному, теория рисков и безопасности направлена на решение следующих проблем.

1. Установить посредством структурно-функционального синтеза возможности динамической системы реализовывать заданное целевое назначение.

2. Построить области опасных и безопасных значений функциональных свойств подсистем структуры из условий идентифицируемости, структурно-функциональной устойчивости и управляемости, наблюдаемости, обеспечивающих достижение нормативной величины заданной цели.

3. Построить модели, позволяющие осуществлять анализ влияния на эффективность и безопасность внутренних и внешних факторов риска.

4. Разработать теоретические основы синтеза и анализа систем управления рисками и безопасностью, включая обоснование: требований к подсистемам контроля и управления; требований к необходимому интеллектуально-нравственному потенциалу, созданному в подсистемах синтезированной структуры; возможность реализации законов управления показателями риска и безопасности.

5. Создать математические модели расчета вероятностных показателей риска и безопасности динамических систем, обусловленных воздействием факторов риска, созданных как внешней, так и внутренней средой.

6. Создать математические модели и необходимые компьютерные программы для прогнозирования показателей риска и безопасности динамических систем.

Теория риска направлена на решение следующих прикладных задач.

1. Задана динамическая система, созданная в процессе человеческой деятельности и эволюционирующая во времени и пространстве. Требуется создать методы и средства расчета численных показателей риска и безопасности функционирования этой системы.

Рис. 1.6

2. Заданы нормативные (допустимые) численные значения показателей риска и безопасности. Требуется разработать математическую модель динамической системы, реализующей заданную целевую функцию.

3. Задана цель, например, для социального объекта. Требуется синтезировать такую структуру, которая обеспечивает достижение минимального риска при максимальной безопасности в процессе реализации заданной цели.

Система управления рисками и безопасностью иерархии динамических систем, а также отдельной динамической системы включает, согласно принципу минимального риска [27], следующие подсистемы управления:

– стратегическим риском;

– тактическим риском;

– оперативным риском;

– оценкой и анализом риска.

Для реализации процессов построения системы управления рисками и безопасностью динамических систем необходимо создать теоретические основы синтеза и анализа как отдельных подсистем структуры, так и системы в целом.

Пусть система создана и функционирует. Теория риска и безопасности для этого исходного условия включает:

– структурно-функциональный синтез созданной динамической системы, реализующей заданную цель на макро– и микроуровнях;

– структурно-функциональный анализ синтезированной системы, эффективности ее функционирования, включающий математическое моделирование процесса целереализации;

– анализ достигнутой цели и корректировку структурно-функциональных свойств динамической системы, обеспечивающей целереализацию.

Сформулируем в качестве исходного положения необходимые и достаточные условия безопасного функционирования динамической системы.

Необходимое условие безопасности: структура системы создана согласно принципу минимального риска, включает подсистемы: целеполагания, целедостижения, целереализации, контроля над достигнутой целью. Достаточное условие безопасности: наличие систем управления эффективности и безопасности, реализующих процессы функционирования, направленные на интеллектуально-энергетическое развитие.

Необходимое условие безопасности функционирования реализуется путем структурно-функционального синтеза системы управления рисками и безопасностью. Достаточное условие безопасности реализуется путем структурно-функционального анализа.