Актуальные проблемы критичных инфраструктур

АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ КРИТИЧНЫХ ИНФРАСТРУКТУР

Тимашев С.А.

ФГАОУ ВПО «Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина», Екатеринбург, Россия ФГБУН НИЦ «Научно-инженерный центр «Надежность и ресурс больших систем и машин» УрО РАН, г. Екатеринбург, Россия timashevs[AT]gmail.com Инфраструктуры обычно материализованы в виде систем (сетей), состоящих из взаимодействующих между собой конструкций и сооружений, машин, приборов и аппаратуры, компьютеров и проводных, кабельных и беспроводных коммуникаций, а также компьютерных программ, которые, в совокупности, образуют распределенные на некоторой территории разного рода системы инфраструктур. В самом общем виде различают хард-, софт- и социальные инфраструктуры.

Поскольку отдельная инфраструктура сама по себе уже система, то можно говорить о системе систем. Имеются предложения объединить круг научных задач, относящихся к таким мега - объектам, в состав новой научной дисциплины -инфраномики [1]. Наиболее важные инфраструктуры, создаваемые для обеспечения безопасности и защиты жизни и стабильного развития экономики и общества, называются критичными (КИ), а важнейшие из них, обеспечивающие энергетическую, экономическую безопасность страны и защиту интересов страны на международной арене - стратегическими (СИ). Специфика современных инфраструктур состоит в том, что они являются взаимозависимыми. ИК являются как основным средством создания общественного богатства, жизнеобеспечения, так и основным источником техногенных катастроф.

При их эксплуатации необходимо также учитывать влияние инфраструктур на окружающую среду и население, проживающее на территории, на которой расположены эти системы. Чрезвычайная ситуация, произошедшая на ВКИ, немедленно распространяется как на окружающую среду, так и на население региона. Одновременно, ВКИ являются средством предотвращения ЧС и ликвидации ее последствий. Таким образом, из-за своего врожденного дуализма, СВКИ можно рассматривать как проводник и в то же время как посредник между природной окружающей средой и обществом (проживающим в данном регионе населением).

В связи с изложенным понятно, что проблема оценки и управления региональным риском в принципе сводима к проблеме надежности и безопасности полной системы ВКИ этого региона. Эта рабочая гипотеза положена в основу всех исследований автора.

В научном плане под КИ понимается многокомпонентная распределенная биогеотех- ническая система «социум-человек-критичная инфраструктура-среда [СЧИС]», состоящая из множества взаимозависимых и взаимодействующих материальных объектов, и групп людей, находящихся на конкретной территории в определенный отрезок времени.

Такая распределенная система взаимозависимых критичных инфраструктур (ВКИ) должна обеспечивать:

стабильное функционирование какого-либо потенциально опасного объекта (далее ПОО) или целой отрасли индустрии;

поддерживать жизнедеятельность населения и устойчивое развитие территории его проживания.

Примерами критичных инфраструктур являются:

системы добычи/производства, транспорта и распределения нефти и нефтепродуктов, газа, электричества;

химические производства;

системы тепло- и водоснабжения,

железные и автомобильные дороги, аэропорты, внутристрановые и каботажные водные пути сообщения;

дамбы и плотины;

телекомунникационные сети, Интернет и всемирная паутина;

агропромышленный комплекс, сельскохозяйственное производство и система распределение продуктов питания,

сети научно-образовательных учреждений и здравоохранения,

учреждения обеспечения безопасности населения - МВД, МЧС и др.),

банковские и финансовые учреждения;

почта и службы доставки;

коммерческие учреждения, и т.п.

Обеспечение надежной и безотказной работы всех этих ВКИ - задача государственной (отраслевой, региональной, муниципальной) важности [2]. Проблема безопасности таких систем привлекает все большее внимание ученых, производственников, государственных деятелей, особенно после каждой крупной аварии с тяжелыми последствиями - человеческими жертвами, нарушением экологического баланса, потерей собственности или престижа.

Следует отметить, что большие инфраструктурные системы БИС невозможно запроектировать и эффективно эксплуатировать, используя только правила, записанные в соответствующих стандартах. Необходимо дополнительно учитывать не только безопасность и функциональность, но и социально-экономический контекст проекта и экономическую эффективность инвестиций в него.

Обеспечение непосредственно безопасности является важной, но не единственной целью общества. Долю ресурсов, которую общество может выделить именно на обеспечение безопасности, необходимо непрерывно уточнять, имея в виду, что у общества имеются и другие нужды, такие как чистый воздух и вода, здоровая пища, жилье, здравоохранение, пенсионное обеспечение, образование и другие социальные услуги, которые тоже увеличивают продолжительность и качество жизни.

В условиях, когда способность общества предотвратить гибель людей конечна и ограничена его способностью создавать общественное богатство, центральной проблемой управления величиной оцененного потенциально-возможного ущерба (риска) становится оптимизация распределения (объема, места и времени приложения) ограниченных ресурсов на нужды безопасности, что эквивалентно уменьшению последствий аварий и катастроф за счет применения оптимального предсказательного мейнтенанса и применения средств защиты от возникающих, в том числе, климатических, угроз. В современном мире управление территорией/регионом и их образованиями - метрополией, городом, муниципалитетом, компанией, предприятием, и т.д., осуществляется выборными или назначенными ответственными лицами, каждое из которых, предположительно, (квази) независимо, принимает решение (ЛПР) в пределах своих компетенций и на своем конкретным уровне. Эта группа ЛПР, в своей совокупности, коллективно, но не жестко организованным образом, de facto осуществляет управление (менеджмент) этими образованиями. В англоязычной литературе, при рассмотрении и описании этого способа управления активами региона используется одно слово - governance, не имеющего аналога в русском языке. В связи с этим предлагается использовать его прямую реплику - слово говернанс, при описании того или иного способа коллективного управления территорией или ее частью [3].

Говернанс относится ко всем процессам государственного и социального управления, осуществляемым региональным правительством (администрацией города, руководителями предприятий), рыночной экономикой, социальными сетями, будь это в семье, племени, народе, формальной или неформальной организации, или территории, через законы, нормы, власть или язык [3]. Говернанс относится к процессам взаимодействия и принятия решений уполномоченными лицами (ЛПР), вовлеченными в решение коллективной проблемы, которые (процессы) ведут к созданию, укреплению, или воспроизводству социальных норм и институтов» [4]. Фактически речь идет о (квази)коллективном управлении территориальным или региональным риском в условиях неопределенностей современного мира.

Из этого общетеоретического определения нам наиболее интересны аспекты, которые связаны с управлением (менеджментом) СВКИ, входящих в состав тех или иных региональных промышленных инфраструктур и социальных сетей, с помощью закрепления/подтверждения или воспроизводства технических и социальных норм, законодательно оформленных и действующих в России.

Практическим выводом из этой концепции является необходимость ориентирования теоретиков и прикладников - специалистов в области риска на решение задач, которые могут возникнуть у ЛПР регионального уровня в ходе повседневного управления функционированием КИ, ВКИ и СВКИ. Необходимо создать для этой категории руководителей практические гармонизируемые средства поддержки и принятия решений, связанных с эффективным функционированием территориальных предприятий и учреждений, которые они возглавляют, в контексте обеспечения социальных нужд и параметров жизни отдельных людей и регионального социума в целом, согласно законов, этических и эстетических норм, исторически сложившихся в тех или иных регионах РФ и характерных для России в целом.

Такой, более широкий подход к говернансу, позволяет придти к оптимальным критериям проектирования и политике управления эксплуатацией СВКИ, которые делают этот проект устойчивым к развитию в долгосрочной перспективе.

Здесь необходимо еще раз отметить, что проблема предсказательного управления (менеджмента) территориальных ВКИ с междисциплинарных позиций имеет два аспекта: ее решение нужно как для проектирования КИ, так и для их эффективной эксплуатации, причем как в условиях аварии/ЧС, так и при принятии решений в условиях стабильного развития региона.

Ключевым элементом при рассмотрении комплексного территориального риска является оценка поведения систем взаимозависимых критичных инфраструктур (СВКИ) при действии природных, техногенных, смешанных, и всех типов предумышленных аварий и катастроф.

От надежности и безопасности существующих и вновь создаваемых СВКИ прямым образом зависит скорость инноваций и освоения новых технологий, будущая продуктивность промышленности и рост регионального РВП и валового ВВП. Наконец, степень развитости инфраструктуры государства и его способность создавать принципиально новые «умные (smart)» инфраструктуры («умные» линии электропередач, с встроенными в них системами диагностики, мониторинга и защиты, «зеленые» здания, получающие всю требуемую энергию от солнца, автодороги, вырабатывающие электроэнергию от движущихся по ним автомобилям и т.п.), определяет его инвестиционную привлекательность и геополитический вес.

Рассмотрим, к примеру, геополитические аспекты транспортных инфраструктур. В России этот аспект рассматривался еще до 1917 года Семеновым Тянь-Шанским который, указывая на стратегическое значение транспортных инфраструктур, предлагал построить железную дорогу в широтном направлении Мурманск-Кавказ-Сирия-Египет-Кейптаун (ЮАР) [5]. В настоящее время Россия ведет (с понятными перерывами) переговоры о создании железнодорожного консорциума между странами СНГ, Балтии, а также Финляндией, Монголией, Польшей, Германией и Францией. Имеется национальный проект развития БАМа в направлении Берингова пролива.

Аналогичный подход к созданию железнодорожной инфраструктуры межконтинентального масштаба предлагает и современный Китай, который хочет возродить Великий шелковый путь, предлагая построить железные дороги по следующим маршрутам: Пекин- Владивосток-побережье Охотского моря-Берингов пролив-Аляска-США (с продлением в дальнейшем дороги до южной оконечности Южной Америки); Пекин-Лондон через Казахстан, Казань и Москву (Россия согласилась принять участие в этом проекте); Пекин-ЮВА через Шанхай, Гонконг, Куала-Лумпур до Сингапура; Пекин-Африканский континент. Он также хочет построить Великий морской путь.

У России имеется свой уникальный межконтинентальный проект морского транспор- та--Севморпуть. По законодательству РФ Севморпуть определен как "исторически сложившаяся национальная единая коммуникация России в Арктике", с учетом глобального потепления, которое практически освободило Северный Ледовитый океан для круглогодичного каботажного плавания (зимой - с применением ледоколов) вдоль побережья России, при использовании этого пути длина маршрута Мурманск - Йокогама (Япония) сокращается примерно вдвое. Активно участвуя в строительстве и эксплуатации межконтинентальных наземных и морских транспортных инфраструктур, Российское государство сможет эффективно себя позиционировать в важнейших стратегических регионах мира, принять активное участие в формировании взаимовыгодного процесса научно-технического диалога цивилизаций. Из сказанного ясна важность стратегических инфраструктур любого типа для устойчивого развития и престижа страны.

Нерешенные проблемы инфраструктур

Анализ современных глобальных тенденций развития ВКИ показывает, что они непрерывно совершенствуются, причем этот процесс разнонаправленный (что-то усложняется, а что-то одновременно упрощается) и приобретают все новые функции. В частности, они автоматизируются (но при этом человеческий фактор всегда остается), снабжаются системами защиты, их ремонтопригодность растет (при этом часть элементов этих систем становится одноразового применения).

В целом, следует признать, что теория инфраструктур находится в начальной фазе своего развития. Предстоит решить большое количество принципиально важных задач для возможности уверенного проектирования и эксплуатации инфраструктур.

Среди этих проблем первоочередными являются:

построение моделей технологических и природных нагрузок на элементы, компоненты и сами инфраструктуры как случайных одно- и многомерных процессов (полей) времени и координат, в том числе, с учетом глобального изменения климата;

разработка методов оценки надежности, вероятности отказа и долговечности многоэлементных систем на сочетания случайных процессов механических нагрузок, физических полей и химических процессов;

создание основ и методов диагностики и мониторинга конструкционной и функциональной надежности и остаточного ресурса конструкций и систем, в том числе после их апгрейда;

построение методов оценки величины всех типов ущерба при отказе элемента, компонента и системы в целом с учетом всех связанных с этим неопределенностей;

разработка принципов и методов предсказательного мейнтенанса конструкций, сооружений и систем;

создание приемов и методов управления системами по нагрузке, состоянию, математическому оператору систем, в том числе методов оптимальной остановки их эксплуатации;

развитие теории риска эксплуатации инфраструктур и их компонент в виде потенциально опасных объектов, основанной на региональных параметрах риска;

выработка методов оптимизации выбора методов и мер снижения вероятности отказа и риска эксплуатации при заданных ограничениях на выделяемые для этого средства;

разработка практически методов оценки живучести, стратегической готовности ВКИ, регионального индекса качества жизни, региональной энтропии;

установление корреляционных связей между региональной средней ожидаемой продолжительностью жизни РСОПЖ и постатейными бюджетных расходов региона;

построение версии технологического говернанса инфраструктур, в котором установлена связь между конструкционной, функциональной надежностью и СОПЖ;

решение практических задач во всех перечисленных выше областях.

Библиографический список

А. Gheorghe et al. Infranomics. Scpringer-Verlag, 2013

Тимашев C.A. Управление техногенным территориальным риском по критерию максимальной общественной пользы // Безопасность критичных инфраструктур и территорий. М.: IV Всеросс. конф. и XIV школы молодых ученых, 2011. с. 65-71.

Bevir, Mark. Governance: A very short introduction. Oxford, UK: Oxford University Press.

Hufty, Marc. "Investigating Policy Processes: The Governance Analytical Framework (GAF). In: Wiesmann, U., Hurni, H., et al. editors. Research for Sustainable Development: Foundations, Experiences, and Perspectives." Bern: Geographica Bernensia. 2011. рр. 403-424.

Ю. Харламова. Современная Россия и межконтинентальные железнодорожные магистрали: миф или реальность? М.: Власть, 2011. №2, с. 47-50.

Количество показов: 1627