ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ВЫПОЛНЕНИЯ ЗАДАЧ ГРУППИРОВКОЙ РОБОТОТЕХНИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ ПРИ ЛИКВИДАЦИИ ЧРЕЗВЫЧАЙНОЙ СИТУАЦИИ

В настоящее время наблюдается рост сфер и областей применения роботизированных технических комплексов (РТК). Применение РТК способно существенно расширить возможности подразделений МЧС России при предупреждении и ликвидации чрезвычайных ситуаций (ЧС). Спектр задач выполняемых РТК заявляется достаточно большой

1) разведка и мониторинг опасных зон (аварийных объектов);

2) проведение аварийно-спасательных работ (АСР);

3) локализация (подавление) источника аварии (ЧС);

4) тушение пожаров;

5) разборка завалов на аварийных объектах;

6) транспортирование и погрузка опасных предметов и материалов;

7) проведение дегазации и дезактивации;

8) разминирование территорий и объектов.

Анализируя его, можно сделать вывод, что при современном развитии технологий основное назначение РТК – обеспечение безопасности личного состава подразделения выполняющих задачи по пожаротушению или ведению (АСР). При этом важным преимуществом РТК по сравнению с имеющейся, непосредственно управляемой оператором, техникой является выигрыш в габаритах, поскольку РТК не нуждается в месте размещения оператора, в современные технологии позволяют сделать систему управления достаточно миниатюрной.

На эффективность выполнения РТК возложенных задач будут иметь их технические характеристики:

1) радиус действия (дальность связи с оператором), м;

2) время работы, до восстановления параметров источника энергии, час;

3) площадь полосы разведки, м2;

4) вес полезной нагрузки, обеспечивающей выполнение задач по предназначению, кг;

5) габаритные характеристики (длина, высота, ширина, общий вес);

6) маневренные (скорость, время развертывания, радиус поворота, высота преодолеваемого препятствия и т.д.).

Разнообразие технических характеристик не позволяет найти простые методики проведения оценки эффективности работы нескольких РТК в разных условиях численными методами.

Оценка эффективности применения РТК в составе группировки можно проводить экспертными методами, в том числе методом анализа иерархий

В случае оценки РТК этим методом предполагается, что имеющийся образец согласно опыту применения в сравнимых условиях имеет вероятность выполнения задачи Pзад. Под ней будем понимать отношение:                           

(1)

 где:

Nвып – число выполненных задач отдельным образцом РТК с заданной степенью эффективности и примерно в одинаковых условиях;

Nобщ – общее число задач к выполнению которых привлекался образец РТК, примерно в одинаковых условиях.

Нахождение величины Pзад не представляет особого труда и принципиально им можно объективно оценить эффективность применения нескольких однотипных РТК Pnзад в примерно одинаковых условиях обстановки по формуле:

(2)

 где:

n – число однотипных РТК, задействованных в решении задачи.

Для нахождения Pзад необходим стандартизированный учет величин Nвып и  Nобщ с исключением влияния субъективного фактора при сборе статистики и учета влияния условий обстановки.

Методика определения возможностей отдельного образца, дистанционно управляемого человеком по вероятности выполнения задачи приведена в работах

Из анализа методики можно сделать вывод, что корректное применение вероятностного метода возможно только при наличии большого количества статистических данных о ходе и результатах применения РТК в ходе ликвидации ЧС.

Анализ полученных результатов позволяет сделать вывод о приемлемости использования предложенной методики для оценки эффективности выполнения спектра задач разнородной группировкой РТК.

Необходимо отметить, что для успешного применения метода и получения достоверных результатов необходимо иметь значения вероятностей выполнения конкретной задачи отдельным типом БЛА pji. Для получения требуемых результатов необходим сбор большого количества статистических данных о результатах применения отдельных образцов РТК по решению требуемых задач и последующей обработки.

Определение коэффициента ki требует учета обстановки в районе ликвидации ЧС, его значение может быть определено фактически только экспертными методами. Наиболее приемлемым из которых является метод анализа иерархий

При анализе влияния ki на значение эффективности П(С) можно сделать вывод, о необходимости модульной конструкции РТК и набора сменной полезной нагрузки для их оснащения в зависимости от условий применения и важности решаемых задач. 

Как было показано, вышеописанный метод без существенных изменений может быть применен для решения обратной задачи, когда по заданным вероятностям выполнения задачи отдельными РТК, в зависимости от обстановки задач, можно найти оптимальный объем типов и количества РТК, участвующей в группировке.

Главное отличие предлагаемой методики от аналогичных

При оценке эффективности применения группировки РТК при ликвидации ЧС предполагается использование не только однотипных образцов для решения определенных задач, но и РТК разных типов, действующих для решения различных задач или обеспечивающих их выполнение.

В этих условиях возникает необходимость оценки действий группы разнородных РТК, действующих в условиях различной обстановки.

В связи с этим возникает задача оценки эффективности действий группы (группировки) РТК в различных условиях обстановки, исходя из возможностей отдельных образцов, характеризующейся величиной Pзадi.

Для оценки эффективности группового применения РТК для решения определённых задач на основе вероятностных методов анализа необходимо определить матрицу распределения вероятностей выполнения i задачи каждым j типом РТК,

(3)

 а также матрицу количества j типов РТК, определенных для выполнения i задачи        

(4)

Имея данные о количестве задач S и количестве типов РТК m участвующей в ликвидации ЧС, можно составить матрицу распределения РТК на выполнение задач

(5)

Принимая во внимание методику

(6)

 при линейном ограничении на переменные                                

(7)

(8)

а также при условиях

где:

S – количество задач, выполняемых группировкой РТК;

N – численность РТК в группировке;

Nj – количество РТК j – го типа в группировке, j = 1, …, m;

pji – вероятность выполнения i задачи, РТК j – го типа;

nji – количество РТК  j – го типа, предназначенных на выполнение i задачи.

Решение данной задачи согласно

Решение задачи выполняется по следующей схеме, составляется таблица, в которой приводятся задачи и соответствующее им количество РТК, способных их решить с соответствующей заданной вероятностью. 

Зная вероятность выполнения задачи каждым образцом РТК pji можно определить общую вероятность выполнения отдельной задачи всей группировкой РТК:                                    

(9)

В дальнейшем суммируя несовместные вероятности выполнения задач можно найти максимум функции П(С) по формуле (6).

По данному значению можно судить об эффективности всей группировки РТК по выполнению всего спектра стоящих перед ней задач.

Вариант примера решения подобной задачи приведен ниже. Пусть группировкой РТК требуется в процессе ликвидации ЧС выполнить задачи 1-4 из таблицы 1. В составе группировки имеются РТК тип 1 (разведка и мониторинг территории), тип 2 (проведение АСР), тип 3 (транспортировка и погрузка опасных предметов), тип 4 (локализация (подавление) источника аварии). Считаем, что в группировке имеется по 2 РТК каждого типа. Требуется оценить эффективность применения группировки, по условию выполнения каждой задачи с вероятностью не ниже 0,8.

Матрица распределения вероятностей решения задач разными типами РТК приведена в таблице 1.

По условию задачи можно составить матрицу количества РТК для выполнения стоящих задач, согласно таблице 2. 

 Решение данной задачи приведено на рисунке 1.

Рисунок 1 - Оценка эффективности группировки РТК

DOI:10.60797/IRJ.2024.143.131.3

Анализируя решение нетрудно увидеть, что с заданной вероятностью не выполнена только задача транспортировки и погрузки опасных грузов. Увеличивая количество РТК профильного типа 3 с 2 до 3 можно добиться увеличения эффективности группировки и требуемой вероятности выполнения задачи – рисунок 2.  Также нетрудно увидеть, что требуемый результат достигается увеличением числа РТК 2 типа с 2 до 3, при этом увеличивается эффективность проведения АСР рисунок 3.

Рисунок 2 - Оценка эффективности группировки после увеличения численности

DOI:10.60797/IRJ.2024.143.131.4

Рисунок 3 - Оптимальное увеличение состава группировки

DOI:10.60797/IRJ.2024.143.131.5

В некоторых работах

[7]

для оценки эффективности группы разнородных средств функцию (6) записывают в виде:

(10)

где ki – коэффициент важности задачи, при этом он удовлетворяет условию 

Анализ полученных результатов позволяет сделать вывод о приемлемости использования предложенной методики для оценки эффективности выполнения спектра задач разнородной группировкой РТК.

Необходимо отметить, что для успешного применения метода и получения достоверных результатов необходимо иметь значения вероятностей выполнения конкретной задачи отдельным типом БЛА pji. Для получения требуемых результатов необходим сбор большого количества статистических данных о результатах применения отдельных образцов РТК по решению требуемых задач и последующей обработки.

Определение коэффициента ki требует учета обстановки в районе ликвидации ЧС, его значение может быть определено фактически только экспертными методами. Наиболее приемлемым из которых является метод анализа иерархий

При анализе влияния ki на значение эффективности П(С) можно сделать вывод, о необходимости модульной конструкции РТК и набора сменной полезной нагрузки для их оснащения в зависимости от условий применения и важности решаемых задач. 

Как было показано вышеописанный метод без существенных изменений может быть применен для решения обратной задачи, когда по заданным вероятностям выполнения задачи отдельными РТК, в зависимости от обстановки задач, можно найти оптимальный объем типов и количества РТК, участвующей в группировке.

Главное отличие предлагаемой методики от аналогичных

Анализ полученных результатов позволяет сделать вывод о приемлемости использования предложенной методики для оценки эффективности выполнения спектра задач разнородной группировкой РТК.