Контакты
Подписка
МЕНЮ
Контакты
Подписка

Оптимизация структуры интегрированной системы безопасности

В рубрику "Комплексные решения. Интегрированные системы" | К списку рубрик  |  К списку авторов  |  К списку публикаций

Оптимизация структуры интегрированной системы безопасности

Оптимизацию структуры интегрированной системы безопасности можно рассматривать как выбор наилучшего варианта из множества альтернатив. Этот выбор осуществляется по определенным критериям, один из которых – удовлетворение системы безопасности требованиям эффективности при минимальном уровне затрат. Надежность системы можно рассчитать по формулам, которые позволяют определить эффективность тех или иных методов задержки нарушителя, применяемых в системах безопасности
А.В. Леус
Заместитель заведующего кафедрой "Системы безопасности" МФТИ (ГУ)
Г.Ф. Шанаев
Ведущий научный сотрудник кафедры "Системы безопасности" МФТИ (ГУ), к.т.н., с.н.с.

Эффективной системой будем считать ту, у которой обнаружительная способность выше заданного порогового значения, а время движения сил охраны до заданного объекта защиты меньше времени движения нарушителя. Для того чтобы найти надежный вариант построения системы физической защиты, необходимо произвести сравнительную оценку всех возможных альтернатив. Если их число велико, то при поиске наилучшей обычно используют методы математического программирования. Постановка задачи оптимизации требует:

  • формального задания всего множества альтернатив или способов их получения;
  • выбор критерия оптимальности;
  • выбор ограничений.

Целевая функция

Время опережения службой охраны нарушителя (ΔТпнн), необходимое для подготовки к его нейтрализации, выбирается исходя из детальной проработки следующих факторов:

  • принятой модели нарушителя, его возможного противодействия в процессе нейтрализации;
  • состава, оснащения, вооружения и готовности к действию сил охраны, предназначенных для нейтрализации нарушителя;
  • оборудования места нейтрализации и прилегающей к нему территории.

Кроме того, на выбор ΔТпнн существенное влияние оказывает опыт реальных задержаний нарушителей и проводимых учений. Классически процедура оптимизации любого процесса предполагает выполнение следующих действий:

  • наиболее полно отобразить данный процесс целевой функцией;
  • определить область существования данной функции;
  • определить числовой критерий оптимизации целевой функции;
  • обозначить перечень аргументов (управляющие переменные), имеющих существенное влияние на целевую функцию.

В нашем случае целевая функция зависит от минимального времени движения нарушителя до объекта защиты, времени движения сил охраны и определяется равенством:

F(ΔТ)= tн.min –tо –ΔТпнн.

Числовой критерий оптимизации целевой функции будет иметь вид:

F(ΔТ) = 0.

Аргументы целевой функции формализованно отображают структуру системы безопасности. Данная формула позволяет построить работу системы так, что охрана придет раньше нарушителя и у нее останется время для подготовки к его нейтрализации.

Пример оптимизации структуры системы безопасности

Переносим план объекта на информационное поле программы "Анализатор СФЗ". Отображение объекта производится в соответствующем масштабе. На информационном поле выделяются положение объекта защиты, расположение инфраструктуры (здания и сооружения, дороги и тропинки, естественные препятствия, водоемы, мосты, эстакады), рубежи охраны, включающие в себя заграждения на периметре, непреодолимые препятствия, дополнительные заграждения, стены, окна, двери, а также средства обнаружения и наблюдения.

Выбираем и описываем все необходимые типы нарушителей, каждый из которых имеет свое время преодоления препятствий.

При рассмотрении различных типов препятствий и обнаруживающих устройств оценивается стоимость каждого, а благодаря программе-анализатору рассчитываются следующие значения:

  • минимальное время движения нарушителя к объекту защиты tн.min;
  • время движения сил охраны к объекту защиты tо;
  • время опережения нарушителя силами охраны: ΔТ= tн.min – tо;
  • значение целевой функции – F(ΔТ);
  • удельное значение целевой функции на единицу стоимости заграждения: E = F(ΔТ)/ Собщ, где Собщ. – общая сумма средств (далее – стоимости), необходимых для создания рассматриваемого препятствия.

Удельное значение целевой функции на единицу стоимости препятствия E несет информацию о его заградительной способности и стоимости:

  1. Большие положительные значения E свидетельствуют о значительной преградительной способности при низкой стоимости.
  2. Малые положительные значения E свидетельствуют об удовлетворительной преградитель-ной способности или о высокой стоимости.
  3. Малые отрицательные значения E свидетельствуют о неудовлетворительной преградитель-ной способности при высокой стоимости.
  4. Большие отрицательные значения E свидетельствуют о неудовлетворительной прегради-тельной способности при достаточно низкой стоимости.

Таким образом, если расчеты по данной формуле показывают, что перед нейтрализацией нарушителя остается дополнительное время, это значит, что построенная таким образом система безопасности будет избыточной.

Анализ результатов, построение графиков

Эффективность системы безопасности оценивается по значению целевой функции F(ΔТ) для каждого вида препятствий на пути движения нарушителя. С этой целью для каждого вида заграждения строятся графики вида F(ΔТ)=f(tз.н.i), где tз.н.i – время задержки нарушителя на каждом типе препятствия, i – тип используемого препятствия.

tз.н.i выбирается на основании справочной литературы, результатов испытаний по преодолению физических барьеров, экспертных оценок. Этот график наглядно показывает, как меняется значение целевой функции в зависимости от одновременного повышения или понижения преградительной способности одного из препятствий на пути движения нарушителя.

Графики препятствий
В качестве примеров данных зависимостей приведем графики для трех типов препятствий, полученных при расчетах с использованием программы-анализатора на одном из реальных объектов. Препятствием выберем внешнее заграждение, окна, двери.


Как видно из графиков, зависимость не всегда линейна, так как при существенном изменении одного из параметров препятствий на пути движения нарушителя может измениться его траектория, что обязательно внесет некоторую задержку. Она может оказаться несоизмеримой с увеличением задержки на рассматриваемом препятствии. Например, если вы ставите надежную железную дверь, то наиболее быстрым путем проникновения в помещение будет окно. Таким образом, дверь задерживает нарушителя, но не на время ее преодоления, а на время преодоления окна. Данный график приведен для объекта, где имеется довольно много дверей, окон и прочих физических барьеров, именно поэтому для анализа недостаточно таких простых рассуждений, а приходится использовать специализированное программное обеспечение.

Выбор лучшего препятствия
Для выбора лучшего препятствия из представленных видов строятся следующие графики:

• F(ΔТ) = f(i), где i – тип используемого препятствия.

Этот график наглядно отображает вклад каждого типа препятствия в изменение значения целевой функции.

Приведем данные для тех же трех видов препятствий.

Из рис. 2а видно, что заграждения типа 1–10 и 12 имеют схожие значения преградитель-ной способности и соответственно обеспечивают приблизительно одинаковые изменения (приращения) целевой функции. Из приведенной совокупности типов заграждений выделяется заграждение 11-го типа, задерживающее нарушителя на значительно большее время, что резко увеличивает значение целевой функции. Оно и является наиболее эффективным с точки зрения задержания нарушителя, а наименее эффективными – заграждения 1-го типа.

Из рис. 2б видно, что вклад каждого типа двери в изменение значений целевой функции определяется преградительной способностью данного типа двери. Наиболее эффективной с точки зрения задержания нарушителя является дверь 8-го типа, а наименее эффективной – дверь 1-го типа.

Из рис. 2в. видно, что при проведении моделирования процесса проникновения нарушителя на объект защиты и расчете минимального времени его движения отмечались случаи проникновения нарушителя только через окно 1-го типа. При дальнейшем укреплении окон (увеличении времени проникновения через окно) нарушитель перестал проходить через окна (рис. 1, 2).

График по критерию "эффективность – стоимость" препятствия
Для оптимизации выбора соответствующего препятствия по критерию "эффективность – стоимость" используется функция E(i) = Fi(ΔТ)/ Собщ.i, где i – тип используемого препятствия, Собщ.i – общая стоимость i-го препятствия.

Этот график наглядно отображает удельное значение целевой функции на единицу стоимости каждого препятствия. Совокупность графиков, изображенных на рис. 3, позволяет оптимизировать выбор типа препятствия. Рассмотрим расчеты для наших видов препятствий.

На основании данных графиков делается вывод о выборе типа препятствия, обеспечивающего наилучшее значение целевой функции при приемлемой стоимости.

Мы рассмотрели лишь упрощенный расчет, опирающийся только на временные характеристики задержки, но, используя анализатор СФЗ, можно проводить оценку эффективности и по вероятностному параметру. Данный подход позволит проектировать действительно эффективные системы, рассчитанные на противодействие заданному нарушителю, причем оптимизация данных систем приведет к тому, что появится возможность создания их с минимальными затратами.

Опубликовано: Журнал "Системы безопасности" #1, 2011
Посещений: 9689

  Автор

Леус А. В.

Леус А. В.

Инженер направления ОПС и СОЗП ЗАО "КОМПАНИЯ БЕЗОПАСНОСТЬ"

Всего статей:  8

  Автор

Шанаев Г. Ф.

Шанаев Г. Ф.

Ведущий научный сотрудник кафедры "Системы безопасности" МФТИ

Всего статей:  2

В рубрику "Комплексные решения. Интегрированные системы" | К списку рубрик  |  К списку авторов  |  К списку публикаций