Живучесть региональных критических инфраструктур и территори:современная концепция

Живучесть – это  способность той или иной инфраструктурной системы продолжать выполнять свои проектные функции в условиях, когда она частично повреждена или лишена снабжения, что является безусловной и единственной основой, позволяющей создание надежной и безопасной умной территории.

Без наличия живучести невозможно создание умного региона/города, способного к устойчивому развитию. Живучесть взаиозависимых инфраструктур – ключ к созданию безопасного умного региона

Около 10–15 лет назад городские менеджеры по всему миру поняли, что системы промышленной диагностики, мониторинга и технического обслуживания можно относительно легко адаптировать и использовать для оптимального запуска и обслуживания всех городских производственных, транспортных и спасательных средств. Вначале они медленно реализовывали эти идеи, но с появлением цифровизации и искусственного интеллекта, ускорили свои усилия по превращению своих городов - больших и малых - в умные города.

В настоящее время эта идея проникла и на уровень регионов в качестве центральной темы регионального развития. Так, в Свердловсой области с 1.09 2018 г. запущен проект «Умный Регион», который охватывает всю Свердловскую область. Основной и единственной задачей проекта сстоит в массовом параллельным во времени внедрении разнообразных сервисов по шести направлениям [ ].

В 21-м веке умный регион должен сначала стать живучим и безопасным чтобы потом на этой основе, стать умным. [22]. В целом к ​​факторам, влияющим на живучесть региона, относятся: диапазон и степень опасности; риск для жизни, здоровья, здоровья и имущества; уязвимость и подверженность биологических, человеческих, социальных и экологических систем различным видам опасностей, а также степень (стратегической) готовности физических, социальных систем и систем управления к любым природным, городским или промышленным потрясениям и стрессам и их последствиям во время инцидентов, несчастных случаев, злонамеренных актов и проч.  

Архитектура региональных  (и городских) систем живучести (РСЖ) [23] имитирует различные давно существующие системы мониторинга и оптимизации технического обслуживания, предназначенные для повышения производительности критически важных сельскохозяйственных и промышленных инфраструктур (см Рис. 1).

Рис. 1. Схема методологии ЖИБУР аналог систем диагностики и мониторинга надежности технических систем (оборудования нефтеперекачивающих и газокомпрессорных станций, высотных зданий, мостов и т.п.).

Разница заключается в том, что региональная инфраструктура в целом представляет собой очень специфическую сложную систему взаимозависимых систем, которая широко распространена на всей территории региона, будучи 1) интенсивно используемой региональной общиной и 2) элементы ее транспортных и сельскохозяйственных инфраструктур (автомобили, автобусы, сельхоз машины,  крупный рогпатый скот) непрерывно движутся. РСЖ предназначена для предоставления, в первую очередь, необработанных и обработанных данных о том, как региональная система критичных инфраструктур (РСКИ) функционирует во времени.

Живучесть региональных СКИ состоит из следующих компонент: 1) Структурная живучесть (надежность, вероятность отказа); 2) Конструкционная безопасность (уровень риска, зоны ущерба, все виды потерь); 3) Подсистема физического восстановления поврежденной системы. Эта подсистема может варьироваться в зависимости от способа восстановления (например, демократического или авторитарного), времени и стоимости восстановления, количества материальных средств, финансовых и людских ресурсов, необходимых для восстановления; 4) Подсистема восстановления психического состояния возмущенного общества. Эта подсистема также варьируется в зависимости от объема необходимой психологической помощи и продолжительности ее оказания, а также от требуемых людских, материальных и финансовых ресурсов.

Стратегическая готовность КИ - это такое состояние системы, когда она остается надежной и безопасной и продолжает эффективно выполнять свои проектные функции, даже при внезапном приложении к ней экстраординарных запроектных внешних воздействий. Чаще всего это достигается за счет включения в ее состав подсистемы глубоко эшелонированной защиты.

Живучесть конструкции – это способность системы поддерживать свои функциональные возможности после воздействия нагрузок, превышающих их расчетные значения, или после определенного повреждения. Критическая инфраструктура имеет много функций; следовательно, она имеет как комплексную (интегральную), так и частичную живучесть. Как полная, так и частичная живучесть всегда условны, поскольку зависят от конкретных условий существования системы. Поскольку свойства КИ и стрессовые факторы, которые она испытывает, являются случайными, живучесть также случайна и может быть измерена как вероятность того, что КИ сохранит свои функции при любом конкретном случайном воздействии, выходящем за пределы проектных параметров. Термин «живучесть» тесно связан с термином «робастность», так как это означает, что система стабильна – она ​​дает слабый отклик на сильное возмущение.

В концепции живучести разработанной автором используется подход, основанный на множественных опасностях, учитывающий живучесть ко всем типам вероятных опасностей. При этом речь идет не только о снижении рисков и ущерба от стихийных бедствий [т.е. гибель людей, потеря конечностей, здоровья, элементов Матери-Природы (флоры и фауны), но и имущества, т. е. компоненты второй, созданной человеком природы], а также количественную способность быстро восстанавливать свое физическое и психологическое состояния после катастрофы до уровня который был до наступления события, при минимально возможных затратах

Все вышеизложенное позволяет эффективно управлять региональными ВКИ и обществом, связанным с этими ВКИ, в обычное время и в периоды различных кризисов. ЛПР на уровне территорий и их муниципалитетов получают инструмент поддержки и обоснования своих решений. Не секрет, что из-за нехватки времени и нехватки гибких инструментов многие решения часто принимаются "на глазок", особенно если необходимо учитывать долгосрочные последствия решений, а средств "заглянуть за горизонт" нет или они енадежны. Используя вышеуказанный подход, ЛПР смогут отслеживать, как принятые решения влияют на качество жизни и уровень удовлетворенности их подопечных / избирателей.

Строго говоря, способность восстановления не должна рассматриваться как атрибут инфраструктуры как таковой (хотя это принимается практически во всех публикациях о живучести систем), поскольку восстановление поврежденной или разрушенной инфраструктуры осуществляется другой (строительной) инфраструктурой, в то время как третья (финансовая) инфраструктура служит источником средств для восстановления. Живучесть по критерию восстановления должна, очевидно, быть отнесена к строительным и финансовым филиалам предприятия, которое является владельцем поврежденной инфраструктуры, или главным образом к строительной организации,  которая  выполнила задачу восстановления, если она был передан на аутсорсинг. Это также зависит от изобретательности и качества управления активами, а также от особенностей регионального управления. Следовательно, живучесть системы состоит из двух частей. Одна из них (Res_str) – это живучесть физической системы как таковой, а другая, Res_rec, – это живучесть уже другой инфраструктуры, а именно той, которая проводит или управляет восстановлением поврежденной системы:

                                                                                        (1)

Холистическая оценка потенциального риска (с учетом возможных изменений климатических констант в будущем) включает в себя исследование следующих угроз:

1) не(до)поставки того или иного жизненно важного продукта или сервиса (услуги) или нарушение производственного цикла промышленных предприятий, вследствие частичного или полного разрушения КИ;

2) ухудшения качества жизни населения и социума, гибели людей и/или нанесения им увечий;

3) частичного или полного истребления окружающей биосреды и сопутствующего этому нарушения устойчивости окружающей среды (временного или постоянного).

Поэтому умение определять полный ущерб, нанесенный ВКИ тем или иным (природно-) техногенным воздействием является важнейшей компонентой решения описанной выше проблемы. Вторая часть проблемы заключается в разработке методов и средств защиты, которые позволили бы уменьшить/парировать потенциальные последствия аварий и катастроф ВКИ.

1) способность системы продолжать (в том числе, в ограниченном объеме) бесперебойное выполнение своих функций при наличии повреждения, вызванного определенным воздействием;

2) размер экономического ущерба, санитарных и безвозвратных потерь в результате аварии и при ее восстановлении;

3) время восстановления своих проектных функций после аварии или катастрофы;