Согласно Стратегии национальной безопасности РФ (Указ Президента РФ от 02.07.2021 г. № 400) одним из национальных интересов является устойчивое развитие экономики на новой технологической основе с широким использованием лучших практик1. В продолжение предложений президента РФ Владимира Путина развитие и восстановление транспортной инфраструктуры должно рассматриваться как приоритетная задача воссоздания российской инженерной школы и развития национальной программы “Цифровая экономика”. Этим требованиям наиболее полно отвечает риск-ориентированное информационное моделирование с применением ГИС, созданное на базе информационного моделирования.
Внесение существенных изменений в ТИМ связано с тем, что в настоящее время возросли риски и угрозы военного и террористического характера. Они реализуются в форме актов незаконного вмешательства (АНВ) на объектах транспортной инфраструктуры (ОТИ).
Николай Махутов, председатель комиссии РАН по техногенной безопасности, председатель секции по безопасности Экспертного совета при Комитете Совета Федерации по обороне и безопасности, член-корреспондент РАН, д.т.н., профессор.
Игорь Розенберг, проректор РУТ (МИИТ), член-корреспондент РАН, д.т.н., профессор.
Таисия Шепитько, директор ИПСС РУТ (МИИТ), Почетный транспортный строитель, д.т.н., профессор.
Владимир Балановский, член бюро комиссии РАН по техногенной безопасности, ответственный секретарь секции по безопасности Экспертного Совета при Комитете Совета Федерации по обороне и безопасности, профессор Академии военных наук.
Юрий Писарев, заместитель директора ИПСС РУТ (МИИТ), д.т.н., профессор.
Александр Чирков, помощник директора ИПСС РУТ (МИИТ).
Михаил Петров, руководитель проектного офиса ТВЭЛ ГК “Росатом”
Риск-ориентированные технологии информационного моделирования (РО ТИМ) объектов транспортной инфраструктуры являются основой для объединения проектных решений и мероприятий, направленных на обеспечение транспортной безопасности, защиты от военных, террористических угроз и несанкционированного вторжения. Они предусматривают текущий контроль за соблюдением их требований на подготовительном этапе, этапах проектирования, строительства, эксплуатации ОТИ и могут быть использованы в целях улучшения эффективности контрольно-надзорной деятельности.
Главные функции риск-ориентированного информационного моделирования
Риск-ориентированная технология информационного моделирования предназначена для решения многоцелевой задачи с учетом возникающих и развивающихся неопределенностей, новых поворотов в проблеме обеспечения безопасности объекта транспортной инфраструктуры. РО ТИМ реализуется аппаратно-программным технологическим и надзорным комплексом, обеспечивающим разработку ОТИ на всех этапах жизненного цикла: подготовительном, проектирования, строительства, эксплуатации. Этот комплекс включает в себя специальные модули, осуществляющие текущий контроль на предмет соблюдения требований транспортной безопасности, защиты от военных, террористических угроз и несанкционированного вторжения в новых условиях изменения психологии людей и возникновения интеллектуального терроризма.
Риск-ориентированный подход пронизывает всю цепочку принятия решений от выбора объекта транспортной инфраструктуры для проведения пионерных работ, далее — выбора наилучших практик (технологий), конкретных решений (включая оборудование), технологий и организации их реализации, выработки мероприятий по оперативному реагированию сил безопасности на входящие сигналы об опасности от средств контроля безопасности, а также персонала объекта транспортной инфраструктуры.
Риск-ориентированная технология информационного моделирования является цифровой инструментальной платформой, стержнем, объединяющим сквозные цифровые технологии — ключевые направления, обеспечивающие создание инновационных высокотехнологичных продуктов и сервисов, наиболее сильно влияющих на развитие транспортного комплекса РФ. К ним относятся большие данные, блокчейн, искусственный интеллект, квантовые технологии, робототехника, беспроводная связь, промышленный Интернет, виртуальная и дополненная реальность, новые производственные технологии. РО ТИМ в сфере транспорта РФ представляет собой основу для выработки решений и ускоряет их разработку. Она повышает качество транспортной безопасности, антитеррористической защищенности и противодействия несанкционированному проникновению с помощью использования типовых функций и интерфейсов для обработки информации на базе сквозной технологии работы с данными, инструментов разработки и отладки прикладных программных или программно-аппаратных инструментов, реализации надзорных функций.
Риск-ориентированная технология информационного моделирования как цифровая инструментальная платформа является программной средой, в которой аппаратные средства интегрируются с прикладными решениями, повышающими их эффективность. Это аппаратно-программный технологический и надзорный комплекс, сложная информационная система, обеспечивающая выполнение функций взаимосвязи в транспортном комплексе РФ, открытая для ведомственного использования, а также для разработчиков приложений. РО ТИМ формирует цифровую структуру в транспортном комплексе РФ, с помощью применения пакетов цифровых технологий работы с данными и упрощения схем разделения труда облегчает иерархические связи и распространяет инновационные бизнес-модели. Это позволяет снижать транзакционные издержки и выстраивать алгоритмизированные взаимовыгодные отношения объектов в сфере транспорта.
Помимо этого, риск-ориентированная технология информационного моделирования объединяет разработчиков и операторов платформ и решений более низкого уровня и проводит технологические операции по обработке информации для принятия решений на уровне объекта транспортной инфраструктуры под контролем надзорных органов. С помощью РО ТИМ и информационных систем, основанных на нейронных сетях и машинном обучении, возможно получать информацию по расположению ОТИ в границах застройки земельного участка, военным и террористическим рискам и влиянию различных факторов на ОТИ.
Проектные решения инженерно-технической укрепленности ОТИ, получаемые с помощью РО ТИМ, направлены на усиление конструктивных элементов ОТИ, его помещений и технических средств, обеспечивающих транспортную безопасность, защиту от угроз террористического характера и несанкционированного вторжения, в том числе инженерную укрепленность специальных помещений для хранения и работы со служебной информацией ограниченного доступа. Системы антитеррористической защищенности объектов транспортной инфраструктуры, разрабатываемые с помощью РО ТИМ, включают в себя инженерно-технические средства охраны, системы видеонаблюдения, средства связи, системы оповещения и экстренной эвакуации, технические системы (средства), направленные на обнаружение радиоактивных, взрывчатых веществ, токсичных химикатов, отравляющих веществ и патогенных биологических агентов, в том числе при их получении посредством почтовых отправлений, оружия, боеприпасов, наркотических средств и других опасных предметов и веществ.
Основная задача мероприятий, разрабатываемых с помощью РО ТИМ, — это оперативное реагирование сил безопасности (охраны) ОТИ на сигналы от средств контроля безопасности, а также персонала, посетителей и пассажиров.
Информационное моделирование сценариев защиты ОТИ, путей передвижения сил безопасности (охраны) ОТИ, МВД, МЧС, ФСБ разрабатывается с применением искусственного интеллекта на основе анализа оценки уязвимости ОТИ, моделей нарушителя и сценария его действий.
Риск-ориентированная технология информационного моделирования является цифровой инструментальной платформой, стержнем, объединяющим сквозные цифровые технологии — ключевые направления, обеспечивающие создание инновационных высокотехнологичных продуктов и сервисов, наиболее сильно влияющих на развитие транспортного комплекса РФ.
Управление запроектными авариями на объектах транспортной инфраструктуры
В связи с тем, что риски, в том числе военные и террористические, растут, а технологии их парирования отсутствуют, особое внимание уделяется поиску лучших практик для противодействия АНВ, аналогичным 08.10.2022 г. на Крымском мосту, результаты которых рассматриваются как запроектные аварии2 (ЗА). Вероятность ЗА весьма мала, но их последствия значительно тяжелее, чем при проектных авариях. Управление ЗА является дополнительным уровнем глубокоэшелонированной защиты критических и стратегических объектов транспортной инфраструктуры.
Анализ условий и источников возникновения запроектных аварий, сценариев развития и тяжести последствий позволяет отобрать лучшие практики для противодействия АНВ. Лучшие практики включают в себя управление запроектной аварией, осуществление мероприятий для глубокоэшелонированной защиты ОТИ и окружающей территории, персонала и населения. Если, исходя из устройства и местонахождения ОТИ, возможность ЗА не исключена, то независимо от ее вероятности для нее с использованием РО ТИМ разрабатываются меры по управлению аварией. Современные условия требуют внесения изменений в концепцию безопасности, что требует учета ЗА в проектах ОТИ, ограничивая их последствия с помощью мер управления. Эти меры направлены на предотвращение перехода проектных аварий в запроектные и на ослабление, локализацию и ликвидацию их последствий.
На первом этапе проводится анализ актов незаконного вмешательства на объекте транспортной инфраструктуры с высокими уровнями тяжести последствий, вызванных не учитываемыми для проектных аварий исходными событиями, отказами систем безопасности и реализацией ошибочных решений персонала. Вначале анализируются типовые сценарии проведения АНВ на ОТИ и соответствующие им сценарии (из оценки уязвимости). Затем в обратном порядке с использованием дискретно-событийного моделирования производится анализ, от связанных с ними аварийных состояний к не учитываемым для проектных аварий (в результате типового АНВ) исходным событиям, отказам систем безопасности, ошибочным действиям персонала и сил безопасности. Это позволяет сформировать узкий перечень запроектных аварий ОТИ и комплекс соответствующих им нарушений, позволяющих реализовать АНВ, приводящие к авариям с высокими уровнями тяжести. Для этого перечня запроектных аварий объекта транспортной инфраструктуры разрабатывается комплекс мер по управлению аварией. Отличие перечня ЗА ОТИ в том, что перечень для проектных аварий создается в технических заданиях на проектирование ОТИ еще до начала проектирования. Риск-ориентированная технология информационного моделирования с использованием агентного имитационного моделирования позволяет воспроизвести ЗА ОТИ на основе результатов анализа взаимосвязей между его элементами и сымитировать поведение ОТИ.
Формирование новых подходов в транспортной деятельности
Интенсивное развитие и формирование технологий шестого технологического уклада и четвертой промышленной революции происходят на фоне появления новых рисков и угроз военного и террористического характера, что требует проведения подготовки к новому технологическому переходу с всеобъемлющим учетом требований безопасности.
Единый безопасный технологический контур
Риск-ориентированная технология информационного моделирования позволяет сформировать в сфере транспорта единый безопасный технологический контур для устойчивого развития с использованием инновационных технологий и последующего трансфера сквозных технологий в практику. Его создание происходит на базе принятия адекватных решений в сфере научно-технологического развития транспортного комплекса, способных сформировать новые точки роста и ускорить динамику его экономического развития.
РО ТИМ позволяет в сфере транспорта с привлечением разработок и технологий шестого технологического уклада и четвертой промышленной революции, выполненных в единой цифровой среде в передовых отраслях промышленности РФ (атомной, авиационной), обеспечить технологический прорыв и сформировать новый технологический базис. В целях предупреждения ЧС и снижения их последствий вырабатываются новые подходы к ведению транспортной деятельности.
Пример № 1. “Доступная Арктика”
Примером может служить трансфер лучших практик для строительства в Арктической зоне3 — проект ТВЭЛ ГК “Росатом”, получивший название “доступная Арктика”. В соответствии с основным принципом лучших практик осуществляется формализация этого уникального метода достижения наиболее эффективного результата: “Конструкция укрытий “доступная Арктика” на базе легких, светопрозрачных, большепролетных конструкций с пролетом до 150 м предназначена для создания защищенных территорий ОТИ, организации биоклиматических комплексов и транспортной инфраструктуры дорожных защитных климатических укрытий. Применение мембранной технологии, основанной на использовании пленкопакетов, позволяет получить гибкие, легкие и прочные съемные прозрачные конструкции, а хорошие показатели конструкции теплоизолирующего несущего основания обеспечивают высокие показатели тепловой защиты, исключающие растепление мерзлых грунтов. Эти проектные, технологические и конструктивные решения дают возможность создавать кластеры и агломерации из защищенных территорий, соединяемых транспортными тоннелями даже на неспокойном рельефе”.
Такие лучшие практики, адаптированные с использованием РО ТИМ для нужд транспортного комплекса, могут применяться на ОТИ не только в районах Крайнего Севера, но и в средней полосе, и на юге РФ, в том числе на новых территориях. Предлагаемые решения отличает высокий уровень транспортной компактности и мобильности, так как материалоемкость конструкций в среднем на 30% меньше по сравнению с классическими зданиями, что наилучшим образом соответствует требованиям транспортного комплекса. Они надежны и устойчивы к прогрессирующему обрушению в условиях деструктивных природных воздействий, АНВ, ударов БПЛА и ракет, результаты которых легко и быстро ликвидируются.
Пример № 2. Системы резервного и бесперебойного энергоснабжения на базе воздухонезависимых энергетических установок
Аналогично для комплектации объектов транспортной инфраструктуры, особенно их ситуационных центров, в условиях военных и террористических рисков большой интерес представляет собой трансфер лучших практик — технологий ТВЭЛ ГК “Росатом” при разработке с использованием РО ТИМ систем резервного и бесперебойного энергоснабжения на базе воздухонезависимых энергетических установок с источниками тока с высокой энергоемкостью на водородно-кислородных щелочных топливных элементах. Пятикратное снижение веса таких установок, двукратное снижение стоимости электроэнергии и попутное получение тепла являются решающими обстоятельствами при развертывании ОТИ в необжитых районах.
Преодоление барьеров
Анализ вышеописанных и подобных лучших практик показывает, как важно постоянно вести поиск концептуальных взаимосвязей между различными отраслями. При этом применение новых инструментов, подобных РО ТИМ, способствует преодолению основных барьеров, мешающих полноценной адаптации лучших практик к условиям функционирования ОТИ, среди которых:
- недостаток знаний о существующих в настоящий момент лучших практиках;
- недостаточный уровень мотивации сотрудников изменять что-либо к лучшему;
- отсутствие умений и навыков для того, чтобы реализовать лучшую практику в других, по отношению к первоначальным, условиях.
Роль единого безопасного технологического контура в развитии транспортной отрасли
Формируемый в результате применения РО ТИМ единый безопасный технологический контур отражает взаимосвязи между государственной научно-технологической политикой в сфере транспорта и других отраслях, документами стратегического планирования (стратегиями и программами), предприятиями и организациями транспортного комплекса, составляющими организационный каркас научно-технологической и практической деятельности. Единый безопасный технологический контур служит для управления научно-технологическим развитием и трансфером в практику транспортного комплекса безопасных решений. Риск-ориентированная технология информационного моделирования объекта транспортной инфраструктуры является основой для объединения проектных решений и мероприятий, направленных на обеспечение транспортной безопасности, защиты от военных, террористических угроз и несанкционированного вторжения. Единый безопасный технологический цифровой контур будет в ближайшем будущем задавать тон и формировать тренды информатизации в транспортной отрасли.
Проектные решения инженерно-технической укрепленности ОТИ, получаемые с помощью РО ТИМ, направлены на усиление конструктивных элементов ОТИ, его помещений и технических средств, обеспечивающих транспортную безопасность, защиту от угроз террористического характера и несанкционированного вторжения, в том числе инженерную укрепленность специальных помещений для хранения и работы со служебной информацией ограниченного доступа.
Усиление кадрового потенциала
Организационно-технологическую основу единого безопасного технологического цифрового контура представляет собой Отраслевой центр применения технологий информационного моделирования для транспортного комплекса, созданный на базе Института пути, строительства и сооружений (ИПСС РУТ (МИИТ)) и осуществляющий внедрение и развитие РО ТИМ, трансфер сквозных технологий и лучших практик. Отличительная черта центра — обеспечение транспортной безопасности, защиты от военных, террористических угроз и несанкционированного вторжения.
РО ТИМ как цифровая технология является инструментом формирования передовой инженерной школы в такой приоритетной высокотехнологичной отрасли, как транспорт. Для ее внедрения необходимы высококвалифицированные кадры, поэтому образовательный процесс включает в себя:
- обучение при помощи цифровых технологий;
- применение цифровых технологий в менеджменте образования слушателя и образовательного учреждения (для оценки степени освоения материала, компетенций, построения и корректировки индивидуальных траекторий в обучении, что очень эффективно в работе со стартапами на базе РО ТИМ);
- обучение цифровым технологиям для профессиональных целей.
С учетом требований качества и культуры безопасности учебный курс РО ТИМ для обеспечения транспортной безопасности, выполнения мероприятий и проектных решений по обеспечению защиты ОТИ от угроз террористического характера и несанкционированного вторжения формирует компетенции:
- ОПК-1 — “способен в процессе информационного моделирования ОТИ применять методы математики, теории управления и системного анализа”;
- ОПК-2 — “способен в процессе информационного моделирования ОТИ применять аналитические, вычислительные и системно-аналитические методы для решения прикладных задач системного анализа ОТИ”;
- ОПК-3, ОПК-4 — “способен в процессе информационного моделирования ОТИ применять методы системного анализа для решения прикладных проектно-конструкторских задач на всех этапах жизненного цикла ОТИ”.
Подготовка кадров для обслуживания транспортного комплекса является сложной задачей в силу своей масштабности и особой специфики. Она требует применения инновационных образовательных технологий. Специально созданные учебные курсы программ, интенсивных обучающих технологий и методик профессионального обучения для различных категорий обучающихся, с учетом специфики их будущей работы, разработка и изготовление комплекса учебных стендов для изучения основных принципов организации ОТИ и их ситуационных центров позволяют сформировать практико-ориентированный учебный комплекс для апробирования новых направлений профессионального обучения в области обслуживания систем ОТИ.
Развитие кадрового потенциала — это эффективный инструмент повышения обороноспособности страны в условиях санкций и СВО. Формирование в сфере транспорта единого безопасного технологического цифрового контура и подготовка высококвалифицированных кадров для его обслуживания и развития становятся основой для устойчивого развития с использованием инновационных инструментов, трансфера сквозных технологий и лучших практик. Такой подход призван оказать содействие федеральным органам исполнительной власти, органам государственной власти субъектов РФ и другим структурам государственного управления для формирования в РФ интеллектуальной и нормативно-правовой основы поддержки принятия решений в области стратегического управления устойчивым социально-экономическим развитием и укрепления национальной безопасности в мирное время и в мобилизационный период.
1 Лучшие практики — формализация уникальных методов и инструментов, принципов и действий, которые приводят к наиболее эффективному результату в одном месте, но могут быть эффективны и в другом.
2 Запроектная авария вызывается не учитываемыми для проектных аварий исходными событиями или дополнительными по сравнению с проектными авариями, отказами систем безопасности сверх единичного отказа, реализацией ошибочных решений персонала ОТИ.
Фото: pxhere.com
