Разработка и применение информационных технологий при размещении и хранении боеприпасов

НАУКА И ВОЕННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ № 2/2007, стр. 57-61

Разработка и применение информационных технологий при размещении и хранении боеприпасов

УДК 388.98

Н.И. ЛИСЕЙЧИКОВ,

главный научный сотрудник

Научно-исследовательского института

Вооруженных Сил Республики Беларусь,

доктор технических наук, доцент

А.В. ГОЛИК,

преподаватель кафедры устройства и эксплуатации РАВ

Военной академии Республики Беларусь

Имеется, по крайней мере, три группы причин, по которым проблема размещения и хранения боеприпасов имеет государственное значение, а ее состояние оказывает непосредственное влияние на уровень военной безопасности страны.

Масштабы, уровень проблемы. Боеприпасы являются составной частью системы вооружения и непосредственно предназначены для поражения целей и выполнения задач, способствующих их поражению или препятствующих действию противника. По принадлежности к видам вооруженных сил, родам войск различают инженерные, межвидовые (артиллерийские, минометные, гранатометные и др. выстрелы) боеприпасы, авиационные средства поражения. Межвидовые боеприпасы применяются во всех силовых министерствах, различных организациях и ведомствах. В данном случае имеет место ситуация: чем к большему количеству разнообразных объектов имеет отношение рассматриваемая проблема, тем большую научную ценность представляют результаты ее разрешения. Следовательно, указанная проблема имеет общегосударственное значение.

Особенности эксплуатации боеприпасов. По классификации ООН (Республика Беларусь присоединилась к Европейскому соглашению о международной дорожной перевозке опасных грузов в 1993 г.) боеприпасы относятся к наиболее опасным грузам класса 1 [1]. Они характеризуются:

повышенным уровнем пожаровзрывоопасности;

сложностью конструкции и технологии производства изделий одноразового применения;

высоким расходом при ведении боевых действий;

непосредственным влиянием на боеспособность войск;

наличием при эксплуатации специального технического средства - тары.

Поэтому организация эксплуатации опасных грузов класса 1 требует обоснования и принятия специальных мероприятий по обеспечению безопасности не только боеприпасов и взрывчатых веществ (ВВ), но безопасности, живучести объектов, на которых они размещаются на хранение [2-4].

Военно-политические, экономические, социальные и экологические аспекты проблемы

По опыту войн, военных конфликтов (например, операция НАТО против Югославии, 1998 г.) места хранения боеприпасов являются приоритетными объектами поражения.

Для размещения и хранения запасов боеприпасов требуются значительные материально-технические ресурсы.

Мировая практика показывает, что интенсивность чрезвычайных ситуаций в местах хранения взрывчатых материалов (в том числе и боеприпасов) не снижается, а возможные последствия и размеры ущерба имеют тенденцию возрастания их масштабов. В то же время наличие ряда норм, правил и требований нормативно-технической документации, различных ресурсных ограничений, большого количества номенклатуры и объемов боеприпасов ведут к тому, что размещение их в местах хранения может быть выполнено различными способами (вариантами) укладки. Поэтому одной из актуальных задач, являющихся составной частью отмеченной проблемы, является поиск и обоснование наилучших вариантов укладки (размещения) боеприпасов на хранение. Область возможного применения и прикладная значимость указанной задачи определяются целями, которые могут быть достигнуты при ее решении:

минимизация стоимости боеприпасов, размещаемых на открытых площадках (самый неэкономичный способ хранения);

обоснование объемов и номенклатуры боеприпасов, укладываемых в хранилища;

минимизация количества хранилищ для размещения установленных объемов и номенклатуры боеприпасов;

обеспечение рассредоточения каждой номенклатуры боеприпасов при укладке их на хранение;

рациональное разбиение объемов боеприпасов любой номенклатуры на партии.

Поиск наилучших вариантов укладки боеприпасов на хранение в значительной мере осложняется наличием:

различных комбинаций имеющихся мест хранения (укладки): одно хранилище, множество хранилищ на одном объекте хранения, множество объектов хранения;

значительного количества номенклатуры (более 100) и правил совместимости разрядов (для артиллерийских боеприпасов 12) боеприпасов;

различных типов мест хранения: кирпичные, полуподземные, подземные, арочные, площадки открытого хранения, характеристики которых отличаются друг от друга (площадь, нагрузка на пол, высота и др.).

В результате размерность решаемой задачи может оказаться очень высокой. На практике размещение боеприпасов на хранение выполняется на основе опыта и интуиции с безусловным соблюдений требований нормативно-технической документации, что ведет к их укладке в местах хранения не лучшим образом. Рассматриваемая задача требует строго научного подхода и решения. Объективные предпосылки ее решения: разработка и применение соответствующих информационных технологий.

Информационные технологии при размещении боеприпасов на хранение

Под информационными технологиями понимаются процессы, методы поиска, сбора, хранения, обработки, представления, распространения информации и способы осуществления таких процессов и методов [5, 6]. В целом применение информационных технологий позволит обосновывать варианты размещения боеприпасов на хранение с максимально возможной эффективностью. В итоге обеспечивается:

повышение безопасности и уровня живучести рассматриваемых объектов;

рациональный расход всех видов имеющихся ресурсов;

рациональное рассредоточение любой номенклатуры боеприпасов в местах хранения за счет перераспределения имеющихся объемов боеприпасов.

Ввиду прикладной значимости задачи, ее алгоритмической сложности, а также высокой трудоемкости разработки конечного продукта при ее решении сформулирован и учитывался ряд требований:

ориентация исходной задачи на конечного пользователя с обеспечением максимального удобства при использовании полученных результатов;

подробная содержательная постановка задачи и ее физическая интерпретация;

формулировка и формализация исходной задачи в наиболее общем виде;

обоснование требуемой входной информации, ее объемов и форм представления;

проверка полученных результатов на конкретных прикладных задачах.

Рассмотрим общую постановку задачи размещения боеприпасов на хранение, исходные данные, ограничения и требования нормативно-технической документации, которые должны учитываться на практике [7].

Содержательная постановка задачи. На базе имеются хранилища различного типа, в которые необходимо разместить на хранение боеприпасы различной номенклатуры. По каждой номенклатуре объем имеющихся запасов установлен. Для обеспечения живучести боеприпасы каждой номенклатуры должны располагаться в нескольких местах хранения. При этом установлен минимальный объем боеприпасов каждой номенклатуры, который может располагаться на хранение в том или ином хранилище. Совместимость различной номенклатуры боеприпасов при хранении в одном хранилище задана руководящими документами, а возможность их размещения в каждом из хранилищ определяется их конструктивными особенностями. Установлены: стоимость, масса взрывчатого вещества, габаритные размеры тары, брутто, а также допустимая высота штабелей для всей номенклатуры боеприпасов. Для каждого из хранилищ известны его характеристики:

площадь хранилища для укладки боеприпасов с учетом необходимой ширины рабочих, смотровых проходов;

допустимая загрузка по ВВ;

нагрузка на пол (указывается в паспорте места хранения).

Требования нормативно-технической документации.

1. Укладка боеприпасов в одном месте хранения должна выполняться с учетом правил совместного размещения разрядов боеприпасов.

2. В зависимости от степени взрывоопасное™ той или иной номенклатуры боеприпасов ограничивается высота их штабеля. При этом высота обвалования или крыши хранилища должна превышать не менее чем на 0,5 м высоту штабеля боеприпасов.

3. Загрузка по ВВ каждого места хранения устанавливается в количестве, не превышающем 240 тонн, если они размещаются на установленных расстояниях.

Определить количество боеприпасов каждой номенклатуры, располагаемых на хранение в каждом хранилище таким образом, чтобы общая стоимость боеприпасов, располагаемых на площадках открытого хранения, была бы минимально возможной. При этом все имеющиеся ограничения и требования должны быть выполнены.

Формализация задачи размещения боеприпасов на хранение. Пусть количество имеющихся хранилищ равно N. Допустимую загрузку z-го хранилища по ВВ, его площадь и значение максимальной нагрузки на пол обозначим соответственно Разработка и применение информационных технологий при размещении и хранении боеприпасов Разработка и применение информационных технологий при размещении и хранении боеприпасов Запасы, допустимая высота штабеля боеприпасов i-й номенклатуры и максимально возможная высота штабеля боеприпасов для z-го места хранения составляют соответственно Разработка и применение информационных технологий при размещении и хранении боеприпасов, где т - количество номенклатуры боеприпасов. За условную единицу боеприпасов i-й номенклатуры, размещаемых на хранение, примем их количество, которое находится в одной штатной таре. Значения Разработка и применение информационных технологий при размещении и хранении боеприпасовРазработка и применение информационных технологий при размещении и хранении боеприпасов задают стоимость одной условной единицы боеприпасов i-й номенклатуры, площадь, требуемую для её размещения, высоту, массу ВВ, содержащегося в ней, и ее вес соответственно. Минимальное количество усл. ед. боеприпасов, которые можно расположить в стопку в z-м месте хранения определяется по формуле

Разработка и применение информационных технологий при размещении и хранении боеприпасов

Переменная Разработка и применение информационных технологий при размещении и хранении боеприпасов определяет количество стопок боеприпасов i-й номенклатуры, которые будут располагаться на хранение в z-м хранилище, Разработка и применение информационных технологий при размещении и хранении боеприпасов Введем коэффициенты Разработка и применение информационных технологий при размещении и хранении боеприпасов устанавливающие требования к рассредоточению боеприпасов каждой номенклатуры по местам хранения. Минимальный объем боеприпасов i-й номенклатуры, размещаемый в i-м хранилище, должен быть не менее Разработка и применение информационных технологий при размещении и хранении боеприпасов Причем Разработка и применение информационных технологий при размещении и хранении боеприпасов

Совместимость номенклатуры боеприпасов при хранении в одном хранилище задается матрицей Разработка и применение информационных технологий при размещении и хранении боеприпасов. Если i-я номенклатура боеприпасов допускается к хранению совместно c j-й номенклатурой, то Разработка и применение информационных технологий при размещении и хранении боеприпасов элемент матрицы равен 1, и 0 - в противном случае.

Возможность размещения боеприпасов i-й номенклатуры на хранение в z-м хранилище, исходя из его конструкции, определяется коэффициентами Разработка и применение информационных технологий при размещении и хранении боеприпасов Если i-я номенклатура боеприпасов допускается к хранению в z-м хранилище, то Разработка и применение информационных технологий при размещении и хранении боеприпасов в обратном случае Разработка и применение информационных технологий при размещении и хранении боеприпасов

Далее введем булевы переменные Разработка и применение информационных технологий при размещении и хранении боеприпасов, равные 1, если i-й вид боеприпасов размещается в z-м хранилище, и Разработка и применение информационных технологий при размещении и хранении боеприпасовРазработка и применение информационных технологий при размещении и хранении боеприпасов в противном случае.

Ограничения задачи.

1. Условие не превышения максимально допустимой загрузки по ВВ z-го хранилища

Разработка и применение информационных технологий при размещении и хранении боеприпасов

2. Учет свободной площади в z-м хранилище, позволяющей разместить боеприпасы,

Разработка и применение информационных технологий при размещении и хранении боеприпасов

3. Исключение случаев размещения в одном хранилище мелких партий боеприпасов той или иной номенклатуры

Разработка и применение информационных технологий при размещении и хранении боеприпасов

4. Требование рассредоточения боеприпасов i-й номенклатуры

Разработка и применение информационных технологий при размещении и хранении боеприпасов

5. Учет имеющихся запасов боеприпасов: распределяемое количество боеприпасов не может быть больше их имеющихся запасов

Разработка и применение информационных технологий при размещении и хранении боеприпасов

6. Ограничение высоты штабеля боеприпасов с учетом её допустимого значения, высоты места хранения и допустимой нагрузки на пол в хранилище

Разработка и применение информационных технологий при размещении и хранении боеприпасов

7. Учет совместимости номенклатуры боеприпасов при размещении их на хранение,

Разработка и применение информационных технологий при размещении и хранении боеприпасов

Стоимость располагаемых на хранение боеприпасов учитывается выражением

Разработка и применение информационных технологий при размещении и хранении боеприпасов

Математическая модель имеет вид

Разработка и применение информационных технологий при размещении и хранении боеприпасов

Информационное обеспечение задачи (1) выполняется в виде блоков входной информации, условно подразделяемой на постоянную и переменную.

Разработка и применение информационных технологий при размещении и хранении боеприпасов

Название блоков входной информации. Боеприпасы. Места размещения боеприпасов. Требования нормативно-технической документации. Дополнительные ограничения (условия) по размещению боеприпасов.

Боеприпасы. Постоянная информация. Номенклатура, разряд боеприпасов, габариты тары, масса в таре ВВ, порохового заряда (ПЗ) (таблица 1).

Переменная информация о боеприпасах (таблица 2). Минимальное число усл. ед. боеприпасов в одном месте хранения. Минимальное количество мест для размещения. Стоимость усл. ед. боеприпасов. Размещаемые запасы.

Места размещения боеприпасов. Постоянная информация для мест хранения отсутствует, форма представления переменной входной информации приведена в таблице 3.

Требования нормативно-технической документации (постоянная информация).

1. Допустимая загрузка одного места хранения по ВВ (не должна превышать допустимую величину) (6-й столбец таблицы 2).

2. Установленная высота штабеля для каждой номенклатуры боеприпасов (9-й столбец таблицы 1).

3. Требования по совместимости разрядов боеприпасов [8, 9] представляются в виде таблицы 4. Элементы таблицы определяются следующим образом: если i-й разряд боеприпасов совместим для размещения на хранение j-м разрядом, то элемент таблицы Разработка и применение информационных технологий при размещении и хранении боеприпасов и 0 в противном случае. Понятно, что все элементы Разработка и применение информационных технологий при размещении и хранении боеприпасов при i = j равны 1.

4. Возможности размещения разрядов боеприпасов на хранение в различных местах хранения (хранилищах). Указанная информация представляется в виде таблицы 5. Если в i-м типе места хранения боеприпасов может быть размещен j-й разряд боеприпасов, то соответствующий элемент таблицы Разработка и применение информационных технологий при размещении и хранении боеприпасов и 0 в противном случае.

Дополнительные ограничения по размещению боеприпасов (переменная информация).

1. Установление минимальных объемов боеприпасов, размещаемых в одном месте хранения (2-й столбец таблицы 2).

Разработка и применение информационных технологий при размещении и хранении боеприпасов

Разработка и применение информационных технологий при размещении и хранении боеприпасов

Разработка и применение информационных технологий при размещении и хранении боеприпасов

Разработка и применение информационных технологий при размещении и хранении боеприпасов

2. Установление минимального числа хранилищ для рассредоточения боеприпасов каждой номенклатуры (3-й столбец таблицы 2).

3. Обоснование высоты каждого штабеля боеприпасов с учетом как допустимой высоты для каждой из номенклатуры боеприпасов (9-й столбец таблицы 1), так и допустимой нагрузки на покрытие места хранения (7-й столбец таблицы 3).

Практическая проверка полученных результатов

Проверку исходных теоретических положений, возможностей, а также некоторые особенности модели (1) рассмотрим ниже на конкретной прикладной задаче, взятой из реальной практики. Выбор задачи ограничивался только исходными данными, которые должны были обеспечить возможность ее решения с помощью модели (1) на обычной ПЭВМ.

Исходную информацию представим в виде, обеспечивающем однозначную трактовку физической сущности рассматриваемой задачи и позволяющем выполнить сравнительный анализ эффективности имеющегося (исходного) и предлагаемого вариантов размещения боеприпасов на хранение. Взята исходная укладка боеприпасов на хранение при наличии 25 хранилищ и количестве их номенклатуры, равной 58. Размерность задачи в этой ситуации (даже без учета правил совместимости разрядов боеприпасов) определяется числом хранилищ и количеством номенклатуры боеприпасов, т.е. число переменных N=25*58= 1450. Однако стандартная программа EXCEL - надстройка - «поиск решения», может работать не более чем с 200 переменными. В то же время особенностью и безусловным достоинством исходной задачи (1) является возможность ее декомпозиции, как по количеству рассматриваемых хранилищ, так и по номенклатуре боеприпасов. При этом получаемая частная задача имеет более низкую размерность по сравнению с исходной, а эффективность частного искомого варианта будет нижней оценкой искомого исходного варианта размещения боеприпасов на хранение. Это объясняется тем, что к исходной задаче (1) всегда можно предъявить более жесткие требования, связанные с количеством хранилищ и номенклатурой перераспределяемых боеприпасов. В данном случае декомпозиция исходной задачи была выполнена путем сокращения: мест хранения до 9-и, для 5-и из которых имеет место превышение загрузки по ВВ, 4 же другие являются наименее загруженными, а количества номенклатуры боеприпасов - до 22-х. Причем все разряды боеприпасов совместимы между собой и могут храниться в любом из мест хранения. Требования по рассредоточению номенклатуры боеприпасов не предъявлялись.

Предлагаемый вариант размещения боеприпасов рассчитан в среде MS EXCEL с помощью надстройки «поиск решения». Время решения рассматриваемой задачи на ПЭВМ Pentium-4 (1500 Мгц, ОЗУ 256 Mb) составило около 8 часов. Полученные результаты и сравнительный анализ эффективности существующего и предлагаемого варианта размещения боеприпасов по местам хранения (таблица 6) приводит к важным практическим выводам:

1. Полученные результаты позволили получить оценки возможного эффекта. Относительный эффект: возможное улучшение степени загрузки по ВВ для исходной укладки боеприпасов составляет 1114 268 кг, а для предлагаемой укладки боеприпасов всего516 389 кг. Полученный эффект превышает 45%.

2. Абсолютный эффект: снижение нарушения загрузки мест хранения по ВВ. Наихудшее значение превышения загрузки по ВВ для одного места хранения в предлагаемом и существующем варианте соответственно составило 51 368 кг (№ 45), 179 339 кг (№ 15) (эффект 28%). Достигнутое снижение превышения загрузки по ВВ для всех 9-и мест хранения составило около 40%.

3. В предлагаемой укладке боеприпасов только в одном из трех мест хранения, имеющих величину допустимой максимальной загрузки по ВВ 240 т, было достигнуто её предельное значение. Это место № 40, имеющее самую большую площадь. Данный факт показывает, что для обеспечения загрузки места хранения боеприпасами, снаряженными ВВ в количестве 240 т, его площадь должна превосходить размеры существующих на сегодняшний день хранилищ, ПОХ. Следовательно, одним из направлений увеличения объема запасов боеприпасов на арсеналах, баз и складах может быть расширение площади существующих мест хранения.

4. В случае усложнения задачи (1), возрастания ее размерности величина получаемого эффекта будет возрастать. Это обуславливается также и тем обстоятельством, что вероятность укладки боеприпасов на хранение рациональным способом в этом случае без строгого научного обоснования резко снижается.

5. К отдельным недостаткам предлагаемого способа улучшения состояния размещения и организации хранения боеприпасов следует отнести высокую трудоемкость изменения их имеющейся укладки на арсеналах, базах и складах.

6. Формальная сложность задачи (1) влечет необходимость привлечения наукоёмких компьютерных технологий, в том числе на базе мультипроцессорных вычислительных систем [10]. Это позволит при необходимости выполнять укладку боеприпасов на хранение оптимальным образом в масштабах не только множества хранилищ на одном объекте хранения, но и при наличии множества соответствующих объектов хранения.

Разработка и применение информационных технологий при размещении и хранении боеприпасов

Полученные результаты обладают достаточной степенью общности. Они могут быть использованы при оптимизации укладки как артиллерийских боеприпасов, так и, например, инженерных боеприпасов, авиационных средств поражения.

ЛИТЕРАТУРА

1. Перевозка опасных грузов автомобильным транспортом/ сост. И.И. Карбанович и др. - изд. 2-е, дополненное и исправленное. - Мн.: Экспедитор: Юнипак, 2005. - 518с.

2. Плющ А.А., Шкурко М.Д. Основы устройства, службы и безопасной жизнедеятельности баз боеприпасов: Учебник. - Пенза: ПАЛИ, 2004.-250 с.

3. Плющ А.А. Эксплуатация боеприпасов. - Пенза: МО РФ, 2004. - 291 с.

4. Романенко Б.Т. и др. Основы обеспечения безопасности артиллерийских арсеналов, баз и складов боеприпасов. - Пенза: ПАЛИ, 2000. - 130 с.

5. Федеральный закон Российской Федерации 2006 года № 149 «Об информации, информационных технологиях и о защите информации».

6. ГОСТ 34.003-90. Информационные технологии, комплекс стандартов и руководящих документов на автоматизированные системы. - М., 1991.

7. Лисейчиков Н. И. Основы оптимизации процессов технического обеспечения войск. - Минск: ВА РБ, 2002. - 299 с.

8. Инструкция заведующему хранилищами с боеприпасами: утв. приказом заместителя министра обороны по вооружению - начальника вооружения Вооруженных Сил Республики Беларусь от 10 декабря 1999 года №217. - Мн.: Министерство обороны Республики Беларусь, 1999. - 128 с.

9. Руководство по хранению боеприпасов на арсеналах, базах и складах. - М.: МО СССР, 1987. - 412 с.

10. Разработать и внедрить комплекс математических моделей, методов и программных средств для поддержки принятия решений при обеспечении живучести арсеналов, баз и складов при хранении опасных грузов класса 1 (боеприпасов и взрывчатых веществ): отчет о НИР «ТРИАДА» (заключ.) / ТУ «НИИ ВС РБ». - Мн., 2006. - 94с. - № ГР 2006156.


Для комментирования необходимо зарегистрироваться на сайте

  • <a href="http://www.instaforex.com/ru/?x=NKX" data-mce-href="http://www.instaforex.com/ru/?x=NKX">InstaForex</a>
  • share4you сервис для новичков и профессионалов
  • Animation
  • На развитие сайта

    нам необходимо оплачивать отдельные сервера для хранения такого объема информации