Г.Д. Брусничкин
Ложные тревоги и человеческий фактор в системах мониторинга
В технической диагностике под мониторингом понимают непрерывный процесс наблюдения с целью сбора и анализа информации о значении диагностических параметров состояния объекта или процесса. Мониторинг основывается на обнаружении критичных факторов. Одним из показателей качества функционирования организационно-технических систем мониторинга за явлениями и процессами являются характеристики потока ложных тревог (ЛТ), влияние которых на безопасность определяется административным персоналом и техническими специалистами неоднозначно.
Степень ущерба от воздействия ЛТ оценивается в широком диапазоне – от отсутствия влияния на безопасность до полного отказа от выполнения задач мониторинга за опасными факторами. ЛТ присущи процессам наблюдения в живой природе, социальной среде и технической сфере. Под ЛТ понимают принятие ошибочного решения о наличии опасности по принятому критерию оценки принимае­мых сигналов человеком или техническим устройством при фактическом отсутствии опасности. С развитием теории обнаружения появилась возможность количественной оценки ЛТ.
Мониторингу подлежат различные классы проявления угроз объектам: Органы чувств человека, технические системы выявляют сигналы, несущие информацию об опасности, на фоне шумов (фоновых мешающих воздействий), которые всегда влияют на работу любых рецепторов и детекторов. Опасность по любому её физическому полю считается обнаруженной, если энергия, мощность или амплитуда сигнала превышает уровень аналогичного показателя стационарно воздействующего шума – некий порог срабатывания, определяемый по принятому критерию оценки соотношения сигнал/шум.
Процессы принятия решения об обнаружении опасности организационной структурой, человеком и автоматом формально схожи, хотя существенно отличаются используемыми алгоритмами обработки сигнала или информации, критериями принятия решения. Ещё более сложен процесс принятия решения организационной структурой, в которой формализация процессов крайне сложна в виду множества влияющих факторов. Поэтому в рамках статьи ограничимся только техническими системами мониторинга с различной степенью участия человека.
Для более раннего обнаружения опасности порог сигнал/шум стремятся уменьшить, однако, при этом возрастает вероятность ЛТ. Шумы различной природы, а также непреднамеренные и умышленные помехи в таких условиях чаще пре­вышают заниженный порог сигнал/шум, что ведет к росту числа ЛТ технических систем наблюдения. Для снижения числа ЛТ можно увеличить уровень порога срабатывания, но такая мера ведет к позднему обнаружению опасности и уменьшению вероятности её правильного обнаружения. Увеличивается число сигналов опасности, которое может быть пропущено со всеми неблагоприятными последствиями. Взаимное отношение ЛТ и правильных обнаружений опасности (атак, проникновений, возгораний, краж, аварий и т.д.) иллюстрируется графиками распределения их плотностей вероятности в зависимости от соотношения сигнал/шум (с/ш), представленных на рис.1.

Рис.1. График распределения плотностей вероятности ложных тревог (1) и правильного обнаружения опасности (цели и/или события) (2).
Значение показанного на графике порога с/шпор (рис.1) выбирается с учетом многих обстоятельств и может смещаться вправо и влево путем изменения условий обработки сигнала или информации для принятия решений. Площадь зоны под кривой правильного обнаружения (2) и левее линии порога с/шпор (вертикальная штриховка) определяет вероятность пропуска опасности, то есть невыполнения задачи наблюдения. Площадь зоны под кривой ЛТ (1) и правее линии порога обнаружения опасности (горизонтальная штриховка) определяет вероятность ЛТ.
Совокупность вероятностей ЛТ и пропуска опасности негативно влияет на процессы наблюдения, осуществляемые с целью обнаружения опасности. При пропуске опасности в процессе наблюдения уменьшается возможность защиты человека, объекта, территории из-за запоздалых защитных действий или мероприятий.
В случае ЛТ последствия так же негативны, так как ведут к: Существенными факторами мониторинга являются цена ошибки, величина потока сигналов тревог и интервал времени, необходимый для реагирования на сигнал опасности (обработка обнаруженных угроз). При возрастании числа посту­пающих истинных и ложных сигналов возможность реагирования на них определяется математическим аппаратом, описывающим работу систем массового обслуживания. Если сигнал истинной тревоги поступил первым и время реагирования на него не позволило отреагировать на пришедшую позже ЛТ, то никаких негативных последствий не наступает. Напротив, приход ЛТ может блокировать реагирование на последующий сигнал реальной опасности, обнаруженной в период реагирования на ЛТ, с соответствующими негативными последствиями.
Например, мобильная группа охранников убыла на объект, с которого поступила тревога, определенная с прибытием на объект как ЛТ, при этом мобильная группа не успевает блокировать правонарушителей, проникших несколько позже на другой объект из-за увеличения расстояния. Такая ситуация по своим результатам эквивалентна нарушению работы системы наблюдения. Вероятность отказов в реагировании может быть рас­считана с учетом временных параметров процесса реагирования и характеристик потоков истинных и ложных сигналов.
Высокая стоимость и значительное время реагирования на сигналы тревог и повышенная частота их поступления при отсутствии реальных опасностей особо учитываются человеком. При поступлении сигналов, не подтвержденных дополни­тельными признаками или сопутствующими обстоятельствами реальной опасно­сти, человек может отказаться от реагирования на ЛТ.
Например, ночью сработала автомобильная сигнализация. Владелец проявляет беспокойство, бежит и осматривает автомобиль. Вторая тревога с учетом предварительного опыта воспринимается спокойней. Третий, четвертый и последующие сигналы воспринимаются с досадой, десятый – с высокой вероятностью игнорируется. Эта ситуация эквивалентна прекращению мониторинга за факторами опасности, что существенно снижает безопасность, ведь после нескольких ЛТ может последовать сигнал реальной опасности, на который человек должным образом не отреагирует. Таких примеров во всех сферах деятельности человека множество – энергетика, транспорт, пожарная без­опасность и т.д.
Частые ЛТ дискредитируют человека-наблюдателя или техническую систему наблюдения. Для защиты от террористических актов в местах массового присутствия людей, например, вокзалах и аэропортах, установлены магнитные рамки, предназначенные для выявления проноса оружия и боеприпасов с металлическими поражающими элементами. Проходящие граждане имеют при себе ключи, телефоны, металлизированные предметы, которые инициируют работу сигнализации ворот, настройкой которых, по-видимому, всерьёз никто не занимается. Присутствущие рядом полицейские, иногда частные охранники, на эти сигналы не реагируют в виду очевидной причины срабатывания сигнализации. Эффективность такой защиты транспортных и иных объектов при немалых затратах. близка к нулю, это известно всем, в том числе, потенциальным террористам.
В этих условиях неконтролируемая ситуация исключает эффективное применение средств защиты, а затраты на наблюдателей или техническую систему только дополнительно увеличивают возможный ущерб. Таким образом, лучше не иметь на объекте работающую с большим числом ЛТ систему мониторинга, чем иметь таковую. Ошибки в любую сторону могут быть достаточны значимы. Например, в торговом комплексе не сработала пожарная сигнализация – сгорели помещения вместе с товаром, ложное срабатывание сигнализации – товар залит и испорчен системой водяного орошения. За счет ЛТ вероятность потери материальных средств возрастает.
Возникает вопрос, почему, устанавливая специальную техническую систему или организуя мониторинг, мы не всегда уменьшаем возможный ущерб, в чем причина большого числа ЛТ, ведущих к противоположным результатам наблюдения?
Технические системы мониторинга отличаются качеством проектирования и изготовления. Производители технических средств многими десятилетиями защищают право считать их изделия соответствующим современным техническим требованиям и борются с подделками, защищая созданную торговую марку. Естественно, что все затраты на создание качественного оборудования повышают его стоимость, поэтому при заявленных производителями одинаковых параметрах иногда не хочется переплачивать за известную торговую марку. Истинная цена определяется позже и превращается в расплату за выбор некачественного оборудования.
Качество монтажных и пуско-наладочных работ существенно влияет на функционирование технической системы. Ошибки в тактике размещения, точность уста­новки оборудования, качество соединения узлов и механизмов зависят от квалификации исполнителей и их ответственности. Технические вопросы впрямую зависят от человеческого фактора. Сдача технической системы с первого или К-го раза в большой степени зависит от понимания вопроса заказывающей стороны, подготовки и ответственности тех лиц, которые будут эксплуатировать оборудование.
Условия эксплуатации оказывают существенное влияние на технические системы, – окисление контактов и нарушение изоляции, изменение параметров электронных компонентов, износ механических узлов, мешающее воздействие электромагнитного излучения и многие другие факторы приводят к отказам и ЛТ. Поэтому вероятность возникновения проблем использования технических средств наблюдения связана с длительностью эксплуатации и качеством технического обслужива­ния, соблюдением сроков ремонтов и модернизации. Таким образом, человеческий фактор во многом дополняет качество функционирования технических средств и может быть причиной частого формирования ЛТ.
Трудности решения проблем ЛТ определены нечеткой регламентацией вопросов ответственности на местном уровне за итоги функционирования конкретной системы мониторинга, например, пожарной сигнализации. Законодатель так же не определил границы ответственности и во многих случаях нормативные требования заменил рекомендациями. Ведомство, курирующее эксплуатацию технической системы, требует предельных гарантий, исходя из возложенных на него функций. Разработчик системы, понимающий, что любая фильтрация сигналов снижает вероятность выполнения системой своего предназначения, реализует простейшие приемы защиты от ЛТ. Хозяйствующий субъект в этой ситуации оказывается скованным тисками противоречий нормативных требований и рекомендаций, предписаний надзорных органов, технических решений, кадровых и финансовых возможностей.
На практике возможности выявления и фильтрации ЛТ ограничены. Используемые методы основаны на простейших признаках, например, в пожарной сигнализации, – на генерации сигналов тревог двумя, рядом расположенными извещателями. В то же время дежурный персонал пользуется целым рядом дополнительных признаков – статистикой ЛТ, временным интервалом от предыдущего срабатывания сигнализации, фактов отказов в электропитании в течении до нескольких часов, перечнем недавно проводимых и проводящихся работ, состоянием объекта и иными признаками не сигнального характера.
Проблема защиты от ЛТ связана с обеспечением надежности технической системы мониторинга и ростом доверия к ней человека. Технические решения связаны как с разработкой более совершенных детекторов/извещателей с функциями самоконтроля и исключения ошибок, так и с разработкой программно-аппаратных средств фильтрации ЛТ.
Для систем мониторинга за угрозами актуальны многие задачи, например: Существенное снижение ожидаемых результатов обнаружения опасностей часто происходит в результате недостаточного профессионализма человека. С другой стороны, хозяйствующему субъекту невозможно быть одинаково компетентным во всех сферах деятельности, в том числе, технических вопросах безопасности. Ответственные за безопасность лица часто не в полной мере представляют возможности, техническое состояние и правила эксплуатации технических систем. При этом они психологически противятся техническому аудиту, который может отрицательно влиять на их авторитет.
Лучший выход – аутосорсинг, возложение экспертизы и решения организационно-технических вопросов на специализированную организацию. Ограниченный объем узкопрофильной экспертизы даже при высокой стоимости предоставляемых услуг может снизить общую стоимость привлечения специалистов необходимой квалификации в ответственные моменты времени. Аутосорсинг повышает общую стоимость выполняемых работ и должен планироваться при формировании бюджета по инициативе должностных лиц, ответственных за безопасность. Одновременно можно отметить неразвитость механизмов оценки профессионализма, сложность различения рекламных заявлений, часто вводящих в заблуждение, и реальных деловых качеств.
Вышеизложенное свидетельствует о том, что ЛТ являются серьезной помехой в работе систем мониторинга. Минимизация ложных тревог является сложной организационно-технической задачей и может решаться с использованием специальных программных и аппаратных средств. Их разработка и внедрение сопряжена с многоэтапным процессом математического моделирования, анализа и оптимизации по выбранным критериям. Количественная оценка влияния человека на функционирование организационно-технической системы мониторинга осуществляется че­рез показатели того или иного типа систем массового обслуживания и индивидуальные психологические показатели, рассчитываемые с применением математического аппарата теории принятия решений.
В общем случае решения задач мониторинга человеческий фактор в условиях адаптации к воздействию ложных тревог минимизирует расход всех видов ресурсов, тем самым, увеличивая возможности реагирования на потенциальные опасности. При отсутствии дополнительных признаков опасности человеческий фактор может полностью блокировать деятельность технической системы мониторинга опасностей и реагирования на них, тем самым, существенно снизить безопасность граждан, объектов и территорий.
Обоснованность влияния человека на обеспечение безопасности во многом определяется профессионализмом, личным и заимствованным опытом, степенью интеллекта, ответственности и работоспособности человека, а также условиями выявления угроз и реагирования на них. Внедрение программных и аппаратных средств минимизации (фильтрации) ложных тревог позволит снизить влияние человеческого фактора на функционирование системы мониторинга и повысить её эффективность.