CC BY
157
УДК 614.8.084
Л.А. Шевченко, А.Н. Поздняков
АЛГОРИМТ ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ОХРАНОЙ ТРУДА И ПРОМЫШЛЕННОЙ БЕЗОПАСНОСТЬЮ НА ОПАСНЫХ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ОБЪЕКТАХ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКИ НА ПРИМЕРЕ ОАО «ЮЖНО-КУЗБАССКАЯ ГРЭС»
Объектом исследования является процесс управления природно-техногенной безопасностью в масштабе тепловой электростанции и методический аппарат поддержки принимаемых решений на указанном уровне управления. Предмет исследования - системы управления охраной труда и промышленной безопасностью (СУОТ и ПБ) на примере ОАО «Южно-Кузбасская ГРЭС» (ОАО «ЮК ГРЭС»).
Под вариантом сценария возникновения несчастных случаев, аварий, инцидентов и экологических нарушений будем понимать различное сочетание причин, места, времени и масштаба указанных событий, а под вариантом сценария протекания несчастных случаев, аварий, инцидентов и экологических нарушений - диапазоны возможных значений вероятности появления пострадавших, человеческих жертв и материального ущерба. В соответствии с наборами вариантов сценариев возникновения и протекания несчастных случаев, аварий, инцидентов и экологических нарушений необходимо разрабатывать набор вариантов предупредительных мероприятий и набор вариантов их ликвидации. Под вариантом предупредительных мероприятий будем понимать совокупность времени, места, видов мер предупреждения, сил и средств и всех видов обеспечения их действий. Под вариантом ликвидации несчастных случаев, аварий, инцидентов и экологических нарушений будем понимать совокупность времени, места, видов мероприятий ликвидации, а также сил и средств, всех видов обеспечения их действий.
Допущения и предпосылки: объем ресурсов всех видов ограничен и отражается через объем финансирования СУОТ и ПБ, зависимость комплексного риска для персонала и населения, проживающего на территории, попадающей в результате аварии в зону поражения, от объема финансирования СУОТ и ПБ представляет собой гиперболическую функцию, асимптотически стремящуюся к нулю.
Блок-схема алгоритма методики оценки эффективности СУОТ и ПБ на химически опасных производственных объектах электроэнергетики представлена на рис. 1.
Проведем описание блок-схемы алгоритма методики:
1) создание базы данных об авариях, инцидентах, несчастных случаях и экологическом ущербе в ОАО «ЮК ГРЭС» за последние 10 лет, а также
на аналогичных энергообъектах. Данные по травматизму и повреждаемости оборудования в ОАО «ЮК ГРЭС» представлены в [1-2];
2) разработка полного набора сценариев аварий, инцидентов, несчастных случаев и экологических нарушений в ОАО «ЮК ГРЭС», а также сценариев действий СУОТ и ПБ по их предупреждению и ликвидации. Полный набор сценариев аварий, инцидентов, несчастных случаев и экологических нарушений разрабатывается на основании имеющейся статистики, индивидуальных особенностей и технологии производства тепловой и электрической энергии. Конкретные наиболее опасные сценарии возникновения аварий в ОАО «ЮК ГРЭС» представлены в [3];
3) разработка декларации промышленной
безопасности опасных производственных объектов (ОПО) ОАО «ЮК ГРЭС». Оформление указанной декларации включает: всестороннюю
оценку риска аварий и связанных с ней угроз; анализ достаточности принятых мер по предупреждению аварий, обеспечению готовности организации к эксплуатации ОПО в соответствии с требованиями промышленной безопасности, а также к локализации и ликвидации последствий аварии на ОПО; разработку мероприятий, направленных на снижение масштаба последствий аварии и размера ущерба, нанесенного в случае аварии на ОПО;
4) обобщение и формализация информации о фактическом экономическом ущербе от аварий, инцидентов, несчастных случаев и экологических нарушений из имеющейся базы данных в табличном и (или) графическом виде [1-2];
5) обобщение и формализация информации о предотвращенном экономическом ущербе от аварий, инцидентов, несчастных случаев и экологических нарушений из декларации промышленной безопасности ОПО ОАО «ЮК ГРЭС». Проведение ретроспективного (за прошедшие периоды времени) и перспективного (за будущие периоды времени) перерасчета предотвращенного экономического ущерба в табличном и (или) графическом виде с учетом среднего процента износа оборудования [3];
6) проведение линейного и (или) нелинейного регрессионного анализа для получения эмпирических зависимостей количества негативных событий (аварий, инцидентов, несчастных случаев и экологических нарушений) от годовых затрат на их предотвращение.
Создание базы данных об авариях, инцидентах, несчастных случаях и экологическом ущербе на энерге-_______________________________________тических предприятиях________________________________________
Разработка полного набора сценариев аварий, инцидентов, несчастных случаев и экологических нару-_______________________________шений на энергетических предприятиях__________________________________
Разработка декларации промышленной безопасности
Обобщение и формализация информации о фактическом экономическом ущербе от аварий, инцидентов, ___________несчастных случаев и экологических нарушений на энергетических предприятиях_______________
Обобщение и формализация информации о предотвращенном экономическом ущербе от аварий, инци-______дентов, несчастных случаев и экологических нарушений на энергетических предприятиях_____
Получение эмпирических зависимостей количества негативных событий (аварий, инцидентов, несчаст-__________ных случаев и экологических нарушений) от годовых затрат на их предотвращение_________
Получение эмпирических зависимостей динамики колебания негативных событий (аварий, инцидентов, ____________________________несчастных случаев и экологических нарушений)___________________________
Получение эмпирической зависимости суммарного экономического ущерба от аварий, инцидентов, ______несчастных случаев и экологических нарушений от годовых затрат на их предотвращение
Получение эмпирической зависимости комплексного риска от годовых затрат на предотвращение ава_________________рий, инцидентов, несчастных случаев и экологических нарушений__________________
Расчет коэффициентов Кнс, Кав., Кэкол. и К с оценкой результативности ИСМ
Расчет показателей Пнс, Пав., Пэкол. и П и оценка экономической эффективности СУОТ и ПБ
Разработка предупреждающих мероприятий по результатам оценки результативности и экономической _____________________________________эффективности СУОТ и ПБ_________________________________________
1_
Реализация предупреждающих мероприятий по результатам оценки результативности и экономической _____________________________________эффективности СУОТ и ПБ__________________________________________
Рис. 1. - Блок-схема алгоритма методики оценки эффективности СУОТ и ПБ на химически опасных
производственных объектах электроэнергетики
В целях оптимизации затрат на мероприятия по охране труда в ОАО «ЮК ГРЭС» по годовым данным за 2000-2010 гг. [1] выполним линеаризующие преобразования и методом наименьших квадратов [4] получим эмпирическую зависимость количества несчастных случаев Ынс в ОАО «ЮК ГРЭС» от суммарных затрат на мероприятия по охране труда за год Зот, в млн. руб., которая имеет вид:
Инс = 0,985 + 4.31/3«,, (1)
Коэффициент парной корреляции = 0,676, коэффициент детерминации = 45,7%.
Проверку выполняем сравнением расчётного значения с табличным при выбранном уровне значимости а [4]. В нашем случае расчетное значение 2,14 > гтабл. 005;10 = 0,576. Значимость коэффициента парной корреляции оцениваем также с помощью /-критерия Стьюдента [4]. В нашем случае расчетное значение 2,750 >
£табл. 0,05;9 = 2,26. Таким образом, гипотеза о статистической значимости выборочного коэффициента корреляции подтверждается. Зависимость (1 ) представлена на рисунке 2.
Указанная зависимость позволяет решать задачу определения годового уровня финансирования мероприятий по охране труда в ОАО «ЮК ГРЭС», исходя из допустимого уровня травматизма. Формула (1) также решает обратную задачу: в зависимости от годового уровня финансирования мероприятий по охране труда определить прогнозируемый уровень травматизма.
В целях оптимизации затрат на мероприятия
по предотвращению аварий и инцидентов в ОАО «ЮК ГРЭС» по годовым данным за 2000-2010 гг. [2] выполним линеаризующие преобразования и методом наименьших квадратов [4] получим эмпирическую зависимость количества инцидентов Минц. от суммарных затрат на мероприятия по предотвращению аварий и инцидентов за год Зав., в млн. руб., которая имеет вид:
Кщ= Зж./(0,113 Зав - 19,04),
(2)
Коэффициент парной корреляции = 0,900, коэффициент детерминации = 81,0%. Проверку выполняем сравнением расчётного значения
с табличным при выбранном уровне значимости а [4]. В нашем случае расчетное значение 2,85
> гтабл. 0,05;10 = 0,576. Значимость коэффициента парной корреляции оцениваем также с помощью /-критерия Стьюдента [4]. В нашем случае расчетное значение 6,19 > £табл. 005;9 = 2,26. Таким образом, гипотеза о статистической значимости выборочного коэффициента корреляции подтверждается. Зависимость (2) представлена на рис.3.
Указанная зависимость позволяет решать задачу определения годового уровня финансирования мероприятий по предотвращению аварий и инцидентов в ОАО «ЮК ГРЭС», исходя из допустимого уровня повреждаемости оборудования. Формула (2) также решает обратную задачу: в зависимости от годового уровня финансирования мероприятий по предотвращению аварий и инцидентов определить прогнозируемый уровень по-
вреждаемости оборудования.
7) проведение линейного и (или) нелинейного регрессионного анализа для получения эмпирических зависимостей динамики колебания негативных событий (аварий, инцидентов, несчастных случаев и экологических нарушений) за календарные годы в целях прогнозирования результативности и экономической эффективности СУОТ и ПБ в будущих периодах.
В целях перспективного планирования и оценки уровня травматизма в ОАО «ЮК ГРЭС» в
вид:
^инц. = 3,817 * 106 - 3810,8Т + 0,951Т2, (4)
Корреляционное отношение ^ = 0,913, индекс детерминации й = 83,3%, что позволяет сделать вывод о наличии значительной функциональной связи зависимости (4). Зависимость (4) представлена на рис. 5 с интерполяцией до 2015 г.
8) проведение линейного и (или) нелинейного регрессионного анализа для получения эмпирической зависимости суммарного экономического ущерба от аварий, инцидентов, несчастных случа-
Рис. 2. Эмпирическая зависимость числа несчастных случаев Мнс от Зот, в млн. руб. в ОАО «ЮКГРЭС»
Рис. 3. Эмпирическая зависимость количества инцидентов Минц. от Зав., в млн. руб. в ОАО «ЮК
ГРЭС».
будущих периодах методом нелинейной корреляции [4] получена динамика колебания несчастных случаев Мнс в зависимости от текущего года (2000 г. < Т < 2010 г.), которая имеет вид:
Мнс = 492249,6 - 490,9Т + 0,1224Т2, (3) Корреляционное отношение ^ = 0,894, индекс детерминации й = 79,9%, что позволяет сделать вывод о наличии значительной функциональной связи зависимости (3). Зависимость (3) представлена на рис. 4. с интерполяцией до 2015 г.
В целях перспективного планирования и оценки уровня повреждаемости оборудования в ОАО «ЮК ГРЭС» в будущих периодах методом нелинейной корреляции [4] получена динамика колебания инцидентов Минц. в зависимости от текущего года (2000 г. < Т < 2010 г.), которая имеет
ев и экологических нарушений от годовых затрат на их предотвращение.
В целях оптимизации экономического ущерба от несчастных случаев, аварий и инцидентов в ОАО «ЮК ГРЭС» по годовым данным за 20002010 гг. [1-2] выполним линеаризующие преобразования и методом наименьших квадратов [4] получим эмпирическую зависимость суммарного фактического ущерба от аварий, инцидентов, несчастных случаев факт. от суммарных затрат на мероприятия по предотвращению аварий, инцидентов, несчастных случаев З^ , в млн. руб., которая имеет вид:
У2 факт. = З^/(0,845 * З2 - 194,5), (5)
Коэффициент парной корреляции гуж =0,791, коэффициент детерминации ^уж = 62,6%. Про-
верку выполняем сравнением расчётного значения
с табличным при выбранном уровне значимости а [4]. В нашем случае расчетное значение 2,50
> гтабл. о,о5;1о = 0,576. Значимость коэффициента парной корреляции оцениваем также с помощью /-критерия Стьюдента [4]. В нашем случае расчетное значение 3,88 > £табл. 005;9 = 2,26. Таким образом, гипотеза о статистической значимости выборочного коэффициента корреляции гуж подтверждается. Зависимость (5) представлена на рис. 6.
Указанная зависимость позволяет решать задачу определения годового уровня финансирования мероприятий по предотвращению несчастных случаев, аварий и инцидентов в ОАО «ЮК ГРЭС», исходя из допустимого уровня экономиче-
плексного коэффициента предотвращения аварий, инцидентов, несчастных случаев и экологического ущерба (К) (по формуле (4), приведенной в [5]).
11) расчет показателей экономической эффективности СУОТ и ПБ по предотвращению: несчастных случаев (Пнс), аварий и инцидентов (Пав), экологического ущерба (Пэкол.) (по формулам (8), (9), (10), приведенным в [5]). Расчет комплексного показателя экономической эффективности СУОТ и ПБ по предотвращению аварий, инцидентов, несчастных случаев и экологического ущерба (П) (по формуле (11), приведенной в [5]).
12) разработка предупреждающих мероприятий по результатам оценки результативности и экономической эффективности СУОТ и ПБ;
13) реализация предупреждающих мероприя-
Рис. 4. - Эмпирическая зависимость динамики колебания Ынс от текущего года в ОАО «ЮКГРЭС»
Рис. 5. Эмпирическая зависимость динамики колебания Мимц. от текущего года в ОАО «ЮКГРЭС»
ского ущерба. Формула (5) также решает обратную задачу: в зависимости от годового уровня финансирования мероприятий по предотвращению несчастных случаев, аварий и инцидентов определить прогнозируемый уровень экономического ущерба.
9) проведение линейного и (или) нелинейного регрессионного анализа для получения эмпирической зависимости комплексного риска от годовых затрат на предотвращение аварий, инцидентов, несчастных случаев и экологических нарушений в целях количественной оценки и нормирования риска;
10) расчет коэффициентов предотвращения: несчастных случаев (Кнс), аварий и инцидентов (Кав.), экологического ущерба (Кэкол.) (по формулам (1), (2), (3), приведенным в [5]). Расчет ком-
тий с последующей оценкой их результативности и экономической эффективности СУОТ и ПБ.
В целях планирования предупреждающих мероприятий на энергетическом предприятии необходимо ежегодно разрабатывать программу, направленную на снижение уровня травматизма, повреждаемости оборудования и экологического ущерба. Для формирования мероприятий программы предлагается следующая методика:
1) установление допустимого уровня травматизма (несчастные случаи), аварийности (аварии и инциденты) и экологического ущерба в планируемом периоде времени;
2) установление уровня выделенных затрат на мероприятия по предотвращению аварийности и травматизма ЗВ по формулам (1.), (2.) и рис. 2 , 3 , исходя из допустимого уровня травматизма и ава-
рийности в планируемом периоде времени;
3) установление прогнозируемого уровня экономического ущерба по формуле (5.) и рис. 6., исходя из уровня выделенных затрат ЗВ в планируемом периоде времени;
4) определение доли выделяемых ресурсов ДВР ( по каждому структурному подразделению энергетического предприятия в планируемом периоде времени по формуле:
ДВР ( = У2 факт. ¿/^(=1 У2 факт. ( , (6)
где У^ факт. I - фактический экономический ущерб за прошедший период (периоды) времени по /-му структурному подразделению энергетического предприятия; п - количество структурных подразделений.
5) определение доли затрат, выделяемых по каждому структурному подразделению энергетического предприятия в планируемом периоде времени Зш по формуле:
ЗВ( = ДВР ( * ЗВ , (7)
6) предварительный выбор мероприятий, направленных на превентивное предупреждение аварийности, травматизма и экологических нарушений в структурных подразделениях по критерию «затраты - предотвращенный ущерб», используя следующие приемы риск-менеджмента:
а) перевод риска на страховую компанию;
б) перевод фактора, порождающего данный риск, на третью сторону;
в) снижение вероятности наступления неблагоприятного события;
г) снижение величины потерь, связанных с неблагоприятными событиями;
д) абсолютный запрет на деятельность, которая порождает риск.
С учетом того, что предупреждающие мероприятия планируются для будущих периодов и конкретная организация, которая будет реализовывать каждое намеченное мероприятие, определится позднее, после проведения конкурсных процедур, предлагается для использования методика
принятия решений в условиях полной неопределенности [6]. У ряда потенциальных поставщиков запрашиваются технико-коммерческие предложения и строится матрица эффективности (таблица).
Матрица эффективности
Рассмотрим два варианта принятия решений в условиях полной неопределенности (табл.):
а) пусть Р1 — Р4 - это варианты предупреждающих мероприятий, а П1 — П4 - это предварительные цены реализации указанных мероприятий различными поставщиками, в соответствии с технико-коммерческими предложениями. Каждое
- это предотвращенный экономический ущерб (млн. руб.) в соответствии с техникокоммерческими предложениями.
В целях максимизации предотвращенного экономического ущерба выбираем критерий оптимизма [6]:
Ео = шах шахе^- = шах (7; 9,5; 8; 9)
I У I
= 9,5 млн. руб.
Следовательно, наиболее эффективным вариантом реализации предупреждающих мероприятий является Р2. Выбрав его, при наиболее благоприятных обстоятельствах получим 9,5 млн. руб. предотвращенного экономического ущерба от реализации мероприятия, но при наименее благоприятных обстоятельствах - всего 1,5 млн. руб.
б) пусть Р1 — Р4 - это варианты предупреждающих мероприятий, а П1 — П4 - это условия эксплуатации технических устройств, задействованных в реализации указанных мероприятий различными поставщиками, в соответствии с техни-
Управля- емые факторы Неуправля то емые фак-ры ттеи тя^е(/ ) ‘
П1 П Пз П
2 4 6 7 2 7
9,5 7,5 3,5 1,5 1,5 9,5
Рз 2,5 4,5 6,5 8 2,5 8
1 5 3 9 1 9
Рис. 6. - Эмпирическая зависимость У^ факт. от З^, в млн. руб., в ОАО «ЮК ГРЭС».
ко-коммерческими предложениями. Каждое ву -это эксплуатационные затраты (млн. руб.) при реализации вариантов мероприятий, в соответствии с технико-коммерческими предложениями.
В целях минимизации эксплуатационных затрат выбираем критерий пессимизма [6]:
Еп = шт ште;,- = шт (2; 1,5; 2,5; 1)
= 1 млн. руб.
Следовательно, наиболее эффективным вариантом реализации предупреждающих мероприятий является Р4. Выбрав вариант Р4, при наиболее благоприятных обстоятельствах мы получим 1 млн. руб. эксплуатационных затрат при реализации мероприятия, однако при наименее благоприятных обстоятельствах - до 8 млн. руб.
Критерий гарантированного результата Вальда [6] обеспечивает максимизацию минимального выигрыша или, что то же самое, минимизацию максимальных потерь, которые могут быть при реализации одной из стратегий. Критерий прост и четок, но консервативен в том смысле, что ориентирует принимающего решение на слишком осторожную линию поведения.
Критерий Сэвиджа [6] минимизирует возможные потери. В основе его предположение о том, что на выбор вариантов обстановки оказывают влияние действия разумных противников (природы), интересы которых прямо противоположны интересам лица принимающего решение (ЛИР). Поэтому, если у противников (конкурентов) имеется возможность извлечь какие-либо преимущества, то они это обязательно сделают. Это обстоятельство заставляет ЛПР обеспечить минимизацию потерь вследствие этих действий.
Критерий Гурвица [6] позволяет учитывать комбинации наихудших состояний. Этот критерий
при выборе решения рекомендует руководствоваться некоторым средним результатом, характеризующим состояние между крайним пессимизмом и безудержным оптимизмом.
7) окончательный выбор мероприятий, направленных на превентивное предупреждение аварийности, травматизма и экологических нарушений в структурных подразделениях с расчетом их экономической эффективности (по формулам (8), (9), (10), (11), приведенным в [5]);
8) формирование программ по совершенствованию СУОТ и ПБ на планируемый период по каждому структурному подразделению и в целом по энергетическому предприятию, из условия:
Зв > £?=0 Зв г, (8)
9) защита программы по совершенствованию СУОТ и ПБ на планируемый период в региональной энергетической комиссии Кемеровской области.
Выводы
1) Предложена методика принятия решений при выборе превентивных мероприятий, направленных на предупреждение аварий, инцидентов, несчастных случаев, а также экологического ущерба.
2) Получены математические модели, основанные на статистике аварийности и травматизма в ОАО «Южно-Кузбасская ГРЭС» за 2000-2010 гг., предназначенные для вычисления количества несчастных случаев и инцидентов, в зависимости от годовых затрат на их предупреждение; количества несчастных случаев и инцидентов, в зависимости от текущего года; суммарного фактического годового экономического ущерба от аварий инцидентов и несчастных случаев, в зависимости от годовых затрат на их предотвращение.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Поздняков А.Н., Лежава С.А. Анализ травматизма на предприятиях электроэнергетической отрасли на примере ОАО «Южно-Кузбасская ГРЭС» // Вестник Кузбасского государственного технического университета. - 2013. -№3. - С. 69-74.
2. Поздняков А.Н., Лежава С.А. Технический контроллинг, как функция поддержки управления аварийностью // Вестник СибГИУ. - 2013. - №2. - С. 33-39.
3. Декларация промышленной безопасности опасных производственных объектов открытого акционерного общества «Южно-Кузбасская ГРЭС» / Д.З. Хасанов, П.О. Посаженников, А.Н. Поздняков и др., - Калтан, 2009. - 565 с.
4. Пинчук С.И. Организация эксперимента при моделировании и оптимизации технических систем: Учебное пособие / Национальная металлургическая академия Украины. - Днепропетровск, 2008. - 284 с.
5. Шевченко Л.А., Поздняков А.Н. Методика оценки результативности и экономический эффективности системы управления охраной труда и промышленной безопасностью на опасных производственных объектах электроэнергетики на примере ОАО «Южно-Кузбасская ГРЭС» // Вестник КузГТУ. - 2014. - № 1. - С. 106-110.
6. Шапкин А.С. Теория риска и моделирование рисковых ситуаций: Учебник / А.С. Шапкин, В.А. Шапкин. - 5-е изд. - М.: Издательско-торговая корпорация «Дашков и Ко», 2010. - 880 с.
□Авторы статьи:
Шевченко Леонид Андреевич. докт. техн. наук, профессор, зав. каф. аэрологии, охраны труда и природы КузГТУ Тел. 8-903-907-14-91.
Поздняков Алексей Николаевич аспирант («Сибирский Государственный индустриальный университет».) Email: [email protected]
