Безопасность химических процессов в аспекте теории социотехнических систем Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

УПРАВЛЕНИЕ, ИНФОРМАТИКА И ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА

УДК 658.5

П. Н. Курлович

БЕЗОПАСНОСТЬ ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

В АСПЕКТЕ ТЕОРИИ СОЦИОТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ

Ключевые слова: «химическая индустрия», «социотехнические системы» «адаптация», «ультраустойчивость», «кластеризированная среда», «система».

Современная теория социотехнических систем основывается на теоретическом подходе теории открытых систем. С точки зрения социотехнического проектирования трудового процесса для повышения эффективности и «гармонизации» рабочего места необходимо достичь гармоничного и системного единства социальных и технологических аспектов труда. Теория социотехнических систем применена для анализа современных процессов химической индустрии.

Key words: «chemical industry» «sociotechnical systems», «adaptation», «ultrastability»,

«clustered environment», “system ”.

Cotemporary sociotechnical systems theory is predicated on a comprehensive theoretical framework called Open Systems Theory. From the point of view of sociotechnical work design, both the social and the technological aspects of work need to be in harmony and system to increase effectiveness and “humanize” the workplace. In the last decade sociotechnical systems approach in analysys of chemical industry process safety has emerged strongly.

Теория социотехнических систем (Sociotechnical systems (STS) первоначально формируется в рамках дисциплины "Организационное развитие" и представляла собой научный подход к проектированию трудового процесса в аспекте взаимодействия человека и технико-технологических факторов труда. В дальнейшем концепция приобретает более общее смысл и начинает относиться к изучению взаимодействия инфраструктурных элементов общества, предметных реализаций социума, с одной стороны, и человеческого поведения, с другой стороны. Общество, социальные институты и их подструктуры также могут рассматриваться как сложные социотехнические системы. Понятие социотехнической системы можно отнести к любой связанной совокупности социальных и технических элементов образующих факторы целенаправленной деятельности. Термин предложен в 1960 годах Эриком Тристом (Eric Trist) и Фрэдом Эмери (Fred Emery), работавшими консультантами в Тавистокском институте человеческих отношений. Концепция социотехнических систем в противоположность теориям технологического детерминизма, утверждавшим одностороннее воздействие технологии на человека в процессе выполнения им трудовых операций, основывается на идее взаимодействия человека и машины [1].

Технологический детерминизм, который был подвергнут критике Эмери и Тристом

исходит из следующих положений:

- технологические системы самодостаточны и автономны, их функционирование не зависит от мотивов и целей, занятых в техническом процессе людей;

- индивидуально психологические и социальные элементы трудовой деятельности человека должны быть подчинены техническим структурам;

- обучение это процесс адаптации человека к машине, выполнение им операций подчиненных процессам технической системы;

- человеческая личность в технической системе является заменяемым элементом.

Социотехническая система образована следующими подсистемами:

1. Техническая подсистема включает устройства, инструменты и технологии, преобразующие вход в выход, способом который улучшает экономическую эффективность организации.

2. Социальная подсистема включает занятых в организации служащих (знания, умения, настрой, ценностные установки, отношение к выполняемым функциям), управленческую структуру, систему поощрений.

Если анализировать организацию в более широком контексте, тогда в качестве факторов должны учитываться связи организации с окружающей средой - подсистема среды. Последняя включает социальные ценности, социальные и государственные институты с которыми взаимодействует организация, другие организации выступающие конкурентами или находящиеся в других отношениях.

Достичь высокой эффективности функционирования организации возможно, оптимизируя ее подсистемы и их взаимодействие - гармонизируя их работу.

Проектирование технических и социальных условий должно осуществляться таким образом, чтобы технологическая эффективность и гуманитарные аспекты не противоречили друг другу. Простым вариантом гармонизации технических систем и задействованных в них людей является вовлечение последних в проектирование элементов технологической системы и технических процессов стимулирование изобретательства и рационализаторства, что создает у людей ощущение сопричастности техникотехнологическим процессам.

Термин социотехнический связан с организацией трудовых отношений в индустриальных отраслях. Новое понимание взаимодействия личности и техникотехнологических процессов возникает в связи с насыщением последних высокими технологиями. Инженер проектировщик не занимается лишь разработкой технологических процессов, он должен теперь учитывать каким образом личность работника и сообщество трудового коллектива в целом может обеспечивать безотказность, эффективность и безопасность функционирования технико-технологической системы. Инженер становится те только разработчиком физических и химических процессов, но и проектировщиком социальных отношений воплощающихся в трудовом коллективе, психологической сферы индивида связанной с производственными операциями и социальных институтов - систем управления производством и всеми задействованными в нем. [2]

Система активности человека, если следовать принципу исключения редукционизма, не может быть в полной мере рассмотрена без учета социальной структуры. В социальной структуре в том что касается активности человека можно выделить три уровня: микро- мезо- и макро: индивид, организация и общество. В свою очередь система активности человека может быть разделена на подсистемы выполняющих определенные функции в активности. Подсистема реализации преобразует материю и энергию в рамках физического действия. Информационная подсистема выполняет

координационные и коммуникативные функции относительно физической активности. Целеопределяющая подсистема устанавливает направление физической активности и коммуникации.

За исключением целеполагающей подсистемы подобные же подсистемы что мы встречаем в системе активности человека могут быть выделены и в технической системе. Целеполагание может осуществлять только человек, поэтому это подсистема необходимо связана с человеческой активностью. Поэтому функции выполняемые большинством подсистем системы человеческой активности могут быть взяты на себя технической системой. Эта возможность используется как в производственной сфере, так и в других сферах жизнедеятельности современного человека, в том числе в городе (инфраструктура). Эффективное переведение (трансляция) функций человеческих подсистем (его активности) в подсистемы технических систем достигается также за счет разделения и специализации операций человеческой активности, в частности за счет разделения и специализации труда в производственной сфере. Разделение активности означает что функции активности которые прежде были соединены или связан друг с другом в пределах одной системы, оказываются разделенными и выполняются специализированными системами активности. В тоже время следует учитывать, что человеческие и технические системы являются равнофункциональными, переведение функций человеческих подсистем в технические системы не означает, что первые утрачивают соответствующую функциональность. Как правило человеческие подсистемы способны дублировать техническую функциональность. Происходит распределение функций (дистрибуция) между системами человеческой активности и техническим системами. Такое упорядоченное распределение образует систему более высокого уровня социотехническую систему.

Каждое новое техническое изобретение, новые технико-технологические образования входящие в жизнь человека, становятся не просто объектами, которыми он манипулируют но либо воплощают в себе новую функцию, которая становится значимой в человеческой активности, либо берут на себя функции уже выполняемые какой либо подсистемой человеческой активности.

Таким образом, изменение технической среды влечет появление новых образцов и моделей активности. То, что прежде осуществлялось в пределах личностной активности, было ограничено рамками индивида, реализуется в объективные вещественные формы технико-технологических образований, экстернализируется. Такие овеществленные формы активности, как правило универсализированные - связанные с активностью каждого члена общества, образуют социотехническую инфраструктуру. Пока функции системы активности были интериозированы, имели отношение к внутреннему содержанию системы активности человека, они носили индивидуальный характер и в гораздо меньшей степени воздействовали на социальную структур. Но экстернализация фактически принуждает каждого члена общества привязывать собственную систему активности к данной технической среде, к данным техническим образованиям. Например, пока на подъеме в гору не было ступенек каждый в своем движении вверх поднимал ногу на ту высоту которая была удобна ему и соразмерна его физическим возможностям, как только на подъеме появились ступеньки высота не которую необходимо поднимать ногу что бы преодолеть этот подъем уже определяется высотой ступеньки. Высота ступеньки в данном примере - технический образец объективировавший функцию, которая прежде составляла внутреннее содержание активности каждого конкретного индивидуума. Ступенька становится универсальным образцом, она можно сказать принуждает всех людей следовать определенному предзаданному образцу поведения. Техническая функция универсальна и

поэтому носит социальный характер. Техническая функция поэтому является одновременно и социальной функцией или социотехнической функцией. Совмещение двух свойств технических свойств, а именно их экстернализированность или объективированность и универсальный или социальный характер позволяет обществу усовершенствовать механизм социализации. Если раньше приобщение к социальным нормам, то что называется социализацией, происходило через процессы социального общения, в том числе на ранних стадиях развития личности, через процессы воспитания, то сейчас появляется возможность социализации личности посредством технической среды, формирующей и направляющей активность личности с социально приемлемом направлении.

Рассматривая социальные группы и организации в более широком окружении, учитывая влияние внешних по отношению к ним факторов среды в рамках теории социотехнических систем применяются принципы разработанные Эшби вработе «Конструкции мозга». Адаптационные механизмы системы выделенные Эшби в данной книге Фред Эмери успешно применяет для анализа социотехнических систем.

В теории выделяют три интерпретации категории системы.

Структурная интерпретация отражает традиционный подход к понятию восходящий к аристотелевскому термину холон (целое). Она рассматривает систему как совокупность элементов связанных определенными отношениями. Система это сумма элементов и связей существующих между ними.

Функционалистский подход исходит из трактовки системы как своеобразного черного ящика имеющего вход и выход. Сигналы, поступающие на вход преобразуются в зависимости от внутреннего состояния черного ящика в сигналы исходящие из выхода системы. Такое преобразование называется функцией.

Концепция иерархии определяет данную систему как один из уровней всеобъемлющей многоуровневой системы. Элементы системы, в свою очередь это подсистемы. Каждая данная система является подсистемой системы более высокого уровня. Положение объекта в иерархической структуре на определенном уровне, дифферинцированность его активности, действия и реакции в зависимости от того из какого уровня поступают сигналы с более высокого или с низшег, такая избирательность говорит о том что этот объект является системой.

Основные принципы системы:

• система больше чем множество ее элементов и включает помимо множества элементов также совокупность тех отношений между элементами, которые определяют свойства системы;

• структура системы детерминирует ее функциональность;

• функции системы могут выполняться различными ее структурами - принцип равнофункциональности;

• система не может быть исчерпывающе описана лишь на одном уровне иерархии (принцип исключения редукционизма).

Берталанфи: Физические системы отличаются от живых образований тем что закрыты по отношению к внешней среде, тогда как живые организмы являются открытыми. Жизненный процесс организмов предполагает наличие входящего из окружающей среды потока материи тип и объем которого определяется в соответствии с системными характеристиками организма. Так же осуществляется выход из системы в окружающую среду материи как результата функционирования системы. Таким образом организмы обеспечивают себе дополнительную энергию позволяет достигать негентропии,

а также обеспечивает устойчивость системы по отношению к среде.

Поскольку любую систему можно рассматривать в контексте взаимодействия с окружающей средой можно выделить три типа отношений: отношения внутрисистмные (между элементами), отношения между системой и средой и отношение между элементами образующими среду. Учитывая что в отноениях системы и среды - отношения второго типа

- возможно два направления активности - от системы к среде и от среды к системе, можно говорить уже о четырех типах отношений система среда.

Анализируя средовые факторы сущестования системы следует также учитывать разную структуру или фактуру среды с которой взаимодействует система.

Первый тип структуры среды неравномерная диссипация, неравномерность распределения элементов в среде. Такую среду только условно можно назвать структурированной, по сути же она бесструктурна. Особенностью взаимодействия системы с такой средой невозможность алгоритмизировать активность в силу невозможности выявить закономерности распределения элементов среды, в силу неструктурности элементов. Поэтому взаимодействие системы с такой средой носит характер "проб и ошибок".

Ультраустойчивость или ультрастабильность (Шй^аЫШу) в кибернетике -способность системы изменять свою внутреннюю структуру реагируя таким образом на те состояния внешней среды, которые могут воспрепятствовать необходимым активности и поведению системы или изменить значение существенной для системы переменной. Ультрастабильность или ультраустойчивость отличается от стабильности тем, что для последней характерно установление соответствия с внешней средой без изменения внутренней структуры.[3] Для ультраустойчивых систем допустимы качественные изменения структуры в зависимости от изменения режима взаимодействия с внешней средой. Эти структурные изменения носят целенаправленный характер, поскольку система стремится к такому положению во внешней среде которое позволяло бы преодолеть внешние препятствия.

Другой путь реагирования ультраустойчивой системы на неблагоприятные условия внешней среды - активное их изменение, что бы нейтрализовать действительные или потенциальные препятствия. Чтобы адаптироваться к внешней среде система руководствуясь информацией полученной из среды контролирует существенные переменные удерживая их значения в надлежащих пределах. Таким образом система оперирует внешней средой. чтобы она не создавала препятствий для активности системы. Если структура среды неизвестна для ультраустойчивой системы и среда выступает как Черный ящик, поскольку организм контролирует лишь выход среды, ее воздействие на себя, а что вызывает это воздействие в выходящем из черного ящика сигнале не фиксируется, то единственной возможностью выявить содержание среды это осуществлять активный обзор элементов среды, пропустить активность через среду. Активно воздействуя на среду ультраустойчивая система фиксирует входящий сигнал каковым является сама активность организма или ультраустойчивой системы а также фиксирует выходящий сигнал так как это было возможно и прежде, в воздействии среды на систему. Содержание среды или ее структура выявляется установлением зависимости фиксируемого выходящего сигнала от продуцируемого входящего сигнала. Такие парные конструкции входящий сигнал-выходящий сигнал по сути и являются структурной среды. Поскольку на этапе осуществления активности организма структура среды неизвестна, то очевидно активность организма не может являться целенаправленной, эта активность представляет собой перебор различных вариантов действования проб и ошибок. (Ошибки это та активность

системы которая выступая в качестве входного сигнала продуцирует пограничные значения существенных для нее самой переменных среды, когда активность приводит к проблемам сложностям и препятствием для самого организма или системы). Метод проб и ошибок таким образом единственный способ адаптации к внешней среде в условиях ее бесструктурности. Бесструктурность не позволяет формировать какие либо планы активности или стратегии, поскольку знания о среде ситуативны.

Второй тип структуры среды кластеризованная среда. В такой среде можно выделить элементы явялющиеся центрами притяжения, для некоторых других элементов, объединяющие их в своеобразные кластеры характеризующиеся некоторым единством системных характеристик. Наличие определенной структуры создает возможность планомерной активности. Планомерность активности как таковой возможно при любых типах окружающей среды, однако планомерность сопряженная со средой, планомерность зависящая от среды становится возможной если это позволяет сама среда, наличие у нее структурных свойств.

Следующий, третий тип отношений среды с системой - когда в среде существует несколько конкурирующих с данной ультраустойчивых систем. Одинаковая степень развитости системы заставляет каждую из систем строить свою активность на основе допущения, что конкурирующие системы могут проявлять такую же активность и более того конкурирующие системы также принимают в расчет существование конкурирующих себе систем. Для объяснения способа активности таких систем необходимо помимо тактики и стратегии ввести еще один способ - операция. Операция включает в себя планируемую серию тактических действий, определяемые и прогнозируемые ответные действия противника или других участников компании и контроперацию. В рамках операции важно не только достичь желаемого положения в среде но и устранить конкурирующую систему или перевести ее на более низкий уровень.

Четвертый тип взаимодействия системы и окружающей среды связан с формированием такой структуры среды, что активными становятся не только системнообразные элементы среды, но и внесистемные, а также элементы обеспечивающие связи системнообразных элементов среды. Особенностью такой активности является приобретение в ней элементами самостоятельности. Первоначально внесистемные элементы активны при выполнении своих функции в структуре окружающей среды, но в дальнейшем их активность настолько усиливается, что они выходят за рамки очерченные функциональностью. Активность внесистемных элементов обусловлена или детерминирована активностью системнообразных элементов, она осуществляется в этих рамках и функциональная по отношению к активности системнообразных элементов. Таким образом возникает следующий вид зависимости. Когда система начинает адаптационную деятельность в среде, эта активность обуславливает активность внесистемных элементов. В ответ на адаптационную деятельность системы другие системы начинают осуществлять операционную деятельность (в смысле понятия операция данного в анализе третьего способа взаимодействия системы и среды). Операционная деятельность инициирует еще большую активность внесистемных элементов. В ответ на операционную деятельность иных систем среды данная среда усиливает свою адаптационную деятельность. Такая эскалация активности в конечном итоге приводит к выходу активности внесистемных элементов за рамки функциональной активности. Такая деструктивность, чрезмерная и неконтролируемая активность создает сложности при адаптации. Как видно эта сложная к адаптации среда соответствует достаточно высокому уровню структуры, которую образуют

равные по своему уровню ультрастабильные системы.

Среда четвертого типа должна по своему уровню сложности превосходить или по крайней мере быть равной по своей структурной сложности с системой которая к ней адаптируется. Такие отношения системы и среды характерны для высших форм движения таких как биологическое и социальное. Однако в адаптируемой системе или во всех системах находящихся в данной среде должны быть механизмы позволяющие эффективно адаптироваться. Так для социальных отношений адаптация социальных систем среде имеет определенную специфику позволяющую преодолеть чрезвычайную сложность средовых факторов в адаптации. Социальные системы находящиеся в социальной среде (или просто среде поскольку характер составляющих ее элементов обуславливает и уровень сложности среды в целом) вырабатывают особые адаптационные механизмы своеобразие которых в том что все социальные системы идут на унификацию норм своей адаптационной активности. Социальные системы заменяют возникающие или могущие потенциально возникнуть таким образом стихийные системы активности данной среды унифицированными и поставленными в определенные рамки механизмами адаптационной активности. Эти рамки и нормы унификации образуют систему социальных ценностей.

Отличие четвортого типа адаптации от третьего состоит еще и в том, что системы образующие среду во в третьем случае находятся в определенном антагонизме друг по отношению к другу. Операция это есть действие понижающее адаптационные возможности конкурента. Каждая система среды действует в направлении понижения адаптационных возможностей других систем среды. Это разумная тактика в сложившихся условиях. Однако в ситуации когда операционная деятельность конкурирующих систем дестабилизируют обстановку в целом, создает угрозу как конкурентам, так и непредвиденные последсвтия для себя самой, такая нескоординированная деятельность становится неприемлемой. Конкурирующие системы приходят к практике общей ценностной координации своей адаптационной деятельности.

Внимание к связи человека и социальных групп, с одной стороны и технических систем, с другой стороны, в контексте взаимодействия, а не детерминации обусловлено изменениями в технической и технологической сферах промышленности. Комплексности и масштабности промышленности сопутствуют рост социальной ответственности и психологической напряженности труда специалиста и инженера. Ошибки, недочеты, невнимательность, и безответственность как правило влекут значительные негативные техногенные воздействия на общество и личность.

Становятся критичными принципиально новые вопросы и в химической индустрии. Экологичность производства, безопасность технологических процессов для занятых в нем специалистов, социальные издержки и в частности психологическая напряженность населения связанные опасениями нанесения ущерба его здоровью и жизни, рациональность использования ресурсов в производстве эти вопросы приобретают новое качество в связи с ростом масштабов химической индустрии, приобретения ею нового статуса в экономической сфере. Масштабность и комплексность химических производств является причиной того, что социальные, институциональные последствия технологических и технических изменений часто оказываются непрогнозируемыми. Центром безопасности химических процессов (Center for Chemical Process Safety) Американского института химической технологии (American Institute of Chemical Engineers) на основе теории социотехнических систем осуществляется разработка программы предотвращения ошибок человека занятого в технологическом процессе. Человеческий фактор релевантен ко всем аспектам проектирования и функционирования

технологического производственного процесса. Не смотря на высокую степень автоматизации систем контроля производственного процесса инженер, системный оператор несет полную и непосредственную ответственность за безопасность и эксплуатационную эффективность технологического процесса.

«Руководство по предотвращению ошибок человека» разработанное Центром безопасности химических процессов (Guidelines for Preventing Human Error in Process Safety (New York: American Institute of Chemical Engineers - 1994)) [4] является программой сокращения ошибок в производственных процессах. Поскольку ошибки критичные для безопасности технологического процесса и ошибки влияющие на качество продукта как правило имеют сходные причины, руководство может применяться и в программах повышения качества. Данное руководство адресовано как инженерам функционирующих производств, так и проектировщикам новых технологических процессов.

Руководство включает следующие разделы:

1. влияние человеческих ошибок на безопасность химических процессов;

2. объяснение связи производительности человека и ошибок;

3. факторы, влияющие на человеческую производительность в химической промышленности;

4. аналитические методы прогнозирования и снижения человеческих ошибок;

5. количесвенное и качественное прогнозирование человеческих ошибок в связи с оценкой риска;

6. аналитические методы регистрации данных и инциндентов;

7. ситуационные исследования;

8. внедрение программ снижения ошибок в производственные процесс.

«Руководство по предотвращению ошибок человека» различает четыре подхода к

человеческим ошибкам:

- традиционная инженерная безопасность - причины ошибок коренятся в самом поведении человека, поэтому их предотвращение возможно посредством изменения поведения человека;

- инженерия человеческого фактора и эргономики (HF/E) - источники человеческих ошибок обнаруживаются в рабочих ситуациях (например ситуация взаимодействия рабочего с прибором), которые следовательно необходимо улучшать;

- когнитивный инженерный подход который также рассматривает рабочие ситуации, но делает акцента не на сенсор-моторные, а на мыслительные аспекты;

- социотехнический подход усматривающий причины человеческих ошибок в социальных и управленческих факторах.

Последние два подхода в настоящее время являются преобладающими.

Руководство включает следующий инструментарий:

- определение критических задач;

- анализ задач;

- определение и оценка проблемы (PIE);

- анализ ошибки.

Таким образом исследование процессов формирования структуры как в социальных группах, так и в социальных организациях возможно на основе подхода выработанного Эшби при анализе сложных систем. Применение методов социотехнической теории позволяют выявить наиболее оптимальные пути построения взаимодействия человека и технико-технологических процессов. Прикладные аспекты этих идей находят отражения у различных авторов [5].

Литература

1. Enid Mumford. Redesigning human systems /Enid Mumford. - London: Information Science Publishing, 2003, P. 13

2. Jose, Luis Mate. Requirements engineering for sociotechnical systems / Jose Luis Mate and Andres Silva - London: Information Science Publishing, 2004, P. X

3. Эшби, У. Р. Конструкция мозга. Происхождение адаптивного поведения — М.: ИЛ, 1962.С.132

4. Guidelines for Preventing Human Error in Process Safety - New York: American Institute of Chemical Engineers - 1994

5. Рыбалкина, З.М. Многофакторная модель управляемости организации ПРиФО// Вестник Казан. технол. ун-та. - 2010. - № 8.

© П. Н. Курлович - доц. каф. философии КГТУ, kurlovitsch@gmail.com.