CC BY
117
ГЛАВА 2. СИСТЕМНЫЕ ОСНОВЫ НАДЕЖНОСТИ, КАЧЕСТВА, БЕЗОПАСНОСТИ
УДК 621-192
Аноп М.Ф., Катуева Я.В.
Институт автоматики и процессов управления ДВО РАН, Владивосток, Россия
ИСТОЧНИКИ ВОЗНИКНОВЕНИЯ И ПРИЧИНЫ РАЗВИТИЯ ТЕХНОГЕННЫХ РИСКОВ
Введение
Безопасность является наиболее важной характеристикой современных технических систем, поскольку объекты, не удовлетворяющие нормативным требованиям безопасности, не допускаются к эксплуатации. Для количественных оценок опасности традиционно используется понятие риска. В соответствии с современными взглядами риск обычно понимается в виде двойки: вероятностная мера возникновения опасных техногенных или природных явлений и характеристика размера нанесенного при этом социального, экономического, экологического и других видов ущерба и вреда [1]. Иными словами под риском следует понимать ожидаемую частоту или вероятность возникновения опасностей определенного класса, или же размер возможного ущерба (потерь, вреда) от нежелательного события, или же некоторую комбинацию этих величин. Конечным результатом изучения степени риска может быть, например, такое утверждение: «Возможное число человеческих жертв в течение года в результате отказа равно N человек».
Техногенные (промышленные, энергетические, транспортные) риски связаны с последствиями функционирования технических систем и/или их нарушениями. Риск возникает при следующих необходимых и достаточных условиях: существование фактора риска (источника опасности);
присутствие данного фактора риска в определенной, опасной (или вредной) для объектов воздействия мере;
подверженность (чувствительность) объектов воздействия к факторам опасностей.
Исследование причин возникновения и развития техногенного риска
На процесс возникновения и развития риска оказывает влияние множество факторов и условий, приводящих к различного рода отказам, среди которых:
ошибки проектирования, приводящие к конструктивным отказам в работе систем и агрегатов,
низкое качество изготовления систем и их отдельных компонентов, обуславливающее производственные отказы;
нарушения правил технического обслуживания и отклонения от нормальных условий эксплуатации, приводящие к эксплуатационным отказам; ошибки персонала;
внешние воздействия, в частности, работа в условиях агрессивных сред
природные факторы, выражающиеся во внешних катастрофических воздействиях и пр.
Таким образом, глобально можно выделить три основных фактора возникновения аварий: техногенный, человеческий и фактор внешней среды. Проведенный анализ чрезвычайных происшествий показывает, что зачастую причиной аварии называют не какой-то один фактор, а их совокупность. Особенно это четко прослеживается при рассмотрении чрезвычайных происшествий, связанных с эксплуатацией морских и речных судов, а так же авиацией.
Говоря о техногенном факторе, прежде всего, подразумевают неудовлетворительное техническое состояние исследуемого объекта, следствием которого становится потеря работоспособности (отказ) техники. Причинами отказа могут стать ошибки, допущенные на этапе проектирования, недостатки выбранной технологии производства и соответствующих средств реализации проектных решений, несовершенство процесса испытаний на надежность или ошибки, которые могут быть допущены на этом этапе производства. И, наконец, риск возникновения аварийных ситуаций во многом связан с недостатками процесса эксплуатации и процессами постепенного старения (износа) . Так
нарушения при проектировании и эксплуатации здания привели к обрушению крыши аквапарка «Трансвааль» и крыши Басманного рынка в Москве, недостаточный учет влияния внешних природных воздействий при проектировании и производственные дефекты строительства привели к обрушению крыши спортивного комплекса «Полюс» во Владивостоке в декабре 2009 года.
Процесс накопление дефектов в оборудовании и отклонений хода технологических процессов от нормального, предусмотренного техническими требованиями, может длиться минуты, сутки или даже годы. Сами по себе дефекты или отклонения еще не приводят к происшествию, но готовят почву для него. Примером такого типа отказа, послужившим источником техногенного риска, служит возникновение трещин и микротрещин в структуре конструкционных материалов и их последующее развитие под действием эксплуатационных нагрузок до момента разрушения или нарушения целостности конструкции. Другим примером подобного рода отказа является пробой изоляции кабеля вследствие постепенного коррозионного разрушения его брони.
Оборудование значительного числа сложных технических комплексов, таких как электростанции, крупные предприятия, транспортные средства, трубопроводы, водопроводы и системы водоот-ведения и другие системы-поставщики критичных инфраструктур уже давно функционируют за пределами первоначально предназначенного для них срока эксплуатации. Другими словами, они уже выработали свой ресурс. Но руководство этих объектов и ответственные лица не прислушиваются к мнению специалистов по вопросам эксплуатации, надежности и безопасности. Согласно статистике службы государственного надзора России [2, 3], число смертей в РФ ежегодно увеличивается за счет аварий и катастроф (не считая ДТП), в которых погибают и получают увечья тысячи людей. Вывод из эксплуатации потенциально-опасных объектов, выработавших ресурс или срок службы, представляет не последнюю задачу как с научно-технической, так и социальных точек зрения. [4, 5]
После аварии на Саяно-Шушенской ГЭС, была поставлена проблема о стратегически важных объектах. Определение критически важного объекта присутствует в документах Совета Безопасности: это объект, который при аварии или катастрофе может нарушить жизнедеятельность региона или страны, вызвать ухудшение жизни масс людей, и на котором достаточно трудно преодолеть последствия аварии. В качестве стратегически важных объектов могут быть такие объекты, которые нарушают жизнедеятельность страны в целом, групп государств и континентов. Аварии типа Чернобыльской, мексиканская трагедия на нефтяной платформе, взрыв на АЭС «Фукусима» могут быть отнесены к такого рода авариям.
Каждая из таких тяжелых аварий на уникальных объектах является источником знаний о процессах развития аварий и катастроф и выработки соответствующих воздействий и мер для обеспечения безопасной эксплуатации подобных систем, заставляет менять и государственную политику, и политику в подготовке кадров, и в техническом надзоре.
Около 50 аварий в России и в Советском Союзе, связанных с запуском космической техники, закончились катастрофами с большим ущербом. Однако, вплоть до последнего времени, ни в одном из случаев не было повторения источников и причин этих аварий, настолько тщательно проводились исследования и анализ каждой из аварий и принимались надлежащие меры и решения по устра-
нению выявленных причин чрезвычайных ситуаций и отказов.
Несмотря на то, что специалисты многое познают из детальных разборов свершившихся аварий и катастроф, этот бесценный опыт не всегда учитывается и признается. Например, после Чернобыльской катастрофы большая советская делегация ученых была в Японии и хотела поделиться опытом о том, что можно ожидать от эксплуатации атомных станций. Однако японская сторона категорически отказалась широко обсуждать эту проблему, строя атомную энергетику в своей стране целиком на основе передовых американских технологий и на конструкции их АЭС, тем самым как бы возложив всю ответственность в этой сфере на американцев и полагая, таким образом, что они будут в определенной степени защищены. Но оказалось, что даже такая, казалось бы, разумная линия обеспечения безопасности тоже не может застраховать от крупных аварий.
Еще один пример — подрыв «Невского экспресса». Впоследствии специалистами ОАО «РЖД» и учеными была построена модель, которая показала, как все происходило во времени: момент взрыва, как поезд сходил с рельсов, как движущиеся вагоны повреждали рельсы, как травмировались люди, отрывались сиденья. Когда эту аварию проанализировали, то стало ясно, что надо в принципе по другому проектировать и вагоны, и стыки [1].
Опыт крупных техногенных катастроф показывает, что в большинстве случаев вопрос о причинах аварий остается не до конца выясненным. Рассмотрим, к примеру аварию на Саяно-Шушенской ГЭС. При анализе и разборе чрезвычайных происшествий для формирования заключения, которое необходимо сделать для обеспечения безопасности схожих технических объектов и предотвращения возможных аналогичных аварий и катастроф, нужно
знать ответы на два вопроса — источник соответствующей аварии или катастрофы, с одной стороны, и причины, с другой. Источник в случае аварии на Саяно-Шушенской ГЭС — это отрыв крышки и разрушение шпилек, которыми крепилась эта крышка. Причин этой катастрофы чрезвычайно много. Нет одной причины, это сочетание причин, и в этом смысле задача, которая стоит перед надзорными органами, конструкторами, эксплуатирующими компаниями, заключается в том, чтобы знать критические элементы, критические точки, критические ситуации, сценарии такого рода аварий и катастроф, тогда с авариями такого рода можно бороться.
Подобных тяжелых катастроф мировое сообщество пережило за прошедшие годы немало. Проведенный анализ показал, что аварии последних 20-30 лет обусловлены, по большей части, эксплуатацией большого числа технических объектов и систем, проектный срок службы которых давно истек, при этом оценить состояние объектов и их остаточный ресурс чтобы сделать вывод о дальнейшей его эксплуатации либо утилизации не представляется возможным.
Заключение. В работе рассмотрены причины и источники возникновения техногенных рисков, приводящих к крупным авариям с тяжелыми последствиями. Показано, что технический отказ в сочетании с факторами внешней среды и человеческим фактором приводят к серьезным авариям на стратегически важных объектах. В результате анализа выявлено, что за последние годы сформировался особый класс чрезвычайных происшествий, обусловленных эксплуатацией технических объектов за пределами их проектного срока службы.
Работа выполнена при частичной финансовой поддержке гранта ДВО РАН 15-1-4-007 о «Моделирование, идентификация и управление состоянием сложных систем и технологических объектов».
ЛИТЕРАТУРА
1. Махутов Н.А., Зацаринный В.В., Альгин В.Б., Ишин Н.Н. Техногенный риск, надежность и диагностики технических систем: подходы, методы, технологии // Механика машин, механизмов и материалов. 2012. № 3-4 (20-21). С. 67-85.
2. В.И. Вигдорович Техногенный риск. Проблемы и решения // Вестник Тамбовского университета. Серия: Естественные и технические науки. 2004. Т. 9. № 4. С. 405-419.
3. Алымов В.Т., Тарасова Н.П. Техногенный риск. Анализ и оценка. М.: ИКЦ «Академкнига», 2004. 118 с.
4. Абрамов О.В. Условия и источники возникновения техногенных чрезвычайных (аварийных) ситуаций // Надежность и качество - 2012: Труды международного симпозиума: в 2 т./под ред. Н.К. Юркова. - Пенза: изд-во ПГУ. 2012. - 1т., С. 41-44
5. Гришко А.К. Методология управления качеством сложных систем / Гришко А.К., Юрков Н.К., Кочегаров И.И. // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2014. Т. 2. С. 377-379.
6. Абрамов О.В. К проблеме предотвращения аварий технических объектов ответственного назначения // Надежность и качество сложных систем. 2013. №1. С. 11-16.
УДК 621-192 Бецков А.В.
Академия управления МВД России, Москва, Россия
ОБ УПРАВЛЕНИИ РИСКАМИ ПРИ ЭКСПЕРТНЫХ ЗАКЛЮЧЕНИЯХ БЕЗОПАСНОСТИ АЭРОМОБИЛЬНОГО КОМПЛЕКСА
Задачи, решаемые с использованием результатов экспертных заключений весьма разнообразны. При экспертной оценке безопасности сложных технических систем, в т.ч. авиационных систем, аэромобильных комплексов, при сертификации изделий авиационной техники, выборе проектов на этапе ее создания, и во многих других случаях, включая обработку информации о наличии угрозы, возникает задача принятия положительного решения с минимальным риском. Этот риск обусловлен ошибками первого и второго рода, всегда возникающими угрозами на всех этапах жизненного цикла аэромобильного комплекса. Ошибку можно идентифицировать как событие, характеризующейся случайной величиной.
Введем обозначения случайных событий и вероятностей их возникновения, с которыми будем иметь дело при управлении рисками оценки безопасности аэромобильного комплекса. Наши усилия сосредоточим на оценке аэромобильного комплекса по результатам его испытаний или эксплуатации.
Обозначим через Д событие, состоящее в том, что рассматриваемый объект априори отвечает всем предъявленным к нему требованиям. Тогда
Д будет обозначать противоположное событие. Пусть далее символ Г обозначает, что по результатам экспертизы объект оценивается как годный,
тогда Г будет обозначать противоположное событие.
Следовательно, по результатам экспертизы объекта имеются такие события: ДГ, ДГ , Д Г,
Д Г расшифровка их очевидна.
Все обозначенные выше события являются случайными, обозначим вероятности их возникновения, соответственно, через
Р(Д), Р( Д ), р(ДГ), Р(Д Г ), Р( Д Г), Р( Д Г ).
По теореме умножения вероятностей имеем Р(ДГ) = Р(Д) Р(Г/Д); Р( Д Г) = Р( Д ) Р(Г/ Д ); Р(Д Г )=Р(Д) Р( Г /Д); Р( ДГ )=Р( Д )Р( Д / Г );
