CC BY
14ВОЕННАЯ ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА
Модель оценки состояния потенциально опасных объектов
Капитан 1 ранга в отставке Е.Ф. ЛОСЕВ, доктор военных наук
Капитан 2ранга А.М. МИШИН
Майор С.Г. МАГОМЕДОВ
АННОТАЦИЯ. Сформулирована задача по оценке текущего состояния безопасности на потенциально опасных объектах. Для ее решения предложена графовая модель, которая позволит оценить риск возникновения инцидента и уменьшить время реакции на восстановление безопасности объекта.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: оценка безопасности, потенциально опасный объект, боеприпасы, снижение рисков, модель марковского процесса, граф состояний, уравнение Колмогорова.
SUMMARY. The task of assessing the current safety state at potentially hazardous facilities is formulated. In order to solve this problem, the authors propose graph model to assess the risk of an incident and reduce the response time for restoring the safety of an object.
KEYWORDS: safety assessment, potentially dangerous object, ammunition, risk reduction, Markov process model, state graph, Kolmogorov equation.
ОЦЕНКА текущего состояния безопасности потенциально опасных объектов (арсеналов, баз, складов и др.) является чрезвычайно важной задачей для Вооруженных Сил Российской Федерации. Своевременное выявление предвестников аварий и проведение мероприятий, направленных на их предупреждение, в значительной степени будут способствовать снижению рисков и позволят избежать развития тяжелых, иногда фатальных последствий1.
В настоящее время для оценки безопасности на потенциально опасных объектах военного назначения (ПОО) чаще всего используется традиционный метод, который базируется на заранее разработанных сценариях, имеющих сезонный характер, либо заложенных изначально при проектировании ПОО. На основе таких сценариев разрабатывают контрольные карты, которые позволяют оценить безопасность дискретно, только в определенное время, либо в угрожаемый период, например, в пожароопасный сезон и в других случаях. Контроль с помощью этих карт заключается в проведении комплексных и целевых обследований, плановых и внеочередных проверок мест хранения боеприпасов и другого опасного в обращении имущества. Задача проверяющего лица сводится к определению соответствия требований руководящих документов фактическому состоянию ПОО. Чаще всего такие оценки имеют субъективный характер и не всегда отражают реальное положение дел с безопасностью2.
Такой подход является сомнительным, так как при возникновении инцидента реакция на него последует не раньше, чем пройдет очередная проверка. Иногда за это время объект успевает перейти в аварийное
1 Плющ А.А. Проблемы обеспечения безопасности арсеналов, баз и складов ракет и боеприпасов: сб. научн. тр. XXXIV. Пенза: ПАИИ, 2007. С. 3—15.
2 Лосев Е.Ф., Мишин А.М. Вероятностная оценка эксплуатационных и технических рисков при эксплуатации боеприпасов в арсеналах и базах ВМФ. Военно-научный сборник «Флагман». Калининград, 2016. № 16.
состояние. Об этом свидетельствует анализ аварий на ПОО за последнее десятилетие3.
Следовательно, необходимо осуществлять текущую оценку состояния объекта с целью повышения скорости реакции на снижение его безопасности.
Несмотря на то что современные технические средства позволяют мгновенно измерять параметры, влияющие на безопасность (температуру, давление, влажность, состав воздуха и пр.), фактический процесс ее оценки в целом достаточно сложен и не всегда однозначен в силу не только множества факторов, но и их детерминированного характера. Поэтому целесообразно разработать модель, адекватно отражающую сложную динамику изменения состояния ПОО, и экспериментально получить суждение о ее погрешности. Только тогда появится возможность сравнивать прогнозируемые оценки безопасности объекта в целом с нормированными и обеспечивать полной информацией дозорную (дежурную) службу и должностных лиц ПОО для принятия решения на последующие действия4.
В основу вероятностной модели комплексной оценки безопасности объекта может быть положена теория марковских цепей с использованием уравнения Колмогорова для дискретных событий и непрерывного времени с учетом того, что все переходы системы в аварийное состояние и наоборот происходят под воздействием простейших событий с соответствующими им интенсивностями.
Математическая модель полной вероятности оценки текущей безопасности ПОО может быть представлена в следующем виде:
P = аР + ЬР + сР + dP ,
х т.о о з '
где Рх, Рто, Ро, Рз — вероятностные оценки безопасности хранения, технического обслуживания, охраны и противопожарной защиты объекта, которые соответствуют дискретным событиям при непрерывном времени, а весовые коэффициенты а, Ь, с, d определяют приоритеты в соответствии с наиболее вероятными сценариями развития аварий и находятся с помощью экспертных измерений, согласно сезонным, географическим или другим характеристикам состояния ПОО. Необходимо отметить, что расчет этих коэффициентов очень сложен и не всегда имеет определенный детерминированный характер, поэтому предпочтительно получать их с учетом опыта развития аварий. Кроме этого, они каждый раз могут уточняться при сравнении предполагаемого сценария с реальным, максимально приближая модель к действительности.
Вероятностную модель безопасного состояния ППО представим в виде марковского процесса с размеченным графом его возможных состояний (рис. 1). Процедуру моделирования рассмотрим на примере одного из процессов эксплуатации — хранения боеприпасов. Остальные процессы, влияющие на комплексную оценку безопасности эксплуатации (техническое обслуживание боеприпасов, охрана и противопожарная защита ПОО), могут быть смоделированы аналогично.
В соответствии с уравнением Колмогорова модель имеет следующие состояния и интенсивности переходов:
3 Ежегодные анализы аварий, аварийных происшествий и поломок артиллерийского вооружения на кораблях и в частях ВМФ. М.: Управление РАВ ВМФ, 2006—2016; Ежегодные анализы ракетно-артиллерийской подготовки ВМФ за учебный год. М.: Управление РАВ ВМФ, 2006—2016.
4 Рябинин И.А. Надежность и безопасность структурно-сложных систем. СПб.: Политехника, 2000.
МОДЕЛЬ ОЦЕНКИ СОСТОЯНИЯ ПОТЕНЦИАЛЬНО ОПАСНЫХ ОБЪЕКТОВ
29
— нормированное (безопасное) состояние хранения боеприпасов на ПОО;
— состояние, вызванное нарушениями в организации хранения (изменение температурно-влажностного режима в хранилищах, несоблюдение требований совместного хранения и установленных минимально допустимых расстояний между боеприпасами, а также норм их загрузки и т. д.);
£2 — состояние, вызванное техническими причинами (неисправность установленного оснащения и инструмента для проведения работ с боеприпасами; молниезащитных устройств и контуров заземления, технических средств пожаротушения, охраны хранилищ, доступа персонала в них и т. д.);
— состояние, вызванное ошибками персонала (нарушение требований пожарной безопасности; слабый уровень специальной подготовки, умышленные действия личного состава и т. д.);
¿4 — состояние, вызванное несоблюдением требований руководящих документов: приказов и директив командования; инструкций, регламентирующих безопасность хранения, и т. д.;
— состояние, вызванное техногенными факторами (лесные пожары, молнии, ураганы и т. д.);
а01, Р02, Х03, ф04 , 805 — интенсивности переходов из нормированного состояния в аварийное;
а10, Р20, Х30, ф40 , 850 — интенсивности переходов (восстановления) системы в нормированное состояние.
Размеченному графу состояния безопасности ПОО будет соответствовать система дифференциальных уравнений Колмогорова:
где: Р(0) — начальный нормированный уровень вероятной безопасности, соответствующий состоянию 50;
Р(1^ — Р(5) — уровни безопасности, вызванные изменениями состояний — 55.
Для проверки адекватности модели было проведено компьютерное моделирование потери и восстановления безопасности ПОО в нормированное состояние в программе ЫаШсайъ. Результаты эксперимента позволяют сделать вывод о возможности текущей комплексной оценки состояния ПОО с использованием предлагаемой модели и применении для этого разнообразных программных средств мониторинга6 (рис. 2).
t1 — замер текущего состояния безопасности — возникновение инцидента;
— время принятия решения; ^ — время восстановления безопасности
Рис. 2. График потери и восстановления безопасности ПОО при возникновении аварийной ситуации
В заключение отметим, что разработанную модель необходимо адаптировать под конкретный объект, вид боеприпаса, порядок его обслуживания и хранения, особенности технических средств доступа персонала на ПОО, его географическое расположение и др. Кроме того, она должна периодически уточняться с учетом прогнозируемых приоритетных (чрезвычайных) обстоятельств (пожароопасный сезон, период грозовой активности, усиление диверсионной и террористической деятельности, смена обслуживающего персонала и т. д.). Вследствие этого модель становится индивидуальной для каждого ПОО.
5 Попов Н.С., Лузгачева Н.В., Хайри А. Методологические основы теории безопасности // Вопросы современной науки и практики. Университет им. Вернадского, 2010. № 10. С. 10—28.
6 Аронов И.З. Современные проблемы безопасности технических систем и анализа риска // Стандарты и качество. 1998. № 3.
