CC BY
101
2005 НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК МГТУ ГА 86(4)
серия Эксплуатация воздушного транспорта и ремонт авиационной техники. Безопасность полетов
УДК 629.735
ОЦЕНКА РИСКА НА ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЯХ
О.Г. ФЕОКТИСТОВА, Т.Г. ФЕОКТИСТОВА Статья представлена доктором технических наук, профессором Ципенко В.Г.
В статье представлена оценка риска и управления безопасностью на промышленных предприятиях. Также представлена диаграмма «дерево происшествий» авиакатастроф.
В нашей жизни всегда существуют и будут существовать опасности различного характера, а следовательно, и риск возникновения и воздействия на человека и окружающую среду различного рода негативных явлений и процессов, в том числе аварий и катастроф на объектах повышенной опасности.
Безопасность можно рассматривать как явление, тождественное гомеостазису системы, суть которого в определенном типе динамического равновесия. В этом случае безопасность можно интерпретировать как динамически равновесное состояние сложной саморегулирующейся системы, при котором в допустимых пределах поддерживаются параметры, существенно важные для сохранения свойств этой системы.
Рассматривая понятие безопасности, нельзя не остановиться на некоторых взглядах относительно природы аварийности техногенно опасных объектов, в частности, на энергоэнтропийной концепции аварийности, развитой в работе П. Г. Белова [1].
Из ее сути вытекают два важных положения, в рамках определенных допущений, не входящих в противоречие с законами термодинамики.
Первое из них сводится к тому, что при осуществлении любой производственной деятельности, связанной с энерговыработкой, энергопереработкой или энергопотреблением, в системе происходит уменьшение значения такого важного термодинамического параметра состояния, как энтропия.
Второе положение. Состояние системы (в нашем случае техногенно опасного объекта), характеризующееся малой величиной энтропии с термодинамической точки зрения, является неравновесным. При этом объективно существует возможность перехода системы в менее упорядоченное состояние, сопровождающееся аварийным высвобождением энергии.
В процессе установления в изолированной системе равновесного состояния неупорядоченность системы монотонно возрастает, пока не достигнет максимальной величины, соответствующей равновесию. Максимальное значение энтропии системы свидетельствует о большом беспорядке в ней.
Создание упорядоченной структуры, каковой является любой промышленный и иной рукотворный объект, сопряжено с весьма большими затратами на обеспечение прежней устойчивости системы более высокого порядка.
Упорядоченные структуры реагируют на внешние воздействия с большей чувствительностью, чем равновесные термодинамические системы, и изменяют свои свойства.
Природа возникновения аварий на энергооснащенных объектах имеет определенную связь с поведением одной из важных термодинамических функций состояния - энтропии. Это обстоятельство необходимо учитывать при создании и развитии всей системы мер и действий по обеспечению техногенной безопасности.
Вопросы управления безопасностью и риском для населения, территорий и объектов окружающей среды при авариях и катастрофах на опасных объектах, следует рассматривать на нескольких иерархических уровнях. Низовым уровнем здесь является техногенно опасный объект,
а далее несколько ступеней в управленческом процессе принадлежит социально-экономическим системам различного уровня: от местного до федерального. Каждый из уровней в процессе управления несет определенную функциональную нагрузку.
Любая деятельность, связанная с риском, значения которого лежат в области чрезмерного риска для индивидуума, является недопустимой, если даже она выгодна для общества в целом.
Как известно, приемлемый уровень риска для той или иной хозяйственной и другой деятельности определяется, исходя главным образом из научно обоснованных социальноэкономических, нравственно-психологических соображений и критериев.
Из всех видов риска, возникающих при техногенных нагрузках на окружающую среду, обычно главное внимание сосредоточивается на риске для здоровья и жизнедеятельности людей. При этом рассматриваются индивидуальный, коллективный и социальный риски.
Фактические величины уровней риска могут быть оценены только с определенными, иногда достаточно большими, ошибками. В связи с этим наряду с пределом риска пользуются еще одной величиной, при совпадении с которой расчетное значение риска для аварийных условий с определенной гарантированной вероятностью не превышало бы предельного. Эту величину назовем условным пределом риска.
При известном законе распределения плотности вероятности случайной величины риска в зависимости от изменения факторов аварии условный предел риска может быть легко найден. Наряду с пределом риска устанавливается некая величина уровня риска, называемая целью риска. Смысл этой величины практически совпадает с введенным выше понятием — условным пределом риска. Определение же величины цели риска предусматривается главным образом на основе опытных данных и интуиции методом экспертных оценок.
При анализе пользы и вреда любой хозяйственной деятельности невозможно обойтись без количественных оценок. В настоящее время признано целесообразным в качестве количественной меры пользы и вреда хозяйственной и другой деятельности применять величину средней ожидаемой продолжительности предстоящей жизни (СОППЖ) [2]. В этом случае чистая выгода В выражается формулой:
В = ДТ(+) - ДТ(-) (1)
где: ДТ(+) - увеличение СОППЖ; ДТ(-) - уменьшение СОППЖ.
В качестве критерия оптимальности при определении затрат по обеспечению снижения риска и безопасности может служить максимальное значение функции СОППЖ.
Сущность управления безопасностью и риском техногенных воздействий на окружающую среду состоит в распознавании, выявлении и разрешении проблемных ситуаций, связанных с обеспечением безопасности и риска в условиях аварий и катастроф.
Анализ возможных опасных событий и аварийных ситуаций включает рассмотрение всех ситуаций, связанных с отклонением от регламентного функционирования объекта и возникновением того или иного ущерба. Целью этого анализа является выявление последовательности событий, ведущих в конечном счете к авариям, разработка сценариев возникновения и развития аварий, оценка вероятности их возникновения.
К числу методов, которые дают наилучшие результаты, следует отнести: метод анализа деревьев отказов (происшествий), метод анализа дерева событий и метод анализа причинноследственных связей, сочетающий в себе два предыдущих метода. При реализации этих методов рассматриваются все возможные пути развития аварийных процессов. В первом методе за основу берется анализ надежности и отказов систем. Дерево отказов (происшествий) определяет структуру и последовательность вероятностных расчетов по оценке риска возникновения возможных аварий.
В методе анализа дерева событий рассматриваются события, влекущие за собой в конечном счете аварию, выделяется преобладающая последовательность этих событий. За начальную точку дерева событий берется исходное событие. Перечень исходных событий, которые могут явиться причиной развития аварийных процессов, устанавливается при проектировании объекта. Затем осуществляется логический перебор различных путей развития аварии (ветвей дерева событий) и ее возможных последствий. С помощью дерева событий строится расчетная схема по оценке вероятности возникновения возможных аварийных ситуаций.
В настоящее время получил довольно широкое развитие метод оценки вероятности возникновения аварийных ситуаций, основанный на анализе причинно-следственных связей. В этом методе также предусматривается построение расчетной диаграммы, которая связывает отказы и опасные события в причинно-следственные цепочки.
На рис. 1 представлена диаграмма «дерево отказов (происшествий)», которая включает одно головное событие, связанное конкретными логическими условиями с промежуточными и исходными предпосылками, обусловившими в совокупности его появление.
В качестве головного события рассматривается авария или катастрофа летательного аппарата. Ветвями дерева происшествия служат предпосылки и их причинные цепи, листьями — исходные события, т. е. отказы, ошибки персонала, неблагоприятные внешние воздействия.
Рис. 1 Диаграмма «дерево происшествий»
Знаком «+» на диаграмме обозначено логическое условие сложения «ИЛИ», знаком «• » логическое условие перемножения «И».
В данной модели головное событие (авария или катастрофа ЛА) явилось результатом одновременного наложения следующих предпосылок: А - наличие ЛА, Б - присутствие людей, В -осуществление полета, С - обслуживание на земле.
В свою очередь, на событие А может повлиять: 1 - отказ авиационной техники (планера, двигателя и т.п.); 2 - заправка некондиционным ГСМ; 3 - нарушение норм загрузки воздушного судна. На событие Б: 4 - слабая подготовка экипажа, 5 - плохое самочувствие (болезнь), 6 -психологическая несовместимость экипажа, 7 - семейные проблемы. На событие В: 8 - наруше-
ние правил выполнения полетов, 9 - орнитологическое обеспечение, 10 - авиационная безопасность, 11 - ошибки УВД, 12 - метеоусловия. И на событие С: 13 - нарушение деятельности персонала УВД.
Модель-диаграмма «дерево событий — последствий аварии, катастрофы и т. п.», или просто «дерево событий», также представляет собой граф. Однако анализ этой диаграммы ведется от центрального события, которое обычно представляет собой аварию, катастрофу и т. п., к цепочкам событий, являющихся его последствиями.
В таком случае граф выражает все возможные исходы аварии (катастрофы). В качестве ветвей дерева здесь возможны сценарии развития аварии и причинение ущерба объектам окружающей среды, людям, материальным и природным ресурсам [3]. Эти сценарии отличаются возникающими при аварии обстоятельствами и условиями воздействия на объекты поражающих факторов.
При анализе развития аварий, катастроф целесообразно использование формул Байеса. С их помощью могут быть определены апостериорные вероятности реализации возможных гипотез возникновения и развития аварийного процесса. С их помощью могут быть определены апостериорные вероятности реализации возможных гипотез возникновения и развития аварийного процесса.
Вероятность возникновения и развития аварии в соответствии с гипотезой Н определяется по формуле:
Р(И,!А )= „Р(Н‘ )(А'Н-) (2)
2 Р(Н„ )Р(А!Нк)
к=1
где: Р(Н$|А) - искомая апостериорная, условная вероятность;
А - случайное событие возникновения аварии;
Р(Н8), Р(Нк) — априорные вероятности реализации сценариев (гипотез) Н и Нк;
Р(А|Н8), Р(А|Нк) — априорные вероятности возникновения аварии по сценариям (гипотезам) Н8 и Нк.
Если число принимаемых во внимание сценариев возникновения и развития аварии (гипотез) равно п, то:
п
Iр(н„)=1
к=1
п
I Р(И,! А) = 1 (3)
5=1
В настоящее время управленческий процесс (в том числе и управление безопасностью и риском) осуществляется на основе системного подхода.
Теоретико-множественное описание сложной организационно-технической системы может быть дано в виде кортежа:
Б = <А, Я, X, У, Б, Е> , (4)
где: А - множество элементов системы;
Я - отношение на множестве А, характеризующее связь между элементами системы (Я А х А);
X - множество входов системы; У - множество выходов системы;
Б - множество функций, реализуемых элементами множества А;
Е - отношение эмерджентности, определенное на множестве А и Б и ставящее в соответствие элементам системы реализуемые ими функции.
Цель операции считается достигнутой, если получен соответствующий этой цели результат. Во многих случаях результат может быть выражен достигнутым уровнем риска (вероятностью возникновения негативного явления или математическим ожиданием ущерба).
Любая осуществляемая в сфере управления безопасностью и риском операция, то есть действия по выполнению определенных задач, может быть описана на основе теоретикомножественного подхода в виде совокупности элементов (О):
О = <Ri, R2, Fo, 0, Т> (5),
где: R1 - ресурсы; R2 - результаты; F0 - отношение R1, R2 ставящее в соответствие затраченным ресурсам полученный результат (F0 R1 х R2 )
0 - условия проведения операции; Т - время выполнения (длительность) операции.
При управлении безопасностью и риском ресурсы целесообразно подразделять на две части: активные ресурсы, т. е. непосредственно преобразуемые в результат, и пассивные ресурсы -используемые на создание системы и поддержание ее в состоянии, обеспечивающем проведение операций.
Результаты операции по достижению цели при том или ином количестве ресурсов зависят от ряда факторов: выбранного способа выполнения решаемых для достижения цели задач, принятого алгоритма управления процессом влияния внешних условий на проведение операции и т. п.
ЛИТЕРАТУРА
1. Белов П.Г. Теоретические основы системной инженерии безопасности. Киев, 1997.
2. Кузьмин И.И., Махутов Н.А., Хетагуров С.В. Безопасность и риск: эколого-экономические аспекты. Санкт-Петербург, СпБ ГУЭФ, 1998.
3. Белов П.Г. Моделирование опасных процессов в техносфере . Киев, 1999.
ASSESSMENT OF RISK AT INDUSTRIAL ENTERPRISES.
Feoktistova O.G., Feoktistova T.G.
Risk assessment and safety management at the industrial enterprises and also incidents "tree" graph of air disasters are introduced in the article.
Сведения об авторах
Феоктистова Оксана Геннадьевна, окончила МИИГА (1988), кандидат технических наук, доцент кафедры безопасности полетов и жизнедеятельности МГТУ ГА, автор свыше 45 научных работ, область научных интересов - инженерная экология, экологическая безопасность технологических процессов ремонта АТ, математическое моделирование в экологии, экологические последствия аварий (катастроф).
Феоктистова Тамара Герасимовна, окончила КИИГА (1968), доцент кафедры безопасности полетов и жизнедеятельности МГТУ ГА, автор свыше 20 научных работ, область научных интересов - экологическая безопасность, системы качества в области охраны труда.
