CC BY
178
Применение условных рисков для оценки безопасности морских судов
М. Д. ЕМЕЛЬЯНОВ, канд. техн. наук, зам. генерального директора ЗАО «ЦНИИМФ»
Задача инженера при проектировании конструкции заключается в определении размеров ее элементов и выборе материала, что позволило бы эксплуатировать технический объект в течение всего планируемого срока службы.
До начала прошлого века в инженерной практике преобладал детерминистический подход, в котором недостаточность знаний о внешних нагрузках, свойствах материалов и идеализация расчетной схемы приложения нагрузки компенсировалась использованием коэффициентов запаса прочности. При этом основной концепцией проектирования было не допустить появление повреждений.
С развитием вероятностных методов расчета, начиная с 30-х годов прошлого столетия, пришло осознание, что и нагрузка, и свойства материалов имеют случайную природу, в связи с чем полностью исключить появление повреждений за срок службы объекта невозможно. Поэтому концепцию недопустимости повреждений сменила концепция о недопустимой вероятности повреждения. Вероятностный подход проявился в двух направлениях — использовании статистических методов при расчете конструкций и применении теории надежности для прогноза безотказности сложных систем. При этом негативные последствия при возникновении отказа учитывались интуитивно, в неявном виде, путем принятия определенных значений вероятности безотказной работы или коэффициента запаса прочности.
Применение теории риска в инженерной практике является логическим развитием вероятностного подхода, при котором уровень надежности выбирается в зависимости от возможных последствий при повреждении (отказе) элементов объекта. Оценка риска служит той мерой, которая еще на стадии предпроектной проработки из имеющихся вариантов технических решений позволяет осуществить оптимальный выбор с точки зрения минимизации затрат на создание объекта и возможных
убытков при реализации данного решения на практике. При этом под риском Я обычно понимают сочетание вероятности наступления нежелательного события Р и возможного ущерба С от него, описываемое выражением
Я=РС. (1)
С этой целью ИМО для морского судоходства в 1997 г. разработала Временное руководство по формализованной оценке безопасности (ФОБ), а в 2007 г. представила консолидированный текст Руководства [1].
Формализованная оценка безопасности направлена на повышение безопасности в судоходстве и предназначена для использования в качестве инструмента при разработке новых правил (регламентирующих документов), при сравнении существующих правил с новыми нормативными документами, анализа различных технических и эксплуатационных решений, включая человеческий фактор, и установления баланса между безопасностью и ценой ее обеспечения. Главное достоинство ФОБ заключается в том, что недостаточность или отсутствие информации по авариям и отказам при оценке риска восполняется применением экспертной оценки.
Прямое использование ФОБ для решения инженерных вопросов достаточно трудоемко из-за необходимости проведения процедуры экспертной оценки. Кроме того, независимые группы экспертов при решении одной и той же задачи могут получить разные результаты.
Источниками возможных погрешностей ФОБ могут быть следующие.
Во-первых, это ошибки при классификации аварийных случаев (АС). Например, рассмотрим следующее описание АС: «Судно стояло на якорной стоянке на внешнем рейде. Внезапно налетел шторм. В результате штормового воздействия произошел обрыв якорной цепи и судно выбросило на берег». На первый взгляд аварийный случай можно отнести к недостаточности якорного устройства. Однако это было бы ошибочным мнением, поскольку якорные устройства не рассчитываются на удержание судна во время шторма. При получении штормового предупреждения судоводитель должен был либо найти укрытие в закрытой гавани, либо выйти в открытое море. Т.е.дан-ный аварийный случай следует отнести к навигационным авариям, причиной которых была ошибка судоводителя.
Во-вторых, при ранжировании тяжести последствий ФОБ не дает конкретных указаний, какие последствия следует относить к незначительным, значительным, серьезным и катастрофическим. Поэтому экспертам необхо-
'^р/2 ^'тис!
Степень ущерба Л а) Треугольное распределение
Л'р/2 Л'шо(1
Степень ущерба 5 б) Усеченное треугольное распределение
Рис. 1. Плотность вероятности распределения степени ущерба S при отказе критичного элемента
димо иметь ориентиры, которых они могли бы придерживаться, чтобы оценки выполнялись в едином масштабе. Ситуация усугубляется тем, что интервалы между соседними рангами обычно неодинаковы и неизвестны, что с математической точки зрения делает некорректным операцию суммирования рангов тяжести последствий и частоты аварийного случая для получения индекса риска.
В-третьих, наибольшую погрешность привносит экспертная оценка частоты АС. Так, например, массовые аварийные случаи с нефтерудовозами в 2001-2003 гг. (по 2-3 АС в год на серию из 49 судов) создали впечатление о чрезвычайно низкой их надежности. Однако при расчетах оказалось, что за период с 1998 по 2007 гг. аварийность нефтерудовозов в среднем не отличалась от аварийности аналогичных рудовозов и навалочников и составляла для тех и других 0,028 судолет-1 [2].
Поэтому формализованную оценку безопасности следует рассматривать как методологическую основу для разработки инженерных методик оценки риска.
В данном случае для решения определенного круга задач, используя как экспертную оценку, так и статистические данные по авариям, необходимо выполнить следующее:
• определить основные виды опасностей (виды аварийных случаев);
• получить таблицу соответствия описания последствий АС со степенью ущерба и определить законы распределения тяжести ущерба;
• выявить критичные элементы судна, отказ которых приводит к существенным последствиям, и определить для них параметры, характеризующие их техническое (текущее) состояние;
• подобрать или разработать математическую модель отказа критичных элементов, позволяющую вычислять вероятность возникновения аварийного случая;
• получить распределение степени тяжести ущерба при отказе критичного элемента;
• представить результаты расчета риска в условном виде как отношение риска при фактическом техническом состоянии критичного элемента к риску при состоянии, соответствующем минимальным требованиям нормативных документов.
Подобная методика позволила бы инженеру выполнять оценку риска обычными расчетными методами уже без применения экспертной оценки и
могла бы использоваться при разработке нормативных документов.
Схема такого подхода разрабатывалась на основе обработки данных по аварийности Российского морского регистра судоходства (РС) за период 1993-2007 гг. по всем типам судов, включая рыболовные и рыботранспо-ртные, за исключением судов вспомогательного и технического флота, пассажирских бескоечных (прогулочных) судов, несамоходных барж и стоечных судов.
Виды опасностей
В основу классификации по видам опасностей или видам аварийных случаев (видам АС) положены такие состояния судна, при которых создается реальная угроза его безопасности и происходит утеря мореходных качеств. К таким состояниям относятся 6 основных видов опасностей [2], а именно:
• повреждение корпуса и нарушение его целостности вследствие воздействия внешних экстремальных эксплуатационных нагрузок (чрезмерные волновые нагрузки, тяжелые ледовые условия, контакт с притопленными плавающими предметами);
• опрокидывание судна или чрезмерное его накренение, не позволяющее продолжить рейс, вызванное неправильной загрузкой, смещением груза и повреждением средств его крепления, обледенением;
• затопление судна (потеря плавучести) вследствие нарушения герметичности наружного контура корпуса, непосредственно не связанное с воздействием экстремальных эксплуатационных нагрузок, например, при коррозионных повреждениях, нарушении герметичности наружных закрытий и т.п.;
• потеря хода и управляемости вследствие отказа главного двигателя, редуктора или вало-винто-рулевого комплекса;
• контакт с внешними объектами (навигационные АС): столкновение, навал, посадка на мель из-за форс-мажорных обстоятельств, ошибок судоводителя, отказа навигационного оборудования, ошибок лоцмана или системы управления движением судов (СУДС), воздействия другого судна или движущегося объекта, недостаточности нави-гационно-картографического обеспечения, в том числе неотмеченных на карте мелей и затопленных объектов;
• пожар или взрыв в помещениях судна, вызванный замыканием электропроводки или возгоранием электроприборов, неосторожным обраще-
нием с огнем, проведением сварочных работ, попаданием топлива на горячие поверхности работающего двигателя или взрывом паров масел в картере, самовоспламенением груза или других пожароопасных материалов.
Оценка тяжести ущерба от аварийного случая
Возможный ущерб С в формуле (1) можно представить в следующем виде:
С ~ С -10—<5 _ 5>
(2)
где Стах — ущерб при катастрофических последствиях;
5тах — максимальное значение степени ущерба;
5 — степень ущерба.
Примечание. В действительности тяжесть последствий от инцидента неодинакова для судна, груза, человека и для окружающей среды. С формальной точки зрения оценку риска следовало бы вычислять отдельно по этим трем видам ущерба, т.е. С = Сл + См + Сэ, где индексы л, м и э — относятся, соответственно, к людским, материальным и экологическим потерям. К сожалению, в настоящее время отсутствует общепринятый подход в оценке размера возможного ущерба при людских потерях и нанесении вреда окружающей среде. Расхождение реальных убытков, например, размера страховых выплат от расчетных величин, полученных по разным методикам, может различаться более чем на несколько порядков. Сбор фактических данных достаточно трудоемок, зачастую они являются коммерческой тайной, что не позволяет получить исчерпывающий объем информации для практического применения. Поэтому одномерная форма представления ущерба по формуле (2) является на настоящий момент оптимальной.
Для определения ущерба, который эксперты должны оценить по описаниям в извещении об аварийном случае или в акте о внеочередном освидетельствовании в связи с аварийным случаем, необходимо располагать таблицей, которая связывала бы качественное описание развитие АС и их последствий со степенью ущерба 5.
Подобная зависимость (см. табл. 1) была получена ранее автором и представлена в работе [3]. Она позволяет даже одному эксперту определять степень ущерба 5 по описанию аварийного случая.
Анализ форм гистограмм тяжести ущерба для отдельных элементов [3] показывает, что они близки к треугольному закону распределения. При этом
Таблица 1. Номер ранга Я8 и степень ущерба 5 в зависимости от тяжести последствий АС [3]
Й5 Масштаб последствий Последствия *Уср Нижняя граница .5, Верхняя граница Я.
0 Несущественный Никакого существенного вреда людям, не влияет на эксплуатационную безопасность, не имеет заметных последствий
1 Незначительное ухудшение характеристик управления или допустимых условий эксплуатации; локальный пожар без повреждения ответственного электрооборудования и кабелей, ликвидированный переносными средствами пожаротушения или судовой водопожарной системой без привлечения посторонней помощи 1,22 0,50 1,50
2 Незначительный Умеренные повреждения без утраты мореходных качеств; кратковременная потеря мореходных качеств с проведением аварийно-ремонтных работ силами экипажа или нахождение на мели менее 24 часов; смещение груза без утраты мореходных качеств; умеренные повреждения лопастей гребного винта; вмятины в НО или бухгины ВП без нарушения герметичности; повреждения фальшборта, конструкций надстроек выше 1-го яруса; пожар в пределах грузового отсека, в МО, в нескольких помещениях надстройки без повреждения ответственного электрооборудования и кабелей 2,14 1,50 2,50
3 Значительный Потеря хотя бы одного мореходного качества или посадка на мель на срок свыше 24 часов; существенное ухудшение эксплуатационных характеристик и характеристик управления, но позволяющие закончить рейс; легкие травмы или заболевания вследствие АС; облом лопасти гребного винта; отказ ГД или редуктора в СЭУ из 2-х и более ГД, отказ валопровода и винто-рулевого комплекса в 2-х и более вальной движительной установке; нарушение герметичности ВП, НО выше ватерлинии или в районе двойного борта, второго дна, форпика; пожар с повреждением Конвенционного электрооборудования и кабелей 3,13 2,50 3,60
4 Необходимость получения посторонней помощи или буксировки; тяжелые травмы или заболевания; поступление воды в отсек с сохранением плавучести судна; пожар с повреждением электрооборудования и кабелей, обеспечивающих управление, контроль и энергообеспечение судна 4,33 3,60 4,87
5 Опасный Повреждение судна, приведшее к гибели лщдей; значительные повреждения, создающие угрозу безопасности судна; поперечные трещины в миделевом сечении корпуса; необходимость получения посторонней помощи; поступление воды в отсек с угрозой затопления судна; затопление МО с сохранением плавучести; выгорание всех помещений надстройки 5,10 4,87 5,32
6 Катастрофический Гибель судна, единичные смерти; выгорание всех помещений судна; загрязнение окружающей среды 5,80 5,32 6,27
7 Гибель судна и людей; серьезный экологический ущерб 6,47 6,27 6,81
Примечания к таблице:
— под «конвенционным оборудованием и кабелями» понимается оборудование и его кабельные трассы, кроме обеспечивающих управление, контроль и энергообеспечение судна, на которое распространяются требования международных конвенций;
— сокращения: ГД — главный двигатель; НО — наружная обшивка; ВП — верхняя палуба; СЭУ — судовая энергетическая установка; МО — машинное отделение.
возможно как чисто треугольное распределение, так и усеченное треугольное распределение при наличии защитных мер. Приближенно распределение степени ущерба 5 при отказе элемента можно изобразить графиками, приведенными на рис. 1.
Плотность вероятности треугольного распределения степени ущерба р5(5) в случае отказа отдельного элемента может быть записана в виде где 5тоа — мода распределения 5;
при 5 < 5той ;
,5 при5>5то<1,
: М-а,
\Ь2 — а 2
(3)
аь Ьь а2, Ь2 — параметры треугольного закона распределения, определяемые из выражений: 5,, 5, — наименьшее и наибольшее значения
а _ 2 . ь =
степени ущерба соответственно, определяемые из табл. 1.
Среднее значение степени ущерба 5 определяется по формуле
2-5,
Д1+а2 (а о -г-V 0 тек! /
\+ъг
•10 +—1-10 2 к (4)
где а0 = /п10.
Из решения обратного уравнения формулы (4) при известном значении по результатам статистической обработки АС можно получить недостающий параметр 5тоа, позволяющий вычислить процентили и получить доверительный интервал для случайной величины 5. Поскольку степень тяжести ущерба 5 является показателем степени числа 10, то для группы, состоящей из п статистических данных, среднее значение необходимо определять по формуле
£10* \п
5 = 1ё
где 51 — степень ущерба для г'-го члена в группе.
Для определения границ доверительного интервала степени ущерба обозначим через Р = (1-в) вероятность нахождения в нем случайной величины 5. Так как геометрически (см. рис. 1а) вероятность представляет собой площадь под линиями распределения 5, то из решения уравнений площадей треугольников найдем левую границу 5щ2 (наименьшее значение) и правую границу 51-(з/2 (наибольшее значение) доверительного интервала по следующим формулам:
- 5,
при В-^ 2
„) „р. НА;
* 2 5,-5,
(5)
-ё
Р , -
при — £ —-—
2 -5,
при
Использование защитных мер не снижает вероятность появления повреждений, но может заметно уменьшить масштаб тяжести последствий при наступлении аварийного случая.
Так, например, если появление трещин в подводной части наружной обшивки одинарных конструкций корпуса может привести к затоплению отсека и гибели судна, то деление корпуса судна на водонепроницаемые отсеки, обеспечивающее непотопляемость при затоплении одного или более отсеков, позволяет избежать гибели судна. Применение дублирующих конструкций (бортовых и днищевых танков и цистерн) дополнительно уменьшает масштаб последствий, предотвращая затопление отсека.
При наличии второго главного двигателя отказ одного из них сохраняет ход и управляемость судном (со снижением эксплуатационных характеристик — скорости хода), что позволяет без посторонней помощи закончить рейс. Кроме того, эта защитная мера в случае штормовых условий и пониженной остойчивости судна достаточна для предотвращения разворота судна лагом к волне и его опрокидывания.
Средства объемного пожаротушения позволяют локализовать и потушить пожар в отсеке, где произошло возгорание, и предотвратить его распространение по всему судну.
Таким образом, защитные меры могут как сместить распределение тяжести последствий в область низких значений степени ущерба 52 (см. рис. 1а), так и преобразовать плотность распределения 5 к усеченному виду с ограничением по 53 (см.рис. 1б). Примером усечения распределения может стать наличие избыточной плавучести судна при нарушении общей прочности корпуса. В этом случае избыточная плавучесть не влияет на вероятность разлома и гибель судна, но ее наличие, когда одна из половин корпуса остается на плаву, дает дополнительное время на проведение спасательных операций и уменьшает число людских потерь. Так, например, во время керченской трагедии в ноябре 2007 г. одно из судов, танкер «Волгонефть-139», разломился на две части, одна из которых сразу затонула. При этом экипаж судна в полном составе был позже эвакуирован с другой дрейфующей части.
Выбор значений наименьшей степени ущерба 51, наибольшей степени ущерба 52 и наибольшего значения для усеченного распределения 53 определяется в каждом конкретном случае отдельно на основе анализа гистограмм распределения Я5 и возможных границ для 5 из таблицы соответствия степени ущерба и описания тяжести последствий (табл. 1).
В случае усеченного треугольного распределения формулы (3), (4) и (5), описывающие плотность вероятности р5(5), среднее значение степени ущерба и границы доверительного интервала преобразуются к следующему виду.
Плотность вероятности р5(5) усеченного треугольного распределения степени ущерба 5 для рассматриваемого элемента равна
Рз 0*) =
при Я < Зщос!;
1-С
при5>5то(1,
1-е
(За) где с =
(Б2 -5той)
53 — наибольшее значение степени ущерба усеченного распределения.
Среднее значение степени ущерба усеченного треугольного распределения определяется по формуле
а, + а,
•10®- ^ - 1ё(1 - с), (4а)
Левая 5з/2 и правая 51-(3/2 границы доверительного интервала для усеченного распределения будут равны
^Д/2 _ 2 ~ 53 (25*2 -53) +
при (5а)
р 2 а-сХ^-5.)
при^< ^
2 (1-сХ^-^)
1+^4;
$2 ~ ^пкх! 1
при — >
2 а-сХ^-5,) Б.-Б,
Выбор значений параметров распределения степени ущерба 5 без защитных мер и с их наличием в каждом конкретном случае является предметом отдельного рассмотрения.
Выявление критичных элементов
На первый взгляд, определение риска для системы «судно — груз — человек», состоящей из сотен тысяч узлов и элементов, выглядит трудновыполнимым из-за большого объема элементов. Но если задачу сузить и рассматривать только критичные узлы и элементы, отказ которых приводит к существенному риску нанесения ущерба, то количество рассматриваемых элементов системы уменьшится на несколько порядков. Выполнение задачи будет еще более облегчено, если использовать статистические базы данных по аварийности, поскольку они содержат информацию только по тем элементам (узлам), которые имели отказ, приведший к аварийному случаю (АС). Такая попытка была предпринята в работе [3] и решалась методом индексов. Если использовать шкалу десятичных логарифмов и семь уровней (рангов) по частоте и по тяжести ущерба, то риск может быть выражен через индекс ¡к , определяемый по формуле
4 = 5 + 1р,
где 1р = 7 + — индекс частоты; / — частота аварийного случая, судолет—1.
Критичным считался тот элемент, у которого индекс риска был выше допустимого уровня [/ж]. В качестве допустимого уровня была принята рекомендация ФОБ о верхней границе, в качестве которой предлагается считать смерть члена экипажа с вероятностью 10-3 в год на судно.
При выбранном уровне допустимого риска число критичных элементов оказалось менее 60-ти по всем видам опасностей.
Таблица 2. Критичные элементы валопровода с дейдвудным устройством
№ Наименование вида, подвида опасности, критичного элемента (узла) Уд.вес Ф, gij, Ущ £ Ь 1к
4 Потеря хода и управляемости 0,511 4,264 4,986 9,250 8,808
4.3а Отказ валопровода (1 линия вала): 0,420 4,108 3,978 8,086 7,674
4.3.1а гребной вал 0,100 4,330 2,964 7,294 6,660
4.3.2а промежуточный вал 0,033 4,330 2,487 6,817 6,183
4.3.3а муфта гребного вала 0,133 4,206 3,089 7,295 6,785
4.3.4а опорный подшипник 0,100 4,167 2,964 7,131 6,660
4.3.5а упорный подшипник 0,167 4,330 3,186 7,516 6,882
4.3.6а дейдвудная втулка 0,100 4,154 2,964 7,118 6,660
4.3.7а дейдвудное уплотнение 0,300 3,405 3,441 6,846 7,137
4.3.8а прочие элементы 0,067 4,029 3,934 7,963 6,484
4.36 Отказ валопровода (2 и более линий валов) 0,580 3,223 4,578 7,801 7,816
4.3.16 гребной вал 0,750 3,130 4,463 7,593 7,701
4.3.26 промежуточный вал 0,068 3,130 3,422 6,552 6,660
4.3.36 муфта гребного вала 0,023 4,330 2,945 7,275 6,183
4.3.46 опорный подшипник 0,068 3,020 3,422 6,442 6,660
4.3.56 упорный подшипник 0,023 3,130 2,945 6,075 6,183
4.3.76 дейдвудное уплотнение 0,045 1,220 3,246 4,466 6,484
4.3.86 прочие элементы 0,023 3,130 2,945 6,075 6,183
Примечания к таблице:
| | — обозначены элементы, значение риска которых не превышает допустимый уровень; в обозначении элементов первое и второе число означают вид и подвид опасности соответственно, третье число является номером элемента, литерой «а» обозначено одинарное устройство, литерой «б» — дублирующие устройства; Оь gj — удельные веса вида и подвида опасности, критичного элемента соответственно.
Для примера покажем результат отбора критичных элементов для вида опасности «Потеря хода и управляемости», подвида «Отказ валопровода с дейдвудным устройством», приведенный в табл. 2.
Вероятность отказа критичных элементов
Вероятность отказа критичного элемента обычно получают с использованием математических моделей отказа. Наиболее распространенными моделями отказа элементов сложных инженерных систем являются модель предельной (разовой) нагрузки и кумулятивные модели накопления повреждения.
Модель предельной (разовой) нагрузки описывает случаи, когда внешняя нагрузка достигает предельной несущей способности конструкции (вязкого разрушения, потери устойчивости, исчерпания пластического деформирования, хрупкого разрушения и т.п.). Кроме задач строительной механики и деталей машин, эта модель пригодна, например, для расчета вероятности опрокидывания судна при качке, отказа главного двигателя из-за тепловой перегрузки и в других случаях. Для этой модели наступление отказа в рассматриваемом периоде времени имеет равную вероятность в любой момент времени.
К кумулятивным моделям накопления повреждений могут быть отнесены линейная модель коррозионного износа, модель усталостного повреждения и модель механического износа пар трения. Время наступления отказа зависит от скорости накопления повреждения и наступает тогда, когда накопленные повреждения достигают некоторого критического уровня. Возможны также комбинации этих моделей.
В случае отсутствия аналитической модели или недостаточности исходных данных для расчета могут использоваться статистические модели, основанные на методах статистического планирования эксперимента.
Кроме вышеперечисленных моделей встречаются нерасчетные случаи, которые обычно являются следствием следующего:
• отказ критичного элемента вызван воздействием нагрузок, не предусмотренных условиями нормальной эксплуатации судна;
• отказ является следствием ошибок проектирования, обслуживания или ремонта;
• причину отказа не представляется возможным установить, например, в связи с гибелью судна.
То, что рассматриваемый отказ относится к нерасчетным случаям, не означает, что его можно игнорировать. Их
следует учитывать в качестве «фоновых» аварийных случаев при интегральной оценке степени безопасности судна. Вероятность отказа Р(т) находится по известной формуле теории надежности
Р(г) = 1 - ехр
-¡Л(т)с1т
где Я(г) — интенсивность отказов, зависящая от времени.
Если не удается получить зависимость 2(т) от времени, то ее принимают постоянной и равной среднестатистической частоте отказа /
Границы доверительного интервала для риска
В соответствии с формулой (1) нижняя Я%/2 и верхняя границы доверительного интервала для риска связаны с нижними и верхними границами доверительных интервалов для вероятности отказа Р и возможного ущерба С следующими соотношениями
— Р<*/2 ' Ср/г
у/2 — Р\-а!2 '
,9/2 >
где С,,/2, С1-в/2 — значения ущерба по формуле (2), вычисленные при 5^/2 и 51-в/2 соответственно;
а, в — вероятность непопадания в доверительный интервал вероятности отказа Р и возможного ущерба С соответственно.
При этом вероятность непопадания в доверительный интервал у для Я равна ав/2. Откуда, задаваясь вероятностью у, можно определить вероятности непопадания в доверительный интервал для вероятности отказа Р и возможного ущерба С
а = р = ^2у. Расчет условных рисков
Расчет риска нанесения вреда жизни и здоровью людей, имуществу и окружающей среде при отказе критичных элементов предполагает сравнение с допустимым уровнем. При этом данная оценка не должна вступать в противоречие с существующей системой технического регулирования и контроля.
В статье И. Л. Можаева и группы авторов [4] отмечалось, что, например, согласно ГОСТ 12.1.010-76* «Взрывобезо-пасность. Общие требования» и ГОСТ 12.1.004-91 «Пожарная безопасность. Общие требования», вероятность воздействия опасных факторов, соответственно взрыва и пожара, на людей в течение года не должна превышать 10-6 на каждого человека. В то же время фоновый риск гибели человека в пожаре в России (по данным 2003 г.) составил 1,38.10-4 год-1, что в 138 раз больше величины допускаемого риска по ГОСТ 12.1.010-76* и ГОСТ 12.1.004-91. И далее делается вывод, что при всей гуманности задачи по обеспечению безопасности людей столь серьезные расхождения должны привести либо к пересмотру всех технических норм по строительству и его существенному удорожанию, либо свестись к банальному манипулированию с расчетными значениями вероятности людских потерь.
Подобную ситуацию можно избежать, если перейти к расчету условных рисков Я, которые представляют собой отношение фактического риска Я рассматриваемого элемента к допустимому уровню [Я]:
Я=Я/[Я] .
При этом допустимый уровень риска [Я] вычисляется при значениях технических параметров, равных предельно допустимым величинам согласно действующим нормативным документам.
Так как требования нормативных документов должны выполняться, то Я< 1. При пересмотре нормативных документов и изменении допустимых характеристик меняется допустимый уровень риска, что автоматически корректирует значение относительного риска.
Другим достоинством условного риска является его слабая чувствитель-
ность к применяемым методикам расчета. Любая методика оценки рисков имеет погрешности, которые обычно смещены в одну и ту же сторону как при определении фактического риска, так и его допустимого уровня. Возможны ситуации, когда разные группы исследователей, оценивая риск при отказе одного и того же элемента, могут получить существенные расхождения результата в абсолютном виде. При использовании относительного риска погрешности методики расчета будут входить как в числитель, так и в знаменатель выражения Я, что частично нивелирует ошибку. Расчеты показывают, что применение условных рисков позволяет более чем в 10 раз уменьшить погрешность по сравнению с представлением риска в абсолютном виде.
Для наглядности представления результатов расчета по аналогии с коэффициентом запаса прочности удобно ввести понятие коэффициента запаса безопасности к5=1/Я=[Я]/Я, который характеризует, во сколько раз фактический риск для рассматриваемого элемента меньше допустимого уровня.
Интегральная оценка безопасности судна
При оценке безопасности морских судов полезно знать не только значение относительных рисков для отдельных критичных элементов, но и более укруп-ненно, по видам и подвидам опасностей, а также для всего судна в целом. Для последнего случая введем интегральную оценку безопасности судна 5судна, равную
I 1 V к * J
где Оь gíj, — удельный вес аварийных случаев для вида, подвида опасности и критичного элемента соответственно, определяемые по результатам анализа аварийности;
к — индексы, соответствующие номеру вида опасности, подвида и критичному элементу; О-Х*!») — величина, соответствующая вкладу в общий риск некритичных элементов и элементов с нерасчетными случаями.
Величина 5судна определена в области от 0 до 1, где 0 соответствует случаю, когда технические характеристики всех критичных элементов равны предельно допустимым величинам согласно действующим нормативным документам; 1 — для абсолютно безопасного судна.
Аналогичным образом можно провести суммирование по виду и подвиду опасности и получить значение относительного риска по этим укрупненным показателям.
Заключение
Расчет рисков не подменяет собой существующую систему наблюдения и надзора за безопасностью судов, а расширяет ее возможности. На практике, будь-то современное судно или старое, с изношенным корпусом и морально устаревшим оборудованием, — оба они получают разрешительные документы для эксплуатации, если минимальные требования классификационного общества и органов государственного надзора будут для них выполнены. В то время как очевидно, что уровень безопасности для этих судов различен.
Оценка безопасности предоставляет следующую дополнительную информацию:
• предупреждает судовой экипаж о наличии возможных опасностей с целью избежать необоснованных рисков;
• дает возможность судовладельцу предусмотреть дополнительные защитные меры;
• обращает внимание органов наблюдения и надзора на наличие слабых элементов;
• остальным участникам транспортного процесса — фрахтователям и страховщикам предоставляется информация о фактическом уровне безопасности судна для учета при назначении фрахтовых ставок и страховых взносов.
Оценка безопасности может быть также полезна при проектировании судна и судового оборудования. Несмотря на то, что приведенный выше подход основан на статистических данных по аварийности, которая, в основном, относится к «старым» судам, а при создании современной техники используются новые технические решения они, как правило, содержат уже известные элементы. Поэтому результаты расчета рисков по этим элементам позволяют и тут выбирать оптимальные решения.
Литература
1. Consolidated text of the Guidelines for Formal Safety Assessment (FSA) for use in the IMO Rule-making process. (MSC/Circ. 1023 -MERC/Circ. 392). - 14.05.2007.
2. Емельянов М. Д. Безопасность морского транспорта России // Транспорт Российской Федерации. - 2008. - № 2 (15). - С. 38-43.
3. Емельянов М. Д. Оценка риска и критичные элементы морских судов // Проблемы развития морского флота: Сб. научных трудов ЗАО «ЦНИИМФ». СПб, 2009. - С. 20-41.
4. Можаев И. Л., Гражданкин А. И., Лиса-нов М. В., Печеркин А. С., Пчельников А. В., Белов П. Г. Основные принципы оценивания и нормирования приемлемого техногенного риска // Безопасность труда в промышленности. - 2004. - № 8. - С. 45-50.
