CC BY
14
Риск аварии в сфере промышленной безопасности и его автоматизированный расчет в
ПК «АРБИТР»
Technical risk in the field of industrial safety and its automated calculation
in the ARBITER PC
Белогрудова Дарья Юрьевна
Курсант 1 курса,
Бугурусланское летное училище гражданской авиации (колледж),
РФ, г. Бугуруслан e-mail: dbelogrudova@;yandex. ru
Belogrudova Daria Yurievna
1rd year cadet, Buguruslan flight College of Civil Aviation, Russia, Buguruslan e-mail: dbelogrudova@yandex. ru
Назарова Ольга Николаевна
Кандидат технических наук, доцент, Ульяновский институт гражданской авиации имени Главного маршала авиации Б.П. Бугаева, Россия, 432071, Ульяновская область, город Ульяновск,
улица Можайского, дом 8/8 e-mail: olganazarova79@mail.ru
Nazarova Olga Nikolaevna
Ph.D. of Engineering, Associate Professor, Ulyanovsk Institute of Civil Aviation named after Chief Marshal
of Aviation B.P. Bugaev, 8/8, Mozhaiskiy St., Ulyanovsk city, Ulyanovsk region,
432071, Russia e-mail: olganazarova79@mail.ru
Шагарова Анна Александровна
Кандидат технических наук, доцент, Ульяновский институт гражданской авиации имени Главного маршала авиации Б.П. Бугаева, Россия, 432071, Ульяновская область, город Ульяновск,
улица Можайского, дом 8/8 e-mail: anshagarova 7@mail.ru
Shagarova Anna Aleksandrovna
Ph.D. of Engineering, Associate Professor, Ulyanovsk Institute of Civil Aviation named after Chief Marshal
of Aviation B.P. Bugaev, 8/8, Mozhaiskiy St., Ulyanovsk city, Ulyanovsk region,
432071, Russia e-mail: an shagarova 7@mail.ru
Аннотация.
Рассмотрены понятие «технический риск», процесс анализа технического риска и его методы. Выделена цель анализа и актуальность. Сделан вывод по необходимости автоматизации расчета технического риска в ПК «АРБИТР», а также произведен расчет риска аварии химического предприятия в данном программном комплексе. Проанализирована величина риска аварии, выделены события с самым высоким положительным вкладом и предложены мероприятия по уменьшению их вероятностей.
Annotation.
The concept of «technical risk», the process of analyzing technical risk and its methods are considered. The purpose of analysis and relevance are highlighted. A conclusion is drawn on the need to automate the calculation of technical risk in the ARBITR software company, and the technical risk of a chemical enterprise in this software package
is also calculated. The value of the technical risk is analyzed, the events with the highest positive contribution are highlighted and measures to reduce the probability of their failures are proposed.
Ключевые слова: промышленная безопасность, опасный производственный объект, технический риск, анализ риска аварий, методы анализа, расчет технического риска, авария.
Key words: industrial safety, hazardous production facility, technical risk, technical risk analysis, analysis methods, calculation of technical risk, accident.
Одной из составных частей управления производственной безопасности является анализ риска аварии, который предполагает получение качественных и количественных оценок потенциальной опасности технических систем на опасном производственном объекте (ОПО).
Риск аварии на ОПО обусловлен техническими факторами и выражает вероятность потерь в результате аварии или катастрофы при эксплуатации машин, механизмов, реализации технологических процессов, строительстве и эксплуатации зданий и сооружений. Риск аварии ОПО определяется степенью организации производства, проведением превентивных мероприятий (регулярной профилактики оборудования, мер безопасности).
С целью предупреждения возникновения причинения вреда жизни и здоровью людей, животным, окружающей среде, безопасности государства и общества в целом, государственному и частному имуществу и для иных мероприятий, в том числе разработки, своевременной реализации и коррекции рекомендаций и мероприятий по снижению технического риска, направленных на снижение масштаба последствий событий, вызванных техническими факторами при анализе риска аварии ОПО рассчитывается степень опасности возникновения аварии на ОПО, а также его составных частей [1].
От сюда следует, что основополагающей целью анализа риска аварии ОПО является выявление возможного хода развития событий, определения их последствий для разработки и своевременного проведения снижающих величину технического риска организационных мероприятий и технических средств.
Актуальность важности анализа риска аварии в сфере промышленной безопасности определяется тем, что в настоящее время оценка риска аварии ОПО является единственным аналитическим методом, который позволяет установить:
1. Возможность реализации неблагоприятных событий, связанных с техническими системами (отказ, авария и т.п.);
2. Факторы, влекущие за собой эти события;
3. Эффекты, возникающие в результате наступления неблагоприятных событий.
Так же, на сегодняшний день в Российской Федерации проходит реформа контрольно-надзорной деятельности, в рамках которой предусматривается внедрение риск-ориентированного подхода. Одной из задач реформы является снижение уровня ущерба по видам рискам. Так, расчет риска аварии ОПО становится необходимым, согласно новому законодательству.
В ГОСТ Р ИСО/МЭК 31010-2011 «Менеджмент риска. Методы оценки риска», введенном в 2012 году содержатся 31 метод анализа риска.
Рассмотрим два схожих метода из представленного перечня:
1. Анализ «дерева событий» - комплекс способов выявления опасностей и исследования частот, использующий индуктивный подход для перевода инициирующих событий в возможные исходы.
2. Анализ «дерева отказов» - совокупность способов выявления опасностей и исследования частот неблагоприятного события, определяющий все пути его реализации.
Особенностью методов является сочетание в них количественных и качественных приемов анализа.
Существует разница между понятиями «дерево событий» и «дерево отказов». Анализ «дерева событий» используется для перевода в возможные исходы различных инициирующих событий, когда с помощью анализа «дерева отказов» определяются все пути реализации неблагоприятного события. Так, анализ «дерево событий» -алгоритм построения последовательности событий, вытекающих из главного события (аварийной ситуации), а «дерево отказов» - ведущих к основному событию.
При качественном анализе логические связи между аварийными ситуациями и отказами оборудования в рассматриваемых методах анализа риска аварии ОПО представляются графически, что обеспечивает глубокое представление о поведении системы и проникновение в процесс её работы.
Одним из главных недостатков этих методов является сложность количественного анализа для сложных связей, так как используются теоремы теории вероятности и логические операции дизъюнкции и конъюнкции.
Выполнение данного количественного анализа без автоматизации расчетов может привести к допущению ошибки и, в результате, неверным параметрам. Поэтому рационально использовать предлагаемы для этого программные комплексы (ПК), одним из которых является ПК «АРБИТР».
ПК «АРБИТР» - программный комплекс, предназначенный для автоматизированного расчета различных категорий риска, позволяющий автоматически выполнять построение математических моделей и расчет широкого спектра показателей, а также решение задач оптимизации надежности. В основе комплекса заложено использование специального графического аппарата - схемы функциональной целостности (СФЦ). По построению СФЦ реализует весь спектр возможностей алгебры логики, которые точно предстваляют «дерево событий» и «дерево неисправностей (отказов)» в программном комплексе для дальнейшего автоматизированного расчета [2].
По результатам расчета создается отчет, в котором выводятся результаты моделирования всей системы, параметры СФЦ, логический критерий функционирования, количество конъюкций, количество дизъюнкций, количество одночленов и многое другое. Также моделируются графики различных параметров, по которым можно определить наибольшие положительны и/или отрицательные вклады, а также их динамику.
В качестве примера рассчитаем уровень риска аварии на химическом объекте. Для его расчета необходимо найти вероятность возникновения редких и уникальных событий. На химическом объекте таковым является взрыв.
Проанализировав опасности на ОПО используя универсальный перечень опасностей и данные с предприятия составлено дерево отказов, представленное на рисунке 1.
Рисунок 1. Дерево отказов для выявления уровня технического риска на химическом предприятии
Составленное дерево отказов содержит три основных блока, система которых приводит к возникновению взрыва ни химическом объекте: выход параметров процесса за критические значения; отказ в системе контроля за параметрами процесса; потеря запаса прочности аппарата.
Символы и базовые события «дерева отказов» представлены в таблице 1 и таблице 2 соответственно.
Таблица 1. Обозначение символов «дерева отказов»
Символ дерева отказов Название символа дерева отказов
Блок описания события
С Базовое событие или событие, которое не может быть подразделено (исходное событие, обеспеченное достаточными данными)
Логический знак «ИЛИ»
0 Логический знак «И»
Таблица 2. Статистическая вероятность базовых событий для расчета уровня технического риска на _химическом предприятии
№ Базовое событие дерева отказов Вероятность Р
1 Выход за критические значения температуры 0,25
2 Выход за критические значения давления 0,65
3 Выход за критические значения объема рабочей среды 0,10
4 Отказ действия средств контроля за параметрами процесса 0,65
5 Отказ действия средств противоаварийной защиты 0,75
6 Потеря прочности в результате коррозии 0,15
7 Потеря прочности в результате механического износа 0,65
8 Потеря прочности в результате нарушения прочности сварных швов 0,20
Таким образом, при одновременном возникновении событий 4, 5 произойдет отказ в системе контроля за параметрами процесса; при возникновении любого из событий 1, 2, 3 происходит выход параметров процесса за критические значения; при возникновении любого из событий 6, 7, 8 происходит потеря запаса прочности аппарата. Лишь при одновременном возникновении событий трёх основных блоков возникает врыв на химическом объекте.
Далее, с целью автоматизации расчета в ПК «АРБИТР» вводятся исходные данные и, на базе дерева отказов строится СФЦ, представленная на рисунке 2.
к^рыд м.1 хнннчехкли 1 >< к т
Рисунок 2. Схема функциональной целостности события «Взрыв на химическом объекте» в ПК «АРБИТР»
В данной работе СФЦ представляет собой смоделированное на базе ПК «АРБИТР» дерево отказов. В ней так же содержатся блоки, приводящие к основному событию, и базовые события. Операции алгебры логики моделируются путем создания уникальных связей между блоками.
Далее забивается логический критерий функционирования и производится автоматизированный расчет, результаты которого представлены на рисунке 3.
Рисунок 3. Результаты расчета вероятности взрыва в ПК «АРБИТР»
Таким образом, вероятность реализации критерия, в данном случае вероятность возникновения взрыва на химическом предприятии составляет 0,054923, которая соответствует зоне опасного риска (> 10-3) [3].
Работа в условиях опасного уровня риска запрещена, следовательно необходимо проведение мероприятий по его снижению. Проводя анализ результатов расчета в ПК «АРБИТР», в том числе положительные вклады (рисунок 3), можно сделать вывод, что события 4 и 5 являются наиболее опасными (таблица 2), так как они несут наибольший положительный вклад. Из этого следует вывод, что для снижения уровня риска аварии на химическом объекте необходимо проведение мероприятий по снижению вероятности отказа действия средств контроля за параметрами процесса и действия средств противоаварийной защиты (замена, ремонт, повышение надежности). После проведения соответствующих мероприятий и получив новые вероятностные характеристики базовых событий следует сделать перерасчет.
Таким образом, анализ риска аварии ОПО в сфере промышленной безопасности крайне необходим для предотвращения аварийных ситуаций на ОПО и минимизации ее последствий, так как является единственным аналитическим инструментом, позволяющим определить факторы, влекущие за собой эти события, предусмотреть эффекты, возникающие в результате их наступления, а также определить наибольшие отрицательные базовые события и возможность реализации неблагоприятных событий, связанных с техническими системами (отказ, авария и т.п.) с помощью различных методов. В настоящее время анализ риска аварии ОПО сводится к автоматизированному расчету, который может производиться в ПК «АРБИТР», как было рассмотрено в данной научной работе, так и в других программных комплексах, что заметно упрощает задачу специалиста, но никак не заменяет ее [4]. Также, важно отметить, что в ближайшем будущем, благодаря реформе контрольно-надзорной деятельности в Российской Федерации, число проверок контрольно-надзорными органами будет зависеть от уровня риска ОПО, куда также включается риск аварии ОПО. При допустимом и оптимальном уровне риска данное число проверок будет сводиться к минимуму, либо вовсе освобождаться от необходимости прохождения плановых контрольно-надзорных мероприятий.
Список используемой литературы:
1. Риск-ориентированное управление безопасностью предприятия. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://gl-engineer.com/articles/risk-orientirovannoe-upravlenie-bezopasnostyu-predpriYatiYa (дата обращения 05.11.2020).
2. АРБИТР (компьютерная программа). [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/АРБИТР_(компьютерная_программа) (дата обращения 05.11.2020).
3. ГОСТ 33938-2016 Определение допустимого уровня (степени) риска и опасности общеотраслевого обрабатывающего оборудования. [Электронный ресурс]: [ГОСТ 33938-2016: от 07.01.2018 г.]. - Режим доступа: http://docs.cntd.ru/document/1200146042 (дата обращения 11.11.2020).
4. Белогрудова, Д.Ю. Оценка и управление профессиональным риском работника СПАСОП ГА и его расчет с помощью схем функциональной целостности в ПК «АРБИТР». / Д.Ю. Белогрудова, О.Н.Назарова. // Скиф. Вопросы студенческой науки. Сборник научных статей. - 2020. - №10 (50). - С. 159-164.
