CC BY
168
¡Выпуск 4
СУДОВОЖДЕНИЕ И БЕЗОПАСНОСТЬ НА ВОДНОМ ТРАНСПОРТЕ
УДК 621.43 В. В. Гаврилов,
д-р техн. наук, проф., СПГУВК;
Д. С. Семионичев,
канд. техн. наук, СПГУВК
ВЫЯВЛЕНИЯ ОПАСНОСТЕЙ ОБЪЕКТОВ ВОДНОГО ТРАНСПОРТА МЕТОДОМ ФОРМАЛИЗОВАННОЙ ОЦЕНКИ БЕЗОПАСНОСТИ
REVELATION OF HAZARDS OF THE WATER TRANSPORT FACILITIES BY THE
FORMAL SAFETY ASSESSMENT
В статье рассмотрены различные способы, рекомендуемые для выявления опасностей в процессе применения формализованной оценки безопасности. Даны рекомендации к их использованию, проанализированы варианты их применения как по отдельности, так и в комбинации различных способов. Указаны преимущества и недостатки рассматриваемых методов.
In the article the different methods recommended for hazard identification using the formal safety assessment are considered. The guidelines for their appliance are given, the variants of methods application separately and in combination have been analyzed. The advantages and shortcomings of the considered methods are indicated.
Ключевые слова: формализованная оценка безопасности, риск, оценка, критерий, отказ, математическая модель, опасность, выявление опасностей.
Key words: formal safety assessment, risk, determination, criterion, failure, mathematical model, hazard, hazard identification studies.
ВЫЯВЛЕНИЕ опасностей (HAZID — Hazard Identification Studies) при выполнении формализованной оценки безопасности (ФОБ) выполнятся группой экспертов в исследуемой области. Обычно группа состоит из шести-десяти человек достаточной квалификации. Состав группы зависит от темы анализа и объема выполняемой работы. Он, как правило, определяется координатором проекта и обычно включает экспертов с хорошей теоретической подготовкой инженеров-исследователей, проектантов), а также специалистов, имеющих богатый опыт практической работы (капитанов судов, строителей судов или других объектов водного транспорта, обслуживающего персонала, представителей контролирующих органов (инспектор/сюрвейер).
Исходной информацией для выявления опасностей могут быть:
— детальное описание объекта (включает в себя техническое задание к проекту, спецификации, чек-листы, судовые чертежи, схемы эвакуационных путей судна, технологические карты, инструкции к операциям, руководства, разработанные производителями оборудования, и др.);
— определение целей области деятельности, в которой будет производиться исследование;
— подбор информации об опыте эксплуатации подобных объектов в прошлом, о произошедших инцидентах и авариях;
— определение количества и состава группы экспертов;
— составление плана реализации первого этапа (определение общего количества и продолжительности собраний экспертов, разработка расписания и повестки дня собраний);
— выбор методов, которые будут использованы при выявлении опасностей.
Существует достаточно большое количество методов, которые, как порознь, так и в комбинации, могут быть использованы при выявлении опасностей на первом этапе. Наиболее распространенные из них следующие:
— анализ «Что — если»/анализ чек-листа;
— анализ опасности и работоспособности;
— анализ характера отказов и их последствий;
— анализ дерева отказов;
— анализ дерева событий;
— функционально-физический анализ;
— количественный анализ риска;
— анализ заданий.
Суть методов рассмотрена ниже. Рекомендации по выбору методов выявления опасностей для различных видов деятельности и этапов функционирования объекта представлены в табл. 1 [1].
Таблица 1
Рекомендации по выбору методов выявления опасностей
Метод Вид деятельности
размещение ввод в эксплуатацию проектирование эксплуатация модернизация, реновация
Анализ «Что — если» 0 ++ + ++ +
Анализ чек-листа 0 + ++ + ++
Анализ опасности и работоспособности 0 + ++ + ++
Анализ дерева событий 0 + ++ + ++
Анализ дерева отказов ++ 0 ++ + ++
Количественный анализ риска ++ 0 ++ + ++
В таблице приняты следующие обозначения:
0 — наименее подходящий метод анализа;
+ — рекомендуемый метод;
++ — наиболее подходящий метод.
Анализ «Что — если»/анализ чек-листа
Методы проверочного листа (Check List) и «Что будет, если...?» (What — If) или их комбинация относятся к группе методов качественной оценки опасности, которые основаны на изучении соответствия условий эксплуатации объекта или проекта действующим требованиям промышленной безопасности [2, с. 40-46; 3].
При использовании данного метода выявление опасностей выполняется при помощи постановки ряда вопросов, которые начинаются словами «Что, если?», например:
— Что произойдет, если выйдет из строя турбокомпрессор главного двигателя?
— Что произойдет, если механик допустит данную ошибку?
— Что произойдет, если возникнет резонанс?
Анализ опасности и работоспособности
Анализ опасности и работоспособности представляет собой метод идентификации возможных опасностей по всему объекту путем перечисления потенциальных отклонений от нормального протекания происходящих в нем процессов и последующей оценки опасности этих «отклонений». При этом «отклонения» получают при помощи ряда заранее определенных ключевых слов-указателей, которые помогают структурировать и систематизировать процесс поиска возможных отклонений.
Выпуск4
¡Выпуск 4
Отклонения, определенные как события, способные привести к существенным нежелательным последствиям, анализируются в дальнейшем с целью выявления их причин.
Основные задачи, которые решаются в ходе применения метода:
— составление полного описания объекта или процесса, включая предполагаемые (возможные) состояния конструкции;
— систематическая проверка каждой части объекта или процесса с целью обнаружения путей возникновения отклонений от проектного замысла.
— принятие решения о возможности возникновения опасностей или проблем, связанных с данными отклонениями.
Исследование в общем случае предусматривает следующие этапы [2; 4]:
Этап 1 — определение целей, задач и области применения исследования;
Этап 2 — комплектование группы экспертов по исследованию ИЛ20Р. Данная группа должна состоять из проектировщиков и эксплуатационников, обладающих достаточной компетентностью для оценки последствий отклонений от нормального функционирования системы.
Этап 3 — сбор необходимой документации, чертежей и описаний технологического процесса. Сюда могут входить: графики последовательности технологических операций; чертежи трубопроводов и измерительного оборудования; технические условия на оборудование, трубопроводы и измерительную аппаратуру; логические диаграммы управления технологическим процессом; проектные схемы; методики эксплуатации и технического обслуживания; методики реагирования на чрезвычайные ситуации и т. д.
Этап 4 — анализ каждой единицы основного оборудования и всего вспомогательного оборудования, трубопроводов и контрольно-измерительной аппаратуры с использованием документов, собранных на этапе 3.
Этап 5 — определение цели проектирования технологического процесса и на основании информации, собранной на этапе 4, составление полного списка атрибутов (параметров) рабочего процесса — «характеристики», свойства оборудования или рассматриваемой операции, например температура, давление, расход, уровень, химический состав, деформация, бортовая качка, килевая качка и т. д.
Этап 6 — применение слов-указателей (табл. 2) для каждой единицы оборудования по отношению к параметрам, определенным на предыдущем этапе, в результате чего можно выделить отклонения, для которых необходима разработка смягчающих мер.
Таблица 2
Пример использования стандартных слов-указателей
|12в]
Слово-указатель Определение
Нет, не, никакой Ни одна из частей предполагаемого результата не достигается (например, нет расхода)
Больше, более Количественное увеличение (например, высокое давление)
Меньше, менее Количественное уменьшение (например, низкое давление)
А также Качественное увеличение (например, дополнительный материал)
Часть (чего-то) Качественное уменьшение (например, только один или два компонента в смеси)
Обратное, наоборот Противоположное (например, противоток)
Иначе Ни одна из частей замысла не осуществляется, происходит что-то совершенно другое (например, поток несоответствующего материала)
Рано, быстро Временное уменьшение (например, опережающее срабатывание)
Поздно, долго Временное увеличение (например, увеличенное время пуска)
Анализ характера отказов и их последствий
Анализ характера отказов и их последствий (FMEA — Failure Mode and Effects Analysis) представляет собой метод, при котором рассматриваются различные ошибки в элементах оборудования и производится оценка последствий этих ошибок системы.
Технология проведения FMEA-анализа включает два основных этапа [5-7]:
— этап построения структурной и функциональной моделей объекта анализа;
— этап исследования моделей.
На этапе исследования моделей:
1) анализируют рассматриваемый процесс или систему с целью определения перечня возможных отказов;
2) составляют список возможных последствий каждого отказа;
3) каждое последствие в соответствии с его значимостью оценивается экспертами обычно по 10-балльной шкале (при этом 10 соответствует самым тяжким последствиям);
4) вероятность возникновения последствия, а также вероятность обнаружения отказа и его последствий оценивают обычно также по 10- балльной шкале;
5) для каждого последствия производят количественную оценку комплексного риска дефекта, являющуюся произведением баллов значимости, вероятностей возникновения и обнаружения данного дефекта, — так называемое «приоритетное число риска» (ПЧР);
6) разрабатывают и принимают меры по устранению или сокращению отказов с высоким
ПЧР;
Метод FMEA позволяет проанализировать потенциальные дефекты, их причины и последствия, оценить риски их появления и необнаружения при проектировании и изготовлении, а также принять меры для устранения или снижения вероятности их появления и ущерба от них.
Исследование вида и последствий отказа в дальнейшем можно расширить до количественного анализа вида, последствий и критичности отказа (Failure Mode, Effects and Critical Analysis — FMECA) [3]. При этом каждый вид отказа необходимо дополнительно проранжи-ровать с учетом двух составляющих: вероятности (или частоты возникновения) и тяжести последствий отказа.
Понятие критичности близко к понятию риска и может быть использовано при более детальном количественном анализе риска аварии. Определение параметров критичности необходимо для дальнейшего анализа при выработке рекомендаций и определении приоритетности мер безопасности.
Результаты анализа FMECA представляют в виде таблиц с перечнем оборудования, видов и причин возможных отказов, частоты, последствий, критичности, средств обнаружения неисправности (сигнализаторы, приборы контроля и т. п.) и рекомендаций по уменьшению опасности.
Анализ дерева отказов
Анализ дерева отказов (FTA — Fault Tree Analysis) — совокупность приемов (качественного или количественного характера), при помощи которых путем анализа системы выявляют и выстраивают в логическую цепь те условия и факторы, которые могут способствовать определенному нежелательному событию, называемому вершиной событий. Далее для наглядности построенную логическую цепь представляяют в графической форме (в виде последовательностей и комбинаций нарушений и неисправностей) и производят анализ возникновения отказа. Таким образом, дерево отказов представляет собой многоуровневую графологическую структуру причинных взаимосвязей, полученных в результате прослеживания опасных ситуаций в обратном порядке, построение которой позволяет облегчить обнаружение возможных причин возникновения нежелательных событий [4; 8-10]. Пример дерева отказов приведен на рис. 1.
Выпуск 4
¡Выпуск 4
Рис. 1. Граф дерева отказов
Неисправностями или авариями, идентифицируемыми в «дереве», могут быть события, связанные с механическими повреждениями конструкции компонента, ошибками персонала или любыми другими событиями, которые влекут за собой отказ системы. Начиная с вершины событий, выявляются возможные причины или аварийные состояния следующего, более низкого функционального уровня системы. Дальнейшая поэтапная идентификация нежелательного функционирования системы в направлении последовательно снижающихся уровней приводит к искомому уровню, которым является аварийное состояние компонента.
Метод FTA можно использовать также и при идентификации опасностей, хотя в первую очередь он обычно применяется при оценке риска в качестве средства для определения вероятностей или частот неисправностей и аварий.
Преимущество метода анализа дерева отказов заключается в том, что анализ ограничивается выявлением только тех элементов системы и событий, которые приводят к данному конкретному отказу системы или аварии, позволяет наглядно выявить ненадежные места в системе, позволяет специалистам поочередно сосредоточивать внимание на отдельных отказах системы и обеспечивает представление о поведении системы и понимание происходящих в ней процессов. К недостаткам метода можно отнести значительную трудоемкость построения дерева отказов, трудность учета и понимания влияния на комбинации нескольких отказов, происходящих одновременно. В связи с этим для охвата всех видов множественных отказов требуются значительные затраты сил и времени.
Анализ дерева событий
Анализ дерева событий (Event Tree Analyisis — ETA) представляет собой общий подход, который может быть использован для самых разнообразных целей. Этот метод предназначен для описания алгоритма построения последовательности событий, исходящих из основного события (аварийной ситуации), и используется для анализа развития этой аварийной ситуации [2].
Частота каждого сценария развития аварийной ситуации рассчитывается путем умножения частоты основного события на вероятность конечного события (например, утечка топлива в машинном отделении в зависимости от внешних факторов может развиваться как с возгоранием, так и без возгорания топлива).
Дерево возможных последствий события моделирует возможные исходы какого-либо начального события, способного привести к тому или иному конечному событию, представляющему интерес для анализа. Такое дерево позволяет систематизированно разграничить последовательности событий при аварии с точки зрения благоприятных или нежелательных исходов для систем и/или событий, образующих эти последовательности. В результате дерево, начавшись с одного исходного события, заканчивается множеством конечных состояний с учетом всевозможных исходов. В связи с этим при использовании метода анализа дерева событий для исследования
системы требуется строить отдельное дерево применительно к каждой группе исходных событий, выявленных после группирования исходных факторов.
Пример дерева возможных последствий события представлен на рис. 2.
Рис. 2. Граф дерева событий
Преимуществом данного метода является возможность проведения как качественного описания аварийных сценариев, так и количественной оценки вероятности их реализации. Однако ввиду высокой трудоемкости данного метода он применяется, как правило, для анализа проектов создания или модернизации сложных и нестандартных технических систем и производств.
Функционально-физический анализ
Метод функционально-физического анализа (ФФА) был разработан с целью исследования физических принципов действия технических объектов, отклонений от правильного их функционирования. На основании этого анализа может быть дана оценка качества принятых технических решений, и при необходимости может быть проведено их усовершенствование.
Обычно ФФА проводится в следующей последовательности [11; 12]:
1) формулировка проблемы, которая должна включать назначение технического объекта, описание условий его функционирования и технические требования к нему;
2) составление описания функций технического объекта, включающее его краткую характеристику:
— объект (элемент объекта), на который направлено действие;
— условия работы рассматриваемого технического объекта на всех стадиях его жизненного цикла;
— действия, выполняемые рассматриваемым объектом;
3) построение логических связей и проведение анализа надсистемы технического объекта (внешняя среда и объекты, окружающие и взаимодействующие с анализируемым объектом);
4) составление списка технических требований к функционированию рассматриваемого объекта;
5) построение функционально-логической модели технического объекта;
6) анализ физических принципов действия технического объекта;
7) аналитическое определение технических и физических противоречий в функционировании технического объекта;
8) определение способов разрешения противоречий и направлений совершенствования технического объекта.
Метод ФФА позволяет оценить качество принятых технических решений, предложить новые проектные решения, создавать в короткие сроки высокоэффективные образцы техники и технологии. Однако его применение требует весьма высокой квалификации группы экспертов, проводящей анализ, поскольку в противном случае весьма вероятны пропуски существенных элементов при построении логической модели взаимодействия рассматриваемого объекта (системы) с внешней средой и компонентов внутри анализируемой системы.
Выпуск4
¡Выпуск 4
Проведенный анализ методов выявления опасностей обобщен авторами в табл. 3, которая наряду с табл. 1 может быть использована в качестве рекомендации к выбору подходящего метода выявления опасностей при применении ФОБ. На основе изложенных принципов авторами разработаны методические рекомендации по прогнозу и оценке рисков при обосновании целесообразности модернизации судовых энергетических установок.
Таблица 3
Результаты анализа методов выявления опасностей
Метод Показатель
простота применения дешевизна полнота анализа наглядность рекомендуемое применение
Анализ «Что — если» ++ ++ 0 + объекты с незначительным риском крупной аварии
Анализ чек-листа ++ + + 0 наличие опыта эксплуатации аналогичных объектов
Анализ опасности и работоспособности + + ++ ++ вновь создаваемые сложные объекты
Анализ дерева событий + 0 + ++ структурированные и объекты
Анализ дерева отказов + 0 + ++ структурированные и объекты
Количественный анализ риска 0 + + ++ любые объекты
В таблице приняты следующие обозначения:
0 — не соответствует критерию;
+ — соответствует критерию;
++ — соответствует критерию в наибольшей степени.
Список литературы
130]
1. РД 08-120-96, Госгортехнадзор России, постановление № 29 от 12 июля 1996 г.: метод. указ. по проведению анализа риска опасных промышленных объектов. Шифр РД 08-120-96.
2. Хан Дж. Дж. Ускоренный анализ надежности / Дж. Дж. Хан, Н. Доганаксой, У. К. Микер // Методы менеджмента качества. — 2009. — № 7.
3. РД 08-120-96: метод. указ. по проведению анализа риска опасных промышленных объектов. — М.: Госгортехнадзор России, 1996.
4. ГОСТ Р 51901-2002: Управление надежностью. Анализ риска технологических систем. — М.: Госстандарт России, 2002.
5. ГОСТ Р 51814.2-2001. Системы качества в автомобилестроении. Метод анализа видов и последствий потенциальных дефектов. — М.: Изд-во стандартов, 2001. — 18 с.
6. Кузьмин А. М. Метод анализа видов и последствий отказов / А. М. Кузьмин // Методы менеджмента качества. — 2004. — № 11.
7. Бычкова А. Н. Анализ характера и последствий отказов: лекция / А. Н. Бычкова, Г. А. Ру-даковская. — Пенза: ПГУ, 2004. — Вып. 5. (В помощь студенту, Сер. «Качество»).
8. ГОСТ Р 51901.13-2005 (МЭК 61025:1990) Менеджмент риска. Анализ дерева неисправностей. — М.: Стандартинформ, 2005.
9. Надежность технических систем и техногенный риск [Электронное учебное пособие МЧС]: Информационный портал ГУ МЧС России по г. Москве. Электрон. дан. Режим доступа: http://www.mchs.emermos.ru/acko/education/reliability/index.html
10. Коваленко О. В. Дерево отказов как подсистема для определения интенсивности перехода между состояниями в графе состояний и переходов между ними / О. В. Коваленко, В. П. Соловьев // XХУ Междунар. конф. по безопасности систем, август 2007 г. — Балтимор, США, 2007.
11. Колоколов В. А. Функционально-физический анализ инновационных решений / В. А. Колоколов. — М.: Изд-во Рос. экон. акад., 2001.
12. Половинкин А. И. Основы инженерного творчества / А. И. Половинкин. — М.: Машиностроение, 1988.
13. Медведев В. В. Методические рекомендации по прогнозу и оценке рисков при обосновании целесообразности модернизации судовых энергетических установок / В. В. Медведев, Д. С. Семио-ничев // Российский морской регистр судоходства: науч.-техн. сб. — 2009. — № 32. — С. 171-181.
14. Семионичев Д. С. Практические аспекты применения первого этапа формализованной оценки безопасности в судостроении. Методы анализа опасности и риска / Д. С. Семионичев // Тр. ЦНИИ им. акад. А. Н. Крылова. — 2009. — Вып. № 49 (333). — С. 149-158.
УДК 621.396.03. 656.62.007 О. В. Соляков,
канд. техн. наук, доцент, СПГУВК;
А. К. Гусев,
СПГУВК
ТРЕБОВАНИЯ К СПУТНИКОВОМУ ПОЗИЦИОНИРОВАНИЮ НА ВНУТРЕННИХ ВОДНЫХ ПУТЯХ РОССИИ
REQUIREMENTS FOR THE SATELLITE POSITIONING ON THE INLAND WATERWAYS RUSSIA
В настоящей статье определяется круг задач, которые оказывают существенное влияние на точность местоопределения судна и требуют своего решения при повышении точности позиционирования судов при прохождении сложных участков ВВП, для повышения обеспеченной безопасности судоходства и защиты окружающей среды.
The article defines the range of tasks that have a significant impact on the accuracy of the vessel’s positioning and require their solution for improving the accuracy of vessel’s positioning during passing the difficult areas of inland waterways to increase the required safety of navigation and the environment protection.
Ключевые слова: внутренние водные пути.
Key words: inland waterways.
ВНЕДРЕНИЕ инструментальных методов навигации на внутреннем водном транспорте привело к повсеместному и все возрастающему внедрению приборов, использующих высокоточные системы спутникового местоопределения: приемоиндикаторы ГЛОНАСС/ GPS, транспондеры АИС, спутниковые компасы и комплексы ЭКДИС. При выполнении дноуглубительных работ, постановке знаков навигационного оборудования, картографических съемках
Выпуск 4
