Муравьева Е.В., Романовский В.Л. Прикладная техносферная рискология. Экологические аспекты

Подождите немного. Документ загружается.

221

Событие - состояние, происшествие, явление, действие, которое могло

произойти, произошло или может произойти в системе или элементе.

Событие, являющееся целью анализа, называется головным или результи-

рующим. Головное событие наступает в результате комбинации различных со-

бытий. В древовидной структуре может быть несколько головных событий.

Кроме жестко детерминированных причинно-следственных связей, в

древовидной структуре возможны и обратные связи, когда головное событие

(или промежуточное) влияет на предыдущее.

События, являющиеся первопричинами анализир

уемой системы и в

конечном итоге, приводящие к возникновению головного события, называ-

ются первичными или исходными.

События, расположенные на древовидной структуре между головным и

первичным событиями называются промежуточными.

Любое из событий обозначается символом

с пояснениями внутри него.

Отношения между событиями обозначаются

логически

ми связями или операциями:

I. Операция «И»:

Выходное событие в данном случае происходит только при реализации всех

входных событий. Количество входных событий – более одного.

Понятия «входное событие», «выходное событие» здесь и далее служат лишь

для объяснения качества связи между ними с помощью той или иной опе-

рации и не являютс

я понятиями самой древовидной структуры.

2. Операция «ИЛИ»:

222

Выходное событие происходит при реализации хотя бы одного из входных

событий. Количество входных событий более одного.

3. Операция «Σ» (совокупность событий):

Операция «Σ» применяется тогда, когда влияние входных событий на выходное

не удается четко отнести к одной из двух предыдущих («И» или «ИЛИ»). Вы-

ходное событие происходит тогда, когда совокупное влияние входных событ

ий

на выходное превышает определенный порог. Количество входных событий

более одного.

4. Операция « —► » (причина - следствие):

Операция «—► » применяется для упрощения взаимосвязи событий в кон-

кретной системе «человек- техника -среда» в случае, когда наблюдается четкая

взаимосвязь между входными и выходными событиями.

Операция «—► » в ряде случаев может быть заменена одной из операций

«И - причина», «ИЛИ - причина», «Σ - причина» в з

ависимости от конкретной

ситуации.

223

Такая замена может быть полезна для анализа причин появления «обяза-

тельного» события в конкретной системе.

В случае, когда входное событие инициирует реализацию нескольких вы-

ходных событий, графическое представление операции « —►» представляется

следующим образом:

5. Операция «Определяющее событие»:

В случае реализации входного события дальнейший ход событий будет про-

исходить по ветке «Да» (реализация «Выходн

ого события 1») или по ветке

«Нет» (реализация «Выходного события 2») в зависимости от того, реализуется

в конкретном случае определяющее событие или нет. При необходимости про-

водится анализ причин возможной реализации определяющего события в рам-

ках древовидной структуры.

224

Для введения пояснений о сопутствующих событиях и других событиях, на-

прямую не влияющих на ход развития событий, можно использовать символ:

Древовидную структуру можно делить на отдельные фрагменты. Для соедине-

ния фрагментов в единую логическую структуру используется

символ перехода с порядковым номером перехода внутри него:

ВОПРОС №16:

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ПОСТРОЕНИЯ ДРЕВОВИДНОЙ

СТРУКТУРЫ

Построение древовидной структуры начинается с процессов синтеза и анализа,

включающих несколько процедур:

■ Процесс синтеза включает в себя определение цели анализа, выбор кон-

кретной системы «человек- машина -среда» для возможности проведения ана-

лиза достижения цели.

■ Процесс анализа производится методами индукции и дедукции и включает

следующие этапы:

1. Выбираются каки

е-то взаимосвязанные события рассматриваемой системы,

определяется конкретная схема взаимосвязи между ними, графически оформля-

ется данный фрагмент взаимосвязи событий.

2. Графический фрагмент расширяется далее при ответе на один из вопросов:

- что может последовать далее?

- что предпринять?

- почему это произошло?

При этом выявляются дополнительные события и взаимосвязи меж

ду ними.

3. Продолжаются этапы 1 и 2 до тех пор, пока древовидная структура не бу-

дет соответствовать цели анализа.

ВОПРОС №17: КРАТКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОСНОВНЫХ

КОЛИЧЕСТВЕННЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РИСКА

225

7. При анализе опасностей, связанных с отказами технических устройств,

выделяют технический риск, показатели которого определяются соот-

ветствующими методами теории надежности.

8. Одной из наиболее часто употребляющихся характеристик опасности

является индивидуальный риск – частота поражения отдельного инди-

видуума (человека) в результате воздействия исследуемых факторов

опасности. В общем случае количественно (численно) индивидуальный

риск выражается о

тношением числа пострадавших людей к общему

числу рискующих за определенный период времени. При расчете рас-

пределения риска по территории вокруг объекта («картировании рис-

ка») индивидуальный риск определяется потенциальным территори-

альным риском и вероятностью нахождения человека в районе воз-

можного действия опасных факторов. Индивидуальный риск во мно-

гом определяется квалификацией и готовностью индивидуума к де

йст-

виям в опасной ситуации, его защищенностью. Индивидуальный риск,

как правило, следует определять не для каждого человека, а для групп

людей, характеризующихся примерно одинаковым временем пребыва-

ния в различных опасных зонах и использующих одинаковые средства

защиты. Рекомендуется оценивать индивидуальный риск отдельно для

персонала объекта и для населения прилегающей территории или, при

необходи

мости, для более узких групп, например, для рабочих различ-

ных специальностей.

9. Другим комплексным показателем риска, характеризующим простран-

ственное распределение опасности по объекту и близлежащей терри-

тории, является потенциальный территориальный риск – частота реа-

лизации поражающих факторов в рассматриваемой точке территории.

Потенциальный территориальный или потенциальный риск не зависит

от факта нахождения объекта воздей

ствия (например, человека) в дан-

ном месте пространства. Предполагается, что условная вероятность на-

хождения объекта воздействия равна 1(т.е. человек находится в данной

точке пространства в течение всего рассматриваемого промежутка

времени). Потенциальный риск не зависит от того, находится ли опас-

ный объект в многолюдном или пустынном месте и мож

ет меняться в

широком интервале. Потенциальный риск, в соответствии с названием,

выражает собой потенциал максимально возможной опасности для

конкретных объектов воздействия (реципиентов), находящихся в дан-

ной точке пространства. Как правило, потенциальный риск оказывает-

ся промежуточной мерой опасности, используемой для оценки соци-

ального и индивидуального риска при крупных авариях. Распределения

потенциального риска и распределение населения в ис

следуемом рай-

оне позволяет получить количественную оценку социального риска для

населения. Для этого нужно определить число пораженных при каж-

дом сценарии от каждого источника опасности и затем определить за-

висимость частоты событий (F), в которых пострадало на том или ином

226

уровне число людей, больше определенного (N), от этого определенно-

го числа людей (социальный риск).

10. Социальный риск характеризует масштаб и вероятность (частоту) ава-

рий и определяется функцией распределения потерь (ущерба), у кото-

рой есть установившееся название – F/N кривая (в зарубежных работах

именуется как кривая Фармера). В общем случае в зависимости от за-

дач анали

за под N можно понимать и общее число пострадавших, и

число смертельно травмированных или другой показатель тяжести по-

следствий. Соответственно, критерий приемлемого риска будет опре-

деляться уже не числом для отдельного события, а кривой, построен-

ной для различных сценариев аварии с учетом их вероятности. В на-

стоящее время общераспространенным подходом для определения

приемлемости риска являет

ся использование двух кривых, когда, на-

пример, в логарифмических координатах определены F/N-кривые при-

емлемого и неприемлемого риска смертельного травмирования. Об-

ласть между этими кривыми определяет промежуточную степень рис-

ка, вопрос о снижении которой следует решать, исходя из специфики

производства и региональных условий.

11. Другой количественной интегральной мерой опасности объекта явля-

ется коллективный риск, определяющий ожидаемое количество по-

страдав

ших в результате аварий на объекте за определенный период

времени.

12. Для целей экономического регулирования промышленной безопасно-

сти и страхования важным является такой показатель риска, как ста-

тистически ожидаемый ущерб в стоимостных или натурных показа-

телях (математическое ожидание ущерба или сумма произведений ве-

роятностей причинения ущерба за определенный период на соответст-

вующие размеры этих ущербов).

ВОПРОС №18:

ПОКАЗАТЕЛИ НАДЕЖНОСТИ ТЕХНИЧЕСКИХ

ОБЪЕКТОВ

Инженерный анализ безопасности и оценки риска во многом определя-

ется надежностью технических устройств. В большинстве случаев различные

аварии, катастрофы, взрывы, загорания, приводящие к травматизму и леталь-

ным исходам, связаны с отказами устройств, разрушениями элементов, выхода-

ми из строя агрегатов. Хотя могут быть случаи выхода из строя по вине людей,

и могут быть случ

аи травматизма при вполне исправной работающей технике.

В теории надежности рассматривают два вида объектов: элементы и

системы. Элементы являются составной частью системы, и каждый элемент вы-

полняет в системе определенные функции. Система состоит из определенного

количества элементов и предназначена для выполнения конкретной задачи. Со-

стояние элементов общей системы различают в двух поз

ициях: работоспособ-

ное и неработоспособное.

227

Объект (элемент или система) считается работоспособным, если он

способен выполнять свои функции и соответствует требованиям нормативно-

технической документации.

Объект считается неработоспособным, если он не выполняет свои

функции или по какому-то параметру не соответствует требованиям документа-

ции.

Основное понятие в теории надежности – отказ. Отказом называется

событие, состоящее в переходе объекта (элемента или системы) из работоспо-

собного состояния в неработоспособное.

Существу

ют различные виды классификаций отказов, из которых от-

метим следующие:

- отказы первичные, которые возникают по причине действия внутренних

или внешних факторов, но не обусловлены действием другого отказа;

- отказы вторичные, обусловленные действием другого отказа.

Отказы являются случайными событиями и могут быть зависи

мыми и

независимыми. Отказы будут зависимыми, если появление одного из них изме-

няет вероятность появления другого отказа. Если отказ одного элемента не

влияет на вероятность отказа другого элемента, то отказы будут независимыми.

Характер перехода работоспособного объекта в неработоспособный

может происходить или внезапно, скачком (внезапный отказ), или постепенно,

эволюционно (параметрический отказ). Возникновение любого вида отказа обу-

словлено накоплением различных изменений внутри объекта. При этом отказы,

обусловленные действиями человека, не рассматр

иваются.

Анализ работоспособности системы с точки зрения влияния отказов

отдельных элементов удобно проводить, рассматривая отдельно две системы –

простые и сложные. В простых системах отказ любого элемента приводит или к

отказу всей сист

емы или (для систем резервирования) вообще не влияет на ка-

чество работы всей системы. В простых системах рассматриваются два возмож-

ных состояния: работоспособное состояние, оцениваемое некоторым показате-

лем эффективности и состояние отказа с нулевым показателем эффективности.

Поэтому в простых системах надежность можно оценивать в виде безотказной

работы или сохраняемости – это для невосстан

авливаемых систем, а для восста-

навливаемых систем – в виде ремонтопригодности и долговечности.

Сложными называются многофункциональные системы с избыточной

структурой. Такие системы имеют возможность частичного или полного резер-

вирования отдельных элементов и целых подсистем. Отказ отдельного элемента

в такой системе приводит не к отказу всей системы, а только к ухудшению ка-

чест

ва ее работы. Оценивать надежность сложных систем необходимо по неко-

торым условиям показателям эффективности.

Основные единичные показатели надежности простых систем следую-

щие:

Наработка до первого отказа представляет собой интервал времени Т

от момента начала работы системы до первого отказа и является случайной ве-

личиной. Вероятность безотказной работы P(t) – это вероятность того, что нара-

ботка до первого отказ

а превышает заданную величину t:

228

0,)( ≥= ttTPtP >

(1)

Величину P(t) можно назвать функцией надежности. Если в момент нача-

ла работы системы она исправна и работоспособна, то функция P(t) представля-

ет собой монотонно убывающую функцию от 1 (при t =0) до 0 (при t → ∞).

Если величина P(t) характеризует работоспособность, то противополож-

ное событие q(t) характеризует отказ. Вероятность отказа q(

t) – это вероятность

того, что наработка до первого отказа не превышает заданную величину Т – на-

работки до первого отказа. Эти два события – отказ и работоспособность обра-

зуют группу событий, поэтому:

P(t)+q(t)=1 (2)

Функцию q(t) можно назвать функцией ненадежности и она представляет

собой функцию распределения T – наработки до первого отказа.

Если функция ненадежности q(t) дифференцируема, то можн

о определить

параметр потока отказов, которая называется еще плотностью распределения

наработки до отказа и характеризует частоту отказов:

−==

)(

tdq

)(

tdP

(3)

Через частоту отказов α(t) можно выразить функцию надежности (ве-

роятностной безотказной работы) p(t) и функцию ненадежности (вероятность

отказа) q(t):

dttq )()(

τ (4)

dttP )(1)(

−

dt)(

τ (5)

Величина α(t) характеризует вероятность отказа за интервал наработки

(t,t+dt) объекта, выбранного случайным образом из множества одинаковых объ-

ектов (из партии). При этом неизвестно в каком состоянии был объект к началу

интервала t, то есть был ли он работоспособен или отказал раньше. На практике

это является большим неудобством, поэтому параметр α(t) – это ус

ловная плот-

ность вероятности возникновения отказа невосстанавливаемого объекта в мо-

мент времени t при условии, что до этой наработки отказ не возник. Интенсив-

ность отказов можно рассматривать как относительную скорость уменьшения

значений функции надежности с увеличением интервала (0;t).

Определяется интенсивность отказов следующим образом:

)(

= (6)

При t=0, значение λ(0)=α(0).

Определение параметров надежности невосстанавливаемых объектов

зависит от выбранного закона распределения наработки на отказ. Могут быть

следующие виды распределений: нормальное, показательное (экспоненциаль-

ное), равномерное, Релея, гамма-распределение, распределение Вейбула. Для

229

выбора типа теоретического распределения наработки на отказ, необходимо ис-

пользовать информацию о статистике отказов, данные об изменениях в объек-

тах пред возникновением отказов. Фактически выбранное распределение явля-

ется моделью, описывающую с определенным приближением реальные физиче-

ские процессы, приводящие к отказу.

Наибольшее распространение на практике получил экспоненциальный

закон распределения наработки до первого отказа. В это

м случае основные ха-

рактеристики надежности определяются следующим образом:

Вероятность безотказной работы:

)(tP

−

(7)

Частота отказа:

λα

−

×=)( (8)

Интенсивность отказа:

λ(t)=λ=Const (9)

Кроме этих показателей используют среднее время безотказной работы

T, являющееся математическим ожиданием наработки до первого отказа.

dttpT )(

= (10)

Для экспоненциального распределения:

(11)

Приведенные выше соотношения характеризуют показатели надежно-

сти невосстанавливаемых объектов, которые после исчерпания ресурса или от-

каза заменяются новыми элементами. На практике могут быть объекты, элемен-

ты, которые могут восстанавливаться после выполнения целевой задачи. Пока-

затели надежности таких объектов вычисляются по наработке. Суммар-

ная наработка до возникновения n-го отказа:

)(321

...

TTTTT

(12)

Здесь T

– наработка между (n-1) n-м отказами.

Оценка надежности таких объектов определяется путем вычисления ха-

рактеристик потока отказов. Рассматриваются потоки случайных событий, каж-

дое из которых состоит в появлении отказа объекта.

Если принять поток отказов простейшим пуассоновским, т.е. без по-

следствия, ординарным и стационарным, то вероятность безотказной работы на

интервале ∆t:

Δ )( tP

−

exp( )t

(13)

230

Здесь ώ – интенсивность потока событий или параметр потока отказов,

который характеризует среднее число отказов, ожидаемых в малом интервале

наработки.

)(0

),(

lim)(

tttP

t Δ+

(14)

где P (t,t+∆t) – вероятность появления одного отказа на интервале (t, t+∆t); 0(∆t)

– бесконечно малая величина более высокого порядка малости, чем ∆t – это оз-

начает, что вероятность совмещения в один и тот же момент двух и более отка-

зов пренебрежимо мала.

Таким образом, используя отмеченные показатели надежности, можно

принимать различные решен

ия для повышения надежности технических систем.

ВОПРОС №19:

МЕТОДЫ ИЗУЧЕНИЯ РИСКА

МЕТОД ЭКСПЕРТНЫХ ОЦЕНОК.

Метод экспертных оценок базируется

на мнениях специалистов по интересующему объекту или системе. Должны вы-

сказывать свое мнение эксперты, досконально знающие данный объект, причем

опрос должен проводиться среди специалистов разного профиля, которые будут

оценивать и характеризовать объект с различных сторон. Анализируются от-

дельные элементы, системы, с точки зрения выходов из строя, разрушений, воз-

можности отклонения параметров за номинальные знач

ения, рассматривается

взаимосвязь и влияние различных систем друг на друга. Градация и шкала экс-

пертных оценок может быть различной – 5 бальная, 10 – бальная, 100 – бальная

оценка безопасности. Эта экспертная оценка может быть в виде совместного об-

суждения или в виде анкетного опроса с последующей обработкой данных. В

этом мето

де не ставится вопрос о том, каким образом эксперты будут оценивать

безопасность данного объекта. Здесь имеет значение их опыт, знания в смежных

областях. Базируясь на этом фундаменте, эксперты должны оценить безопас-

ность данного объекта в количественной мере. Метод экспертных оценок может

проводиться на разных стадиях, начиная с обсуждения проекта, кончая оценкой

состояния безопасн

ости работающего оборудования. При использовании метода

экспертных оценок для повышения достоверности результатов, необходимо,

чтобы выбранные эксперты были квалифицированными специалистами в своей

области, чтобы круг экспертов был достаточно репрезентативным для характе-

ристики и оценки объекта, и выбранные эксперты были независимыми и неза-

интересованными в результатах прогноза.

СОЦИОЛОГИЧЕСКИЙ МЕТОД. Социологический метод, так

же как и ме-

тод экспертных оценок, основан на опросе, но, в отличие от первого метода, оп-

рашиваются не специалисты, а дилетанты. Дело в том, что этот метод основан

на опросе людей, заинтересованных в безопасности обсуждаемого объекта. Ин-

формацию об этом объекте, степени его надежности и безопасности, люди по-

лучают из средст

в массовой информации, популярных изданий, массовых газет