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

71

1 категория: затраты номинальные, которые можно допустить для

борьбы с установленной опасностью. Эти затраты могут быть направлены как

на сокращение возможных негативных последствий, так и на уменьшение веро-

ятности наступления опасного события.

2 категория: затраты значительные. Использование подобных затрат

требует, если позволяют сроки действий анализа, исходя из категорий первого

и второго показателей.

3 категория: затраты предельные. Эта категория предполагает макси-

мальную стоимость мероприятий по безопасности, которую можно в данных

условиях позволить. Целесообразность подобных затрат может быть обосно-

вана дл

я опасностей с критическими или катастрофическими последствиями, с

достаточно значимой вероятностью реализации.

4 категория: недопустимые затраты. Величина затрат этой категории

очень велика и, несмотря на значимость и уров

ень вероятности, позволить та-

кие затраты невозможно. В этом случае необходимо искать какие-то альтерна-

тивные варианты решений, которые либо уменьшили величину риска, либо

снизили значимость последствий.

Следует указать, что ранжирование выявленной опасности по значимо-

сти последствий может быть не жестко фиксированной, а варьироваться в зави-

симости от конкретных условий и обстоятельств.

Выявлени

е риска и его ранжирование по четырем категориям на этапе

ПАО необязательно требует полноты данных по всем категориям. Основными

категориями являются последствия и вероятность наступления опасного собы-

тия. В зависимости от категорий этих двух разрядов однозначно вытекает кате-

гория срочности действий. Что же касается категории стоимости затрат, то на

этапе ПАО ве

личина ее часто не может быть оценена достаточно полно, тем

более, что в анализе могут быть несколько различных вариантов с различными

затратами. Уточнение этих позиций может быть проведено на втором или на

третьем этапе анализа.

Этапы второго и третьего шага анализа позволяют выявить не только вид

опасности, его принадлежно

сть к подсистемам, но и установить разумные гра-

72

ницы анализа. Это должно вытекать из сопоставления категорий значимости

последствий и вероятности.

Таким образом, проводя первые три шага, стадия ПАО завершается по-

строением дерева решений. Структурно дерево решений представлено на диа-

грамме (рис.1). Первое звено дерева решений представляет собой шаг 1 ПАО.

Результатом этого шага могут быть два исхода. Один вариант, когда опасности

не выявлены. Опасности могут быть не выявлен

ы как по объективным причи-

нам, когда данные отсутствуют объективно, так и по субъективным причинам,

когда уровень компетентности и знаний не позволил выявить скрытые потен-

циальные опасности. В любом случае эта ветвь дерева не имеет дальнейшего

развития. Другой вариант – опасности найдены и определены. Здесь предпола-

гается, чт

о при этом пройдены шаги два и три, то есть установлены части и

элементы системы, связанные с возникновением опасности и проведено ранжи-

рование опасностей. На основании этого принимается одно из двух решений.

Одно решение примириться с выявленной опасностью, что возможно или при

незначительности возможных последствий, или при очень малой вероятности

совершен

ия данного события. Другое решение принимается, если последствия

опасности могут быть значительными и велика вероятность совершения данно-

го события. Это решение устранить или уменьшить масштаб возможных по-

следствий или вероятность реализации. Развитие данного решения может иметь

несколько вариантов. Вариант, связанный с проектными решениями, предпола-

гает или принципиальное изменение проекта, или значи

тельное его изменение

и усовершенствование с целью увеличения безопасности. Другой вариант

предполагает, не изменяя принципиального существа проекта, увеличить его

техническую надежность. Это может достигаться заменой материалов, усиле-

нием конструктивных элементов, резервированием и другими приемами, на-

правленными на увеличение надежности.

Может быть выбран вариант, не связанный с техническими из-

менениями оборудования, но с использованием специальных объективных сис-

тем безоп

асности - блокировка, защитное ограждение, экранирование, изоля-

ция, противопожарные системы и другие меры. Кроме рассмотренных вариан-

73

тов могут быть совершенно другие, возможно комплексные решения с исполь-

зованием различных подходов вплоть до оригинальных нештатных решений.

рис.1 дерево решений

3.6 ДЕТАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ОПАСНОСТЕЙ

Детальный анализ опасностей (ДАО) начинается только после

того, как закончен этап ПАО со всеми необходимыми шагами, опасности выяв-

лены и ранжированы. Не все выявленн

ые на этапе ПАО опасности могут вызы-

вать необходимость проведения детального анализа. Некоторые опасности, на-

пример, вызывающие беспокойство или требующие значительных затрат,

имеющие простые очевидные решения, могут быть уже устранены. Детальному

анализу подвергаются, в первую очередь, наиболее значимые по последствиям

опасности, с наибольшей вероятностью реализации, требующие самого быст-

рого вмешат

ельства. Прежде чем приступить к рассмотрению методов деталь-

ного анализа, необходимо отметить, что все методы анализа риска делятся по

методологическому принципу на две группы:

1. Индуктивные методы анализа, базирующиеся на прямой ло-

гике. При индуктивном анализе изучаемые события, процессы, действия

рассматриваются в хронологической последовательности. Фактически в

Выполнение

анализа

опасностей

Опасности

найдены и

определены

Опасности

не найдены

Решение устра-

нить или

уменьшить

опасность

Решение

примириться

с опасностью

Введение

исправлений

в проект

Обеспечение

нештатных

действий

оба мероприятия

74

индуктивных методах исследователю приходится отвечать на вопросы:

«Что будет после того, как?»

2. Дедуктивные методы анализа, базирующиеся на обратной ло-

гике. В этом случае анализ проводится в обратной последовательности,

начиная с конечного события. В большинстве случаев, когда произошла

авария это конечное событие известно и приходится использовать метод

дедукции. Однако не следует думать, что метод дедукции используется

только для апостериорного анализа. Дедуктивный метод может быть ис-

пользован и для априорн

ого анализа, когда еще опасное не произошло,

но оно установлено на этапе ПАО. Аналогично этому и индуктивный

метод может быть использован как в априорном, так и в апостериорном

анализе.

Детальный анализ опасностей состоит в соединении опасностей,

установленных на этапе ПАО, с действиями, операциями, технологическими

физическими, химическими, биологи

ческими процессами. В практике деталь-

ного анализа опасностей используются несколько различных методов.

3.7 МЕТОД СТРУКТУРНЫХ СХЕМ

В методе структурных схем органичным является тождествен-

ное соединение надежности технических систем и безопасности. Вся система

или какая-то ее подсистема, в которой идентифицирована опасно

сть на этапе

ПАО, представляется в виде схемы из системы элементов. Используя показате-

ли надежности, анализируется вся схема, исходя из гипотезы, что в каждом

элементе, входящем в структурную схему, возможен одновременно только

один независимый отказ. Исходя из этого, рассчитывается общая вероятность

отказа всей системы.

Основой этого метода явля

ется построение последовательно-

параллельных логических систем. Структура объекта или ее части, которая

анализируется, изображается в виде логической схемы, характеризующей со-

75

стояние (соответственно работоспособное или неработоспособное) объекта в

зависимости от состояний отдельных элементов. На логических схемах исполь-

зуют три возможных способа соединения элементов:

1. Последовательное соединение, часто называемое основным,

так как соответствует основным закономерностям индуктивной логиче-

ской связи элементов. Последовательная структурно-логическая схема

соответствует случаю, когда отказ любого элемента приводит к отказу

всей си

стемы. При такой схеме наработка до отказа наиболее ненадеж-

ного элемента, у которой она оказалась наименьшей (рис. 2а),

а)

б)

рис. 2

где T

c

=min(T

j

), j=1,2…n,

T

c

,T

j

– соответственно время наработки до отказа всей системы и отдель-

ных элементов,

n – число элементов, составляющих схему.

Вероятность безотказной работы системы равна произведению

вероятностей безотказной работы элементов и функция надежности системы

определится:

76

∏

=

n

i

ic

tPtP

1

)()( (15)

где P

i

(t) – функция надежности i-го элемента.

Интенсивность отказов системы из элементов, в предположении,

что отказы элементов постоянны:

n

Λ=λ

i

(16)

i=1

Средняя наработка системы до отказа:

n

titc

mm /1= (17)

i=1

где m

ti

– средняя наработка до отказа i-го элемента.

2.Параллельное соединение с нагруженными элементами. Эта структур-

но-логическая схема соответствует случаю, когда система сохраняет работо-

способность, пока работоспособен хотя бы один из к-элементов, входящих в

систему (см. рис. 2б). Наработка до отказа такой системы равна максимальному

из значений наработки элементов:

T

с

=max(T

j

), j=1,2…к (18)

Для такой схемы вероятность отказа системы равна произведе-

нию вероятностей отказов элементов, входящих в эту схему. Функция нена-

дежности параллельного нагруженного логического соединения равна:

∏

=

k

j

jc

tqtq

1

)()( (19)

где q

j

(t) – функция ненадежности j-го элемента.

77

Исходя из того, что функция надежности и ненадежности со-

ставляют полную группу зависимых событий и

1)()( =+ tqtP

cc

(20)

то получим функцию надежности подобной системы:

[]

∏

=

−−=

k

j

jc

tPP

1

)(11 (21)

По другому данная логически-структурная схема называется на-

груженным резервированием, при котором основные и резервные элементы на-

ходятся в одинаковых рабочих условиях.

3.Параллельное соединение с ненагруженными элементами. Эта струк-

турно-логическая схема соответствует случаю, когда при отказе элемента

включается в работу очередной резервный элемент и за счет этого система со-

храняет работоспособность (см. рис. 2б). Нараб

отка до отказа такой системы

равна сумме наработки до отказа всех элементов:

tic

mT /1

=

, i=1,2…z (22)

Функция надежности при одинаково надежных z элементах оп-

ределяется:

LttetP

t

z

/)()(

2

λ

×=

−

(23)

Таким образом, в виде различных структурно-логических схем

можно представлять реальный объект или его подсистему и качественный и

количественный анализ надежности. Из соотношений видно, что надежность

системы всегда ухудшается, если добавляются последовательные элементы и

78

всегда улучшается при добавлении параллельных элементов независимо от ве-

личины надежности элементов.

На практике не бывает чисто параллельных или последователь-

ных схем, а бывают смешанные схемы, содержащие как параллельные, так и

последовательные блоки.

Более подробную разработку и дальнейшее развитие метод

структурных схем получил в приеме, называемом анализ видов отказов и по-

следствий (АВОП). Базой для анализов является структурн

ая схема элементов,

в которой, используя индуктивный подход, рассматриваются последовательно

один элемент за другим. При этом анализируются все возможные виды отказов,

неполадок, аварийных ситуаций и выявляются их потенциальные результи-

рующие воздействия на систему.

Выявляются влияние отказов как на близлежащие элементы,

структурно взаимосвязанные, так и отдаленные элемент

ы и всю систему в це-

лом. Для углубления и расширения диапазона анализа в приеме АВОП для ка-

ждой структурной схемы составляется перечень необходимых проверок, кото-

рые должны включать: переменные параметры физических величин, реализуе-

мых в данной схеме, диапазон изменения условий и состояний процессов, воз-

можные особые состояния процессов (например, закипание, кристаллизация,

выпадение в осад

ок, гидравлический удар, короткое замыкание, коррозия,

утечка и т.п.).

В некоторых случаях используется расширенный вариант

АВОП, при котором, к дополнению к отказам, включают в рассмотрение пока-

затели работоспособности. Последовательно изучается каждый элемент, ис-

пользуя набор ключевых слов и выражений, которые позволяют прогнозиро-

вать возможное развитие событий. Например, в кач

естве ключевых выражений

можно использовать сочетание: «Что произойдет, если» и далее можно рас-

сматривать отклонение параметров и процессов от номинальных. Это может

быть высокий и низкий расход, высокие и низкие температуры, давления, ско-

рости, течения и др. Подобный анализ достаточно трудоемкий и требует уси-

лий целой группой специали

стов.

79

Использование метода структурных схем с различными модификациями

позволяет достаточно подробно выявить отказы, их виды и возможные послед-

ствия, однако обладает одним существенным недостатком.

Недостаток состоит в том, что учитываются отказы и выходы из строя

только технических элементов и устройств. За рамками рассмотрения остаются

ошибки и неправильные действия человека-оператора, которые во многих слу-

чаях определяют или вносят существ

енную долю в развитие или совершение

аварийных кризисных ситуаций.

3.8 АНАЛИЗ КРИТИЧНОСТИ

Разработана методика анализа, включающая в рассмотрение не

только отказы технических элементов оборудования, но и ошибки человека-

оператора. Методика анализа критичности устанавливает несколько категорий

отказов по степени значимости возможных последствий. Категории критично-

сти могут иметь различную шкалу для всевоз

можных различных видов отказов.

Например, существует 4 категории критичности:

Категория 1: отказ, потенциально приводящий к жертвам;

Категория 2: отказ, потенциально приводящий к невыполнению ос-

новной задачи;

Категория 3: отказ, приводящий к задержкам или потере работоспо-

собности;

Категория 4: отказ, приводящий к дополнительному незапланирован-

ному обслуживанию.

Может быть и более подробная классификация критичности, например,

10-балльной шкале:

Оц

енки 1-2 баллов соответствуют фактическому отсутствию опасно-

сти;

Оценки 3-5 баллов соответствуют незначительной вероятности легких

травм (при этих показателях травмы с тяжелыми или смертельными исходами

исключены);

80

Оценки 6-8 баллов соответствуют незначительной вероятности риска,

при которой велика вероятность тяжелых травм (переломы, ампутация и т.п.).

Оценки 9-10 баллов характеризуют катастрофическое положение дел,

значительна вероятность наступления аварий, катастроф, связанных с гибелью

людей).

Методика анализа критичности проводится в виде составления таблиц,

где последовательно описываются элементы системы, виды отказов, причины

отказов, возможные последст

вия, вероятность проявления, степень критично-

сти (в баллах или категориях) и заканчивается в формулировке возможных дей-

ствий как по предупреждению данного отказа, так и последствий.

В этом методе в графу причин отказов включаются как технические, так

и ошибки человека-оператора. Данный метод анализа позволяет очень подроб-

но анализировать последовательно все элементы по потенциальным отказам, но

анализ до

статочно трудоемкий. Результатом подобного анализа является уста-

новление элемента или части системы, требующей особого внимания в экс-

плуатации повышения надежности и безотказности, ужесточения норм контро-

ля или введение специальных требований и правил безопасности. Однако, не-

смотря на достаточную подробность в выявлении отказов и возможных причин,

этот метод не дает возможность увязать отказы в единую логическу

ю цепь и не

позволяет установить количественной меры вероятности общего риска и его

возможных последствий.

3.9 АНАЛИЗ С ПОСТРОЕНИЕМ «ДЕРЕВА СОБЫТИЙ»

Анализ, базирующийся на построении «дерева событий», явля-

ется графо-аналитическим индуктивным методом. Исходя из данных ПАО,

стоит укрупненная блок-схема событий и процессов в хронологической после-

довательности, приводящая к нежелательным событиям. Например, имеется

следующая цепь событий и процессов;

А В С Д Е

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

Подождите немного. Документ загружается.