Основы безопасности и теория риска

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ УКРАИНЫ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АЭРОКОСМИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
им.Н.Е. ЖУКОВСКОГО "ХАИ"
КАФЕДРА 707
РЕФЕРАТ
по предмету : безопасность жизнедеятельности
на тему « Основы безопасности и теория риска»
Выполнил студент: Резинкина О.В.
Проверил преподаватель: Никишов А.А.
ХАРЬКОВ
2000
ПЛАН.
1. Введение ……………………………………………………………. 3
2. Теоретические основы безопасности жизнедеятельности …….. 3
2.1 Опасность. Основные понятия и определения …………….… 4
2.2 Принципы, методы и средства обеспечения безопасности …. 6
3. Теории риска ……………………………………………………….. 8
3.1 Основные положения теории риска …………………………... 8
3.2 Методика изучения риска ……………………………………... 12
3.3 Другие приемы анализа риска ………………………………… 18
3.4 Сравнительные данные различных методов анализа …………20
Введение.
Необходимым условием существования человеческого общества
является деятельность. Существует большое количество видов деятельности,
которые охватывают практические, интеллектуальные и духовные процессы,
протекающие в быту, общественной, культурной, производственной, научной
и других сферах жизни.
Модель процесса жизнедеятельности в наиболее общем виде можно
представить состоящей из двух элементов: человека и среды его обитания.
Между собой эти элементы связаны двухсторонними связями (рис.1).
Прямые связи человека со средой очевидны.
Обратные связи обусловлены всеобщим законом реактивности
материального мира.
Система "человек – среда" является двухцелевой:
1) одна цель состоит в достижении определенного эффекта в процессе
деятельности;
2) вторая – в исключении нежелательных последствий от этой деятельности.
Другими словами, окружающая нас природа рассматривается человеком
с двух противоположных позиций. С одной стороны, для нормального
существования нам необходимо обеспечивать стабильность всех факторов
окружающей среды. Например, потепление, изменение давления, влажности,
уровня радиации, уменьшение количества растений и т.д. может оказывать
вредное влияние на человеческий организм. Насколько важна эта проблема,
можно судить по возросшей роли "зеленых" в политической жизни развитых
стран.
С другой стороны, жизнедеятельность человека невозможна без пагуб-
ного воздействия на природу. Извлечение полезных ископаемых, различные
загрязнения грунта, вод и воздуха, выделение большого количества тепла –
вот лишь небольшая часть "последствий" человеческой деятельности, кото-
рые оказывают вредное влияние на окружающую среду.
Именно в одновременности этих двух сторон состоит противоречие во
взаимодействии человека с природной средой. Человеческая практика дает
основание утверждать, что любая деятельность потенциально опасна (так на-
зываемая "аксиома о потенциальной опасности").
Тема взаимодействия человека и окружающей среды выходит за преде-
лы какой-либо одной науки или области человеческой деятельности. Это
предопределило необходимость появление новой области знаний – безопас-
ности жизнедеятельности (БЖД).
БЖД – комплексная дисциплина, изучающая возможности обеспечения
безопасность человека применительно к любому виду человеческой деятель-
ности.
БЖД решает три взаимосвязанные задачи:
1. Идентификация опасностей, т.е. распознавание вида опасности с ука-
занием ее количественных характеристик и координат опасности.
2. Защита от опасностей на основе сопоставления затрат и выгод.
3. Ликвидация возможных опасностей (исходя из концепции остаточно-
го риска).
Теоретические основы безопасности жизнедеятельности.
Опасность. Основные понятия и определения.
Опасность – это явление, процессы, объекты, способные в определенных
условиях наносить ущерб здоровью человека непосредственно или косвенно.
Опасность хранят все системы, имеющие энергию, химически или био-
логически активные компоненты и др.
Данное определение опасности в БЖД является наиболее общим и
включает такие понятия как опасные, вредные факторы производства, пора-
жающие факторы и пр.
Существует несколько способов классификации опасностей:
? по природе происхождения:
а) природные;
б) технические;
в) антропогенные;
г) экологические;
д) смешанные.
? по локализации:
а) связанные с литосферой;
б) связанные с гидросферой;
в) связанные с атмосферой;
г) связанные с космосом.
? по вызываемым последствиям:
а) утомление;
б) заболевание;
в) травма;
г) летальный исход и др.
Согласно официальному стандарту опасности делятся на физические,
химические, биологические и психофизические.
Физические опасности (рис.2) – движущиеся машины и механизмы, по-
вышенная запыленность и загазованность воздуха рабочей зоны, аномальная
температура воздуха, повышенный уровень шума, вибраций, звуковых коле-
баний и т.д.
Химические опасности – общетоксичные, раздражающие, канцероген-
ные, мутагенные и т.д.
Биологические опасности – патогенные микроорганизмы (в т.ч. вирусы)
и продукты их жизнедеятельности.
Психофизические опасности – физические и нервно-психические пере-
грузки.
Указанные классификации носят частный характер, поскольку осущест-
вляют классификацию только по какому-либо одному признаку. Поэтому бо-
лее объемлющей представляется следующая классификация.
Все опасности (факторы, приводящие к появлению опасности), по объ-
екту воздействия, времени и пространству представляется целесообразным
разделить на три группы:
1- факторы, непосредственно влияющие на оператора, степень воздейст-
вия которых может накапливаться или релаксировать во времени –
факторы инкубационного действия;
2- факторы мгновенного действия, носящие случайный характер, воз-
действие которых распространяется на оператора или локализовано
ноксосферой;
3- факторы экологического воздействия, как правило, опосредственного
действия, проявляющиеся вне оператора, вне данного производства,
но являющиеся следствием реализации конкретного технологическо-
го процесса на данном производстве.
Такая классификация является наиболее удобной при анализе конкрет-
ного производства, т.к. позволяет выявить, спрогнозировать и дать количест-
венную оценку возможным опасностям еще на ранних стадиях технологиче-
ской подготовки производства.
Принципы, методы и средства обеспечения безопасности.
В структуре общей теории безопасности принципы и методы играют
значительную роль и дают целостное представление о связях в рассматри-
ваемой области знания. Принципы, методы, средства – это логические этапы
обеспечения безопасности. Выбор их зависит от конкретных условий дея-
тельности, уровня опасности, стоимости и других критериев.
Принципов обеспечения безопасности много. Их можно классифициро-
вать по нескольким признакам. Например, ориентирующие, технические, ор-
ганизационные, управленческие.
Ориентирующие: активности оператора, гуманизации деятельности, де-
струкции, замены оператора, классификации, ликвидации опасности, систем-
ности, снижения опасности.
Технические: блокировки, вакуумирования, герметизации, защиты рас-
стоянием, компрессии, прочности, слабого звена, флегматизации, экраниро-
вания.
Организационные: защита временем, информации, резервирования, не-
совместимости, нормирования, подбора кадров, последовательности, резер-
вирования, эргономичности.
Управленческие: адекватности, контроля, обратной связи, ответственно-
сти, плановости, стимулирования, управления, эффективности.
Рассмотрим детальнее некоторые принципы.
Принцип нормирования заключается в установлении таких
параметров, соблюдение которых обеспечивает защиту человека от соответ-
ствующей опасности. Например, предельно допустимая концентрация (ПДК),
предельно допустимый уровень (ПДУ), нормы переноски и подъема тяжести,
продолжительность трудовой деятельности и др.
Принцип слабого звена состоит в том, что в рассматриваемую
систему (объект) в целях обеспечения безопасности вводится элемент, кото-
рый устроен так, что воспринимает или реагирует на изменение соответст-
вующего параметра, предотвращая опасное явление. Примеры реализации
данного принципа: предохранительные клапаны, разрывные мембраны, за-
щитное заземление, молниеотводы, предохранители и др.
Принцип информации заключается в передаче и усвоении персо-
налом сведений, выполнение которых обеспечивает соответствующий уро-
вень безопасности, предупредительные надписи, маркировка оборудования и
др.
Принцип классификации (категорирования) состоит в деле-
нии объектов на классы и категории по признакам, связанным с опасностями.
Примеры: санитарно-защитные зоны (5 классов), категории производств (по-
мещений) по взрыво-пожарной опасности (А, Б, В, Г, Д) и др.
Для определения методов обеспечения безопасности дадим определе-
ние следующим понятиям:
Ноксосфера – пространство, в котором постоянно существуют или пе-
риодически возникают опасности.
Гомосфера – пространство (рабочая зона), где находится человек в про-
цессе рассматриваемой деятельности.
Совмещение гомосферы и ноксосферы с позиции безопасности недопус-
тимо, но это не всегда удается.
На основании анализа возможных опасностей и их последствий можно
выявить общие закономерности, на базе которых сформулированы три наи-
более общих метода защиты от опасностей:
I - Пространственное и (или) временное разделение гомосферы и нок-
сосферы. Это достигается средствами дистанционного управления,
автоматизации, роботизации, специальной организации и др.
II - Нормализация ноксосферы путем исключения или уменьшения ко-
личественных характеристик опасности. Это совокупность меро-
приятий, защищающих человека от шума, газа, пыли и пр. средст-
вами коллективной защиты.
III - Адаптация человека к условиям ноксосферы и повышение его за-
щищенности. Метод реализует возможности профессионального
отбора, обучения, психологического воздействия, применения
средств индивидуальной защиты.
В реальных условиях реализуется комбинация всех трех факторов.
Средства обеспечения безопасности.
Средства обеспечения безопасности делятся на средства коллективной
(СКЗ) и индивидуальной защиты (СИЗ). В свою очередь, СКЗ и СИЗ делятся
на группы в зависимости от характера опасностей, конструктивного испол-
нения, области применения и т.д.
ТЕОРИЯ РИСКА
Основные положения теории риска.
Одной из основных задач БЖД является определение количественных
характеристик опасности (идентификация). Только зная эти характеристики
можно на базе общих методов разработать эффективные частные методы
обеспечения безопасности и оценивать существующие технические системы
и объекты с точки зрения их безопасности для человека.
При анализе технических систем широко используется понятие надеж-
ности.
Надежность - свойство объекта выполнять и сохранять во времени за-
данные ему функции в заданных режимах и условиях применения, техниче-
ского обслуживания, ремонтов, хранения и транспортирования.
Надежность является внутренним свойством объекта. Оно проявляется
во взаимодействии этого объекта с другими объектами внутри технической
системы, а также с внешней средой, являющейся объектом, с которым взаи-
модействует сама техническая система в соответствии с ее назначением. Это
свойство определяет эффективность функционирования технической систе-
мы во времени через свои показатели. Являясь комплексным свойством, на-
дежность объекта ( в зависимости от его назначения и условий эксплуатации)
оценивается через показатели частных свойств - безотказности, долговечно-
сти, ремонтопригодности и сохранности - в отдельности или определенном
сочетании.
При анализе безопасности технической системы, характеристики ее на-
дежности не дают исчерпывающей информации. Необходимо провести ана-
лиз возможных последствий отказов технической системы в смысле ущерба,
наносимого оборудованию и последствий для людей, находящихся вблизи
него. Таким образом, расширение анализа надежности, включение в него
рассмотрения последствий, ожидаемую частоту их появления, а также ущерб,
вызываемый потерями оборудования и человеческими жертвами, и является
оценкой риска. Конечным результатом изучения степени риска может быть,
например, такое утверждение: "Возможное число человеческих жертв в те-
чение года в результате отказа равно N человек".
Таким образом, можно дать следующее определение риска: риск - час-
тота реализации опасностей. Количественная оценка риска - это отношение
числа тех или иных неблагоприятных последствий к их возможному числу за
определенный период.
Пример. Определить риск гибели человека на производстве за год, если
известно, что ежегодно погибает около n =14000 человек, а численность ра-
ботающих составляет N =140 млн. человек:
С точки зрения общества в целом интересно сравнение полученной ве-
личины со степенью риска обычных условий человеческой жизни, для того
чтобы получить представление приемлемом уровне риска и иметь основу для
принятия соответствующих решений.
По данным американских ученых индивидуальный риск гибели по раз-
личным причинам, по отношению ко всему населению США за год составля-
ет:
Автомобильный транспорт
3?10-4.
Падение
9?10-5.
Пожар и ожог
4?10-5.
Утопление
3?10-5.
Отравление
2?10-5.
Огнестрельное оружие и станочное оборудование
1?10-5.
Водный, воздушный транспорт
9?10-6.
Падающие предметы, эл. ток
6?10-6.
Железная дорога
4?10-6.
Молния
5?10-7.
Ураган, торнадо
4?10-7.
Таким образом, полная безопасность не может быть гарантирована ни-
кому, независимо от образа жизни.
При уменьшении риска ниже уровня 1?10-6 в год общественность не вы-
ражает чрезмерной озабоченности и поэтому редко предпринимаются специ-
альные меры для снижения степени риска (мы не проводим свою жизнь в
страхе погибнуть от удара молнии). Основываясь на этой предпосылке, мно-
гие специалисты принимают величину 1?10-6 как тот уровень, к которому
следует стремиться, устанавливая степень риска для технических объектов.
Во многих странах эта величина закреплена в законодательном порядке.
Пренебрежимо малым считается риск 1?10-8 в год.
Необходимо отметить, что оценку риска тех или иных событий можно
производить только при наличии достаточного количества статистических
данных. В противном случае данные будут не точны, так как здесь идет речь
о так называемых "редких явлениях", к которым классический вероятност-
ный подход не применим. "Так, например, до чернобыльской аварии риск
гибели в результате аварии на атомной электростанции оценивался в 2?10-10
в год".
Анализ риска позволяет выявить наиболее опасные деятельности чело-
века. По данным американских ученых частота несчастных случаев со смер-
тельным исходом составляет (по времени суток) (рис.3):
Рис. 3. Наиболее опасные деятельности человека.
Выявление и количественная оценка риска может выполняться по сле-
дующей схеме (рис.4).
Предварительная оценка риска Анализ риска
Рис. 4. Выявление и количественная оценка риска.
Таким образом, должны рассматриваться все технические и социальные
аспекты в их взаимосвязи. При этом возможно обеспечить приемлемый риск,
который сочетает в себе технические, экономические, социальные и полити-
ческие аспекты и представляет собой некоторый компромисс между уровнем
безопасности и возможностями ее достижения.
Упрощенный пример определения приемлемого риска можно проиллю-
стрировать графиком (рис.5):
Рис.5. Определение приемлемого риска.
Затрачивая чрезмерные средства на повышение надежности технических
систем, можно нанести ущерб социальной сфере. Величина приемлемого
риска определяется уровнем развития общества и темпами научно - техниче-
ского прогресса.
Начальный импульс к созданию численных методов оценки надежности
был дан авиационной промышленностью. После первой мировой войны в
связи с увеличением интенсивности полетов и авиакатастроф были вырабо-
таны критерии надежности для самолетов и требования к уровню безопасно-
сти. В частности, проведен сравнительный анализ одномоторных и многомо-
торных самолетов с точки зрения успешного завершения полета и выработа-
ны требования по частоте аварий, отнесенных к 1ч. полетного времени. К
1960г., например, было установлено, что одна катастрофа приходится в сред-
нем на 1млн. посадок. Таким образом, для автоматических систем посадки
самолетов можно было бы установить требования по уровню риска, не пре-
вышающего одной катастрофы на 1?107 посадок.
Дальнейшее развитие математического аппарата надежности примени-
тельно к сложным системам последовательного типа показало невозмож-
ность применения старого закона "цепь не прочнее, чем самое слабое ее зве-
но". Был получен закон произведения для последовательных элементов:
Таким образом, в системе последовательного типа надежность отдель-
ных элементов должна быть значительно выше для удовлетворительного
функционирования системы.
В 40-е годы увеличение надежности шло по пути улучшения конструк-
ционных материалов, повышения точности и качества изготовления и сборки
изделий. Большое внимание уделялось техническому обслуживанию и ре-
монту оборудования (до тех пор, пока министерство обороны США не обна-
ружило, что годовая стоимость обслуживания оборудования составляет 2$ на
каждый 1$ его стоимости; т.е. при 10-летнем сроке его эксплуатации необхо-
димо 20млн.$ на содержание оборудования стоимостью 1млн.$).
В дальнейшем от анализа надежности технических систем начали
переходить к оценке риска, включив в анализ ошибочные действия операто-
ра. Сильный толчок развитию теории надежности дала военная техника -
требование поражения цели "с одного выстрела".
Развитие космонавтики и ядерной энергетики, усложнение авиационной
техники привело к тому, что изучение безопасности систем было выделено в
независимую отдельную область деятельности. В 1969г. МО США приняло
стандарт MIL - STD - 882 "Программа по обеспечению надежности систем,
подсистем и оборудования": Требования в качестве основного стандарта для
всех промышленных подрядчиков по военным программам. А параллельно
МО разработало требования по надежности, работоспособности и ремонто-
пригодности промышленных изделий.
Методика изучения риска.
Изучение риска проводится в три стадии
Первая стадия: предварительный анализ опасности.
Риск чаще всего связан с бесконтрольным освобождением энергии или
утечками токсических веществ (факторы мгновенного действия). Обычно
одни отделения предприятия представляют большую опасность, чем другие,
поэтому в самом начале анализа следует разбить предприятие, для того что-
бы выявить такие участки производства или его компоненты, которые явля-
ются вероятными источниками бесконтрольных утечек. Поэтому первым ша-
гом будет:
1) Выявление источников опасности (например, возможны ли утечки
ядовитых веществ, взрывы, пожары и т.д.?);
2) Определение частей системы (подсистем), которые могут вызвать
эти опасные состояния (химические реакторы, емкости и хранилища,
энергетические установки и др.)
Средствами к достижению понимания опасностей в системе являются
инженерный анализ и детальное рассмотрение окружающей среды, процесса
работы и самого оборудования. При этом очень важно знание степени ток-
сичности, правил безопасности, взрывоопасных условий, прохождения реак-
ций, коррозионных процессов, условий возгораемости и т.д.
Перечень возможных опасностей является основным инструментом в их
выявлении. Фирма "Боинг" использует следующий перечень:
1. Обычное топливо.
2. Двигательное топливо.
3. Инициирующие взрывчатые вещества.
4. Заряженные электрические конденсаторы.
5. Аккумуляторные батареи.
6. Статические электрические заряды.
7. Емкости под давлением.
8. Пружинные механизмы.
9. Подвесные устройства.
10. Газогенераторы.
11. Электрические генераторы.
12. Источники высокочастотного излучения.
13. Радиоактивные источники излучения.
14. Падающие предметы.
15. Катапультированные предметы.
16. Нагревательные приборы.
17. Насосы, вентиляторы.
18. Вращающиеся механизмы.
19. Приводные устройства.
20. Ядерная техника.
и т.д.
Процессы и условия, представляющие опасность:
1. Разгон, торможение.
2. Загрязнения.
3. Коррозия.
4. Химическая реакция (диссипация, замещение, окисление).
5. Электрические: поражение током; ожог; непредусмотренные включе-
ния; отказы источника питания; электромагнитные поля.
6. Взрывы.
7. Пожары.
8. Нагрев и охлаждение: высокая температура; низкая температура; из-
менение температуры.
9. Утечки.
10. Влага: высокая влажность; низкая влажность.
11. Давление: высокое; низкое; быстрое изменение.
12. Излучения: термическое; электромагнитное; ионизирующее; ульт-
рафиолетовое.
13. Механические удары и т.д.
Обычно необходимы определенные ограничения на анализ технических
систем и окружающей среды (Например, нерационально в деталях изучать
параметры риска, связанного с разрушением механизма или устройства в ре-
зультате авиакатастрофы, т.к. это редкое явление, однако нужно предусмат-
ривать защиту от таких редких явлений при анализе ядерных электростан-
ций, т.к. это влечет за собой большое количество жертв). Поэтому необходим
следующий шаг.
3) Введение ограничений на анализ риска (например, нужно решить,
будет ли он включать детальное изучение риска в результате дивер-
сий, войны. ошибок людей, поражения молнией, землетрясений и
т.д.).
Таким образом, целью первой стадии анализа риска является определе-
ние системы и выявление в общих чертах потенциальных опасностей.
Опасности после их выявления, характеризуются в соответствии с вызы-
ваемыми ими последствиями.
Характеристика производится в соответствии с категориями критично-
сти:
1 класс - пренебрежимые эффекты;
2 класс - граничные эффекты;
3 класс - критические ситуации;
4 класс - катастрофические последствия.
В дальнейшем необходимо наметить предупредительные меры (если та-
кое возможно) для исключения опасностей 4-го класса (3-го, 2-го) или пони-
жения класса опасности. Возможные решения, которые следует рассмотреть,
представляются в виде алгоритма, называемого деревом решений для анализа
опасностей (рис.6).
Рис.6. Дерево решений.
После этого можно принять необходимые решения по внесению исправ-
лений в проект в целом или изменить конструкцию оборудования, изменить
цели и функции и внести нештатные действия с использованием предохрани-
тельных и предупредительных устройств.
Типовая форма, заполняемая при проведении предварительного анализа
риска имеет следующий вид (рис.7.).
Рис.7. Типовая форма для проведения предварительного анализа.
1. Аппаратура или функциональный элемент, подвергаемые анализу.
2. Соответствующая фаза работы системы или вид операции.
3. Анализируемый элемент аппаратуры или операция, являющаяся по своей
природе опасными.
4. Состояние, нежелательное событие или ошибка, которые могут быть при-
чиной того, что опасный элемент вызовет определенное опасное состоя-
ние.
5. Опасное состояние, которое может быть создано в результате взаимодей-
ствия элементов в системе или системы в целом.
6. Нежелательные события или дефекты, которые могут вызывать опасное
состояние, ведущее к определенному типу возможной аварии.
7. Любая возможная авария, которая возникает в результате определенного
опасного состояния.
8. Возможные последствия потенциальной аварии в случае ее возникнове-
ния.
9. Качественная оценка потенциальных последствий для каждого опасного
состояния в соответствии со следующими критериями:
класс 1 - безопасный (состояние, связанное с ошибками персонала, не-
достатками конструкции или ее несоответствием проекту, а также непра-
вильной работой), не приводит к существенным нарушениям и не вызывает
повреждений оборудования и несчастных случаев с людьми;
класс 2 - граничный (состояние, связанное с ошибками персонала, не-
достатками конструкции или ее несоответствием проекту, а также непра-
вильной работой), приводит к нарушениям в работе, может быть компенси-
ровано или взято под контроль без повреждений оборудования или несчаст-
ных случаев с персоналом;
класс 3 - критический: (состояние, связанное с ошибками персонала, не-
достатками конструкции или ее несоответствием проекту, а также непра-
вильной работой), приводит к существенным нарушениям в работе, повреж-
дению оборудования и создает опасную ситуацию, ситуацию требующую
немедленных мер по спасению персонала и оборудования;
класс 4 - катастрофический (состояние, связанное с ошибками персона-
ла, недостатками конструкции или ее несоответствием проекту, а также не-
правильной работой), приводит к последующей потере оборудования и (или)
гибели или массовому травмированию персонала.
10. Рекомендуемые защитные меры для исключения или ограничения выяв-
ленных опасных состояний и (или) потенциальных аварий; рекомендуе-
мые превентивные меры должны включать требования к элементам кон-
струкции, введение защитных приспособлений, изменение конструкций,
введение специальных процедур и инструкций для персонала.
11. Следует регистрировать введенные превентивные мероприятия и следить
за составом остальных действующих превентивных мероприятий.
Таким образом предварительный анализ опасности представляет собой
первую попытку выявить оборудование технической системы и отдельные
события, которые могут привести к возникновению опасностей и выполняет-
ся на начальном этапе разработки системы.
Пример предварительного анализа опасности химического реактора:
Подсис-
тема или
операция
Ситуа-
ция
Опасный
элемент
Событие,
вызы-
вающее
опасное
состояние
Опасные
условия
Событие,
вызы-
вающее
опасные
условия
Потен-
ци-
аль?ная
авария
Послед-
ствия
Класс
опас-
ности
Мероприятия
Емкость
для хра-
нения ще-
лочи
1. Экс-
плуата-
ция
1, Силь-
ный окис-
литель
1. Щелочь
загрязнена
смазоч-
ным мас-
лом
1. Воз-
можность
сильной
реакции
от вос-
становле-
ния или
окисле-
ния
1. Выде-
ление
достаточ-
ного ко-
личества
энергии
для нача-
ла реак-
ции
1. Взрыв
1. Ране-
ние пер-
сонала,
повреж-
дение
близле-
жащих
постро-
ек
IV
Хранение щело-
чи на достаточ-
ном расстоянии
от всех источ-
ников загрязне-
ния. Контроль
чистоты элемен-
тов оборудова-
ния
2. За-
правка
емкости
щело-
чью
2. Корро-
зия
2. Содер-
жимое
емкости
загрязнено
парами
воды
2. Обра-
зование
ржавчи-
ны внут-
ри бака
2. Увели-
чение
давления
в емкости
при за-
кчке ще-
лочи
2. Раз-
рушение
емкости
под дав-
лением
2. Ране-
ние пер-
сонала,
повреж-
дение
близле-
жащих
постро-
ек
IV
Использование
емкостей из
коррозионно-
стойких спла-
вов, размещение
их на достаточ-
ном расстоянии
от другого обо-
рудования и
персонала
Вторая стадия: выявление последовательности опасных ситуаций.
Вторая стадия начинается после того, как определена конфигурация сис-
темы и завершен предварительный анализ опасностей. Дальнейшее исследо-
вание производят с помощью двух основных аналитических методов:
1) построения дерева событий;
2) построения дерева отказов.
Рассмотрим построение дерева событий и дерева отказов на примере
ядерного реактора.
Пусть на первой стадии (предварительный анализ опасности) было уста-
новлено, что наибольший риск связан с радиоактивными утечками, а подсис-
темой, с которой начинается риск, является система охлаждения реактора
(рис.8).
Рис.8. Семь главных задач, решаемых при анализе безопасности реакто-
ра.
Анализ риска на второй стадии начинается с прослеживания последова-
тельности возможных событий, начиная от инициирующего события (разру-
шения трубопровода холодильной установки), вероятность которого равна
РА.
Обратимся к блоку 1 и рассмотрим дерево событий (рис.9). Авария на-
чинается с разрушения трубопровода, имеющего вероятность возникновения
РА. Далее анализируются возможные варианты развития событий, которые
могут последовать за разрушением трубопровода.
На основе анализа возможных событий строится дерево отказов (рис.9).
При этом выполняется правило: верхняя ветвь соответствует желательному
событию ("успех"), нижняя нежелательному ("отказ").
А – поломка трубопровода; В – электропитание; С – автоматическая
система охлаждения реактора; D – удаление радиоактивных продуктов; Е –
целостность замкнутого контура.
Рис.9. Способ упрощения дерева событий.
На практике дерево отказов анализируют с помощью обычной инженер-
ной логики и упрощают, отбрасывая "ненужные " события.
Например, если отсутствует электропитание (В), то никакие действия,
предусмотренные на случай аварии, не могут производиться (не работают
насосы, системы охлаждения и т.д.). В результате, упрощенное дерево отка-
зов не содержит выбора в случае отсутствия электропитания и т.д.
Таким образом, вторая стадия заканчивается определением всех воз-
можных вариантов отказов в системе и нахождением значений вероятности
для этих вариантов.
Третья стадия: анализ последствий.
При анализе последствий используются данные, полученные на стадии
предварительной оценки опасности и на стадии выявления последователь-
ности опасных ситуаций.
По данным дерева отказов и полученным значениям вероятности
возможных отказов можно построить гистограмму частот для различных ве-
личин утечек (на примере ядерного реактора).
Рис.10. Гистограмма частот для различных величин утечек.
Если по данным гистограммы построить кривую, то мы получим пре-
дельную кривую частоты аварийных утечек (кривая Фармера). Считается,
что кривая отделяет верхнюю область недопустимо большого риска от об-
ласти приемлемого риска, расположенной ниже и левее кривой.
Рис.11. Кривая Фармера.
Другие приемы анализа риска
1. Анализ видов отказов и последствий.
С помощью анализа видов отказов и последствий систематически, на
основе последовательного рассмотрения одного элемента за другим анализи-
руются все возможные виды отказов или аварийные ситуации и выявляются
их результирующие воздействия на систему. Отдельные аварийные ситуации
и виды отказов элементов выявляются и анализируются для того чтобы опре-
делить их воздействие на другие близлежащие элементы и систему в целом.
Анализ видов отказов и последствий существенно более детальный, чем
анализ с помощью дерева отказов, так как при этом необходимо рассмотреть
все возможные виды отказов или аварийные ситуации для каждого элемента
системы
Например, реле может отказать по следующим причинам:
? контакты не разомкнулись или не сомкнулись;
? запаздывание в замыкании или размыкании контактов;
? короткое замыкание контактов на корпус, источник питания, между
контактами и в цепях управления;
? дребезг контактов (неустойчивый контакт);
? контактная дуга, генерирование помех;
? разрыв обмотки;
? короткое замыкание обмотки;
? низкое или высокое сопротивление обмотки;
? перегрев обмотки.
Для каждого вида отказа анализируются последствия, намечаются мето-
ды устранения или компенсации отказов.
Дополнительно для каждой категории должен быть составлен перечень
необходимых проверок.
Например, для баков, емкостей, трубопроводов этот перечень может
включать следующее:
? переменные параметры (расход, количество, температура, давление,
насыщение и т.д.);
? системы (нагрева, охлаждения, электропитания, управления и т.д.);
? особые состояния (обслуживание, включение, выключение, замена
содержимого и т.д.);
? изменение условий или состояния (слишком большие, слишком ма-
лые, гидроудар, осадок, несмешиваемость вибрация, разрыв, утечка и т.д.)
Используемые при анализе формы документов подобны применяемым
при выполнении предварительного анализа опасностей, но в значительной
степени детализирован.
2. Анализ критичности.
Этот вид анализа предусматривает классификацию каждого элемента в
соответствии со степенью его влияния на выполнение общей задачи систе-
мой. Устанавливаются категории критичности для различных видов отказов:
категория 1 – отказ, приводящий к дополнительному незапланирован-
ному обслуживанию;
категория 2 – отказ, приводящий к задержкам в работе или потере тру-
доспособности;
категория 3 – отказ, потенциально приводящий к невыполнению основ-
ной задачи;
категория 4 – отказ, потенциально приводящий к жертвам.
Данный метод не дает количественной оценки возможных последствий
или ущерба, но позволяет ответить на следующие вопросы:
? какой из элементов должен быть подвергнут детальному анализу с
целью исключения опасностей, приводящих к возникновению аварий;
? какой элемент требует особого внимания в процессе производства;
? каковы нормативы входного контроля;
? где следует вводить специальные процедуры, правила безопасности
и другие защитные мероприятия;
? как наиболее эффективно затратить средства для предотвращения
аварий.
Сравнительные данные различных методов анализа.
1. Предварительный анализ опасностей – определяет опасности для
системы и выявляет элементы для проведения анализа с помощью дерева от-
казов и анализа последствий. Частично совпадает с методом анализа послед-
ствий и анализом критичности.
Преимущества: является первым необходимым шагом.
Недостатки: нет.
2. Анализ с помощью дерева отказов – начинается с инициирующего
события, затем рассматриваются альтернативные последовательности собы-
тий.
Преимущества: широко применим, эффективен для описания взаимосвя-
зей отказов, их последовательности и альтернативных отказов.
Недостатки: большие деревья отказов трудны в понимании, требуется
использование сложной логики. Непригодны для детального изучения.
3. Анализ видов отказов и последствий – рассматривает все виды отка-
зов по каждому элементу. Ориентирован на аппаратуру.
Преимущества: прост для понимания, широко применим, непротиворе-
чив, не требует применения математического аппарата.
Недостатки: рассматривает неопасные отказы, требует много времени,
часто не учитывает сочетания отказов и человеческого фактора.
4. Анализ критичности – определяет и классифицирует элементы для
усовершенствования системы.
Преимущества: прост для пользования и понимания, не требует приме-
нения математического аппарата.
Недостатки: часто не учитывает эргономику, отказы с общей причиной и
взаимодействие системы.
На прктике, при исследовании опасности системы, чаще всего
последовательно применяются различные методы (например,
предварительный анализ, затем - дерево отказов, затем – анализ критичности
и анализ видо вотказов и последствий).
Для оценки эффективности затрат, связанных с уменьшением риска,
можно использовать упрощенный подход, рассмотренный ранее (график Rт
+ Rсэ) или воспользоваться другими.
Одним из способов оценки уменьшения риска является сравнение оце-
ниваемых затрат с ожидаемыми результатами в денежном выражении. Этот
вид анализа противоречив, так как требует оценки безопасности для челове-
ческой жизни в стоимостном выражении.
В исследовательской лаборатории "Дженерал моторс" разработан
способ оценки, не касающийся этой проблемы, сосредотачивая внимание на
продолжительности жизни. Исходная предпосылка: средства для сокращения
риска предназначены увеличить продолжительность жизни.
В методе используются данные по всем категориям смертельного риска
и определяется их влияние на продолжительность жизни независимо для ка-
ждой категории. Таким способом определяется возможность увеличения
продолжительности жизни в годах или днях благодаря внедрению мероприя-
тий по уменьшению риска. В сочетании с оценками затрат это помогает оп-
ределить эффективность таких мероприятий (рис.3).
Главной целью при изучении опасностей, свойственных системе, явля-
ется определение причинных взаимосвязей между исходными аварийными
событиями, относящимися к оборудованию, персоналу и окружающей среде
и приводящими к авариям в системе, а также отыскание способов устранения
вредных воздействий путем перепроектирования системы или ее усовершен-
ствования.
Причинные взаимосвязи можно установить с помощью одного из рас-
смотренных методов, а затем подвергнуть качественному и количественному
анализам. После того, как сочетания исходных аварийных событий, ведущих
к возникновению опасных ситуаций в системе выявлены, система может
быть усовершенствована и опасности уменьшены.
Необходимо отметить, что использование некоторых из упрощенно рас-
смотренных выше методов требует работы со сложными логическими струк-
турами, их построение и количественный анализ требует, по меньшей мере,
твердых знаний математической логики, булевой алгебры, теории множеств
и других сложных разделов современной математики.
ЛИТЕРАТУРА
1.Кобрин В.М. Безпека життєдіяльності при проектуванні тавиробництві
аерокосмічних літальних апаратів. Харьков 1997
1
2