Теоретические и практические основы безопасности в системе "человек - среда обитания - машины - чрезвычайные ситуации"

     Действие  источников опасностей третьего круга  обычно широкомасштабно. Так, применение этилированного бензина в ДВС, санкционированное  государством, губительно для населения городов отдельных стран и континентов; принятие решения о переработке радиоактивных отходов в России таит опасность для населения многих регионов нашей страны и т. д.

     В настоящее время комплексная  оценка реальных ситуаций с использованием представлений о причинно − следственном поле опасностей, действующих на промышленном предприятии, в техносферном регионе и т. п., практически не проводится из −за отсутствия теоретических и практических решений в этой области знания о БЖД.

     Это задача ближайшего будущего, входящая в комплекс ситуационных научных исследований в области обеспечения безопасности жизнедеятельности современного человека в техносфере.

     Чтобы правильно оценить содержание процесса обеспечения безопасности и указать его исполнителя, необходимо термин «безопасность» всегда рассматривать в системе «объект защиты – источник опасности».

     Необходимость четкой связи термина «безопасность» с объектом защиты весьма важна, так  как полностью определяет круг компетенций  специалиста, реализующего задачу обеспечения безопасности объекта защиты. Если решается задача обеспечения безопасности технического устройства, то таким специалистом будет создатель техники, а если решается задача обеспечения безопасности человека, проектирующего и эксплуатирующего технику, реализующего технологию любого производственного процесса и т. п., то это будет специалист в области БЖД. 

1.3 Показатели безопасности  технических систем 

     При взаимодействии человека с технической  системой, процесс развития опасности происходит в последовательности, приведенной на рисунке 1.4

     

     Рисунок 1.4 – Последовательность процесса развития опасности 

     Для реализации опасности необходимо выполнение минимум трёх условий:

1. опасность реально действует (присутствует);
2. объект находится в зоне действия опасности;
3. объект не имеет достаточных средств защиты.

     Виды  опасностей технических систем приведены  на рисунке 1.5. В целом, основными показателями безопасности технических систем являются показатели, приведенные на рисунке 1.6.

     Обеспечение надёжности является серьёзной задачей  для специалиста, эксплуатирующего сложные технические системы, отказ, которых может привести к авариям и чрезвычайным происшествиям. Во-первых, он должен рассмотреть последствия каждого отказа. Неучтённые отказы могут стать впоследствии причиной невыполнения производственной программы. Во-вторых, частые отказы или длительные периоды неисправного состояния могут привести к полной потере работоспособности системы и её непригодности к последующей эксплуатации. Третий аспект надёжности связан с безопасностью для людей и окружающей среды.

     К числу наиболее широко применяемых  критериев надёжности относятся:

     - вероятность безотказной работы  в течение определённого времени,  т.е. вероятность того, что при определённых условиях эксплуатации в заданном интервале времени или в пределах заданной наработки не произойдет ни одного отказа;

     - средняя наработка до первого  отказа;

     -частота  отказов – плотность распределения  отказов во времени;

     - интенсивность отказов – позволяет вычислять количественные характеристики надёжности сложной системы;

     -функция  и коэффициент готовности. 

     

     Рисунок 1.5 – Виды опасностей технологического оборудования 
 

Рисунок 1.6 – Показатели безопасности технических систем 

     Для повышения надёжности технической  системы применяют резервирование – метод повышения надёжности объекта путём введения дополнительных элементов и функциональных возможностей сверх минимально необходимых для нормального выполнения объектом заданных функций. В этом случае отказ наступает только после отказа основного элемента и всех резервных элементов. Резервирование бывает: структурное, функциональное, временное, информационное.

     Остальные показатели безопасности технических систем будут рассмотрены в процессе изучения дисциплины. 

     1.4 Идентификация (качественный анализ) опасностей 

Основными этапами подготовки и реализации защиты от источников опасностей на объектах экономики являются методы, представленные на рисунке 1.7.  Первый шаг к ликвидации опасностей технических систем состоит в их выявлении, т. е. идентификации, которая заключается в:

      - определении  потенциальных  источников опасности, которые  могли и не вызвать аварий  до сих пор;

     -  выявлении опасностей, которые маловероятны, но которые могут привести к серьезным последствиям.

     Основные  задачи этапа идентификации опасностей - выявление и четкое описание всех источников опасностей и путей (сценариев) их реализации. Это ответственный  этап анализа, так как не выявленные на этом этапе опасности не подвергаются дальнейшему рассмотрению и исчезают из поля зрения. При идентификации определяются элементы, технические устройства, технологические блоки или процессы в технологической системе  требуют более серьезного анализа и какие представляют меньший интерес с точки зрения безопасности. К источникам воздействия относят:

     - элементы основной и вспомогательной  технологий, функционирование которых  является причиной изменений  окружающей или производственной  среды;

     - новые материальные объекты (сооружения, здания, оборудование и т.д.);

     - предприятия и объекты, функционирование  которых связано со строительством  проектируемого объекта;

     - следы хозяйственной деятельности (отвалы, свалки, накопители и т.д.).

     Оценивание  каждой опасности включает изучение вероятности ее появления, а также серьезности травм персонала, повреждений систем, зданий и пр. компонентов производства, а также экологического ущерба, к которым может привести авария.  Методы анализа аварийности технических систем основаны на качественном и количественном подходах к оценке опасностей. Виды методов анализа опасностей приведены на рисунке 1.8

     Качественный  анализ системы, как правило, предшествует количественному. Например, измерениям должна предшествовать стадия идентификации опасностей, выполняемая только на основе качественного анализа опасностей, который ведется просмотром изучаемой системы.   В любых отраслях промышленности можно выявить источники повышенной опасности или (и) ненадежные компоненты эксплуатируемой системы. 

     Рисунок 1.7 - Этапы подготовки и реализации защиты от источников опасностей 

     Кроме идентификации опасностей, качественная оценка существенна и при выборе альтернативных средств усовершенствования системы для ликвидации опасностей и достижения безопасности. Качественные оценки ведутся по более грубой шкале, чем количественные, поскольку человек не может учесть более четырех - пяти факторов одновременно в одной задаче. Качественные методы анализа допускают использование полуколичественных оценок (больше, меньше), определенное ранжирование, например, по частоте встречающихся событий (никогда, редко, часто) или по сумме ущерба от аварий. При качественном анализе используются специальные формы, технические стандарты и утвержденные нормы безопасности. Его результаты приводят к последующим задачам оптимизации, осуществляемым количественными методами. Имеется два подхода при анализе причинных связей: прямой анализ и анализ с обратным порядком. 
 

 

Рисунок 1.8 – Методы исследования опасностей 

     Анализ  с прямым порядком начинается с определения перечня отказов и развивается в прямом направлении с определением последствий этих событий ("снизу вверх"). При выполнении анализа в прямом порядке принимается ряд определенных последовательностей событий и составляются соответствующие этим последствиям сценарии, оканчивающиеся опасными состояниями системы. При этом задается вопрос: к какому событию в процессе работы системы (ее элементов) приводит отказ элемента следующего уровня системы, например: "Что случится, если разорвется трубопровод системы охлаждения реактора?" При анализе с прямой последовательностью необходимо учитывать контрольные перечни возможных состояний элементов. Информация, которая должна быть собрана и обработана для рассмотрения ситуации (сценария), состоит из сведений по взаимосвязи элементов и топографии системы, а также включает данные по отказам элементов и другим детальным характеристикам системы.

     Анализ  с обратным порядком начинается с определения опасного состояния системы, от которого в обратном направлении прослеживаются возможные причины возникновения этого состояния (развивается "сверху вниз"). Обратный подход, т.е. анализ с помощью дерева отказов, используется при определении причинных связей, ведущих к данному опасному состоянию системы. Само опасное состояние становится конечным событием дерева отказов. При этом задается вопрос: по каким причинам может произойти отказ системы, например: "Каким образом может отказать электропитание насоса, подающего охлаждающую жидкость в систему охлаждения реактора?" Данное конкретное конечное событие является лишь одним из многих возможных опасных состояний системы, представляющих интерес для анализа. Большие системы могут иметь много самых различных конечных событий и соответствующих им деревьев отказов.

     Таким образом, при построении дерева событий, проведении анализа вида и последствий отказа, анализа критичности  используется прямой порядок. Обратный - для анализа с помощью деревьев отказов. Для предварительного анализа опасностей используется как прямой подход, так и обратный. Такое комбинированное использование обоих подходов необходимо, чтобы полностью решить задачу анализа риска и надежности систем.

     Вне зависимости от выбранного метода исследования опасностей, результатом идентификации  должны быть:

     - перечень нежелательных событий;

     - описание источников опасности,  факторов риска, условий возникновения  и развития нежелательных событий (например, сценариев возможных аварий);

     - предварительные оценки опасности  и риска (например, оценки последствий для отдельных сценариев аварий)

     - выбор дальнейшего направления  деятельности.

     В качестве вариантов действий может  быть:

     - решение прекратить дальнейший  анализ ввиду незначительности  опасностей или достаточности  полученных предварительных оценок;

     - решение о проведении более детального анализа опасностей и оценки риска;

     - выработка предварительных рекомендаций  по уменьшению опасностей. 

     1. 5 Квантификация (количественный анализ) опасностей

     Для оценки сложных, качественно определяемых понятий применяется квантификация, т. е. количественная оценка. Применяют численные, балльные, и другие приемы квантификации. Количественные методы анализа эффективны при сравнении сопоставимых опасностей системы в конкретном интервале времени. Эти методы эффективны по следующим причинам:

     - оценки будущих характеристик  системы могут выполняться по  характеристикам компонентов системы;

     - оценки могут выполняться различными  лицами, так что для каждого  вида оценок может быть привлечен наиболее квалифицированный специалист;

     - оценки могут осуществляться методом последовательного приближения, причем при каждом пересчете можно изучать влияние изменения исходных данных. 
Применение количественных методов анализа требует в первую очередь выбора группы критериев или отдельного критерия, определенного как мера для сравнения количественных показателей исследуемой операции в отношении затрачиваемых усилий и получаемых результатов.

     Критерий  должен отвечать следующим основным требованиям:

     - иметь ясный физический смысл;

     - быть определяющим и соответствовать основной цели функционирования системы, подсистемы или элемента;

     - учитывать основные детерминированные  и стохастические факторы, определяющие уровень безопасности системы;

     - быть критичным к анализируемым  параметрам и достаточно чувствительным к ним. 
Выделяют следующие виды критериев количественного анализа опасностей: