Основные положения теории риска.
Одной из основных задач безопасной жизнедеятельности 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 человеках[14-16].
При анализе технических систем широко используется понятие надежности.
Надежность - свойство объекта выполнять и сохранять во времени заданные ему функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, ремонтов, хранения и транспортирования[17,18 ].
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 взаимодействует сама техническая система в соответствии с ее назначением. Это свойство определяет эффективность функционирования технической системы во времени через свои показатели. Являясь комплексным свойством, надежность объекта ( в зависимости от его назначения и условий эксплуатации) оценивается через показатели частных свойств - безотказности, долговечности, ремонтопригодности и сохранности - в отдельности или определенном сочетании.
При анализе безопасности технической системы, характеристики ее надежности не дают исчерпывающей информации. Необходимо провести анализ 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 течение года в результате отказа равно N человек”.
|
|
|
Таким образом, можно дать следующее определение риска: риск - частота реализации опасностей. Количественная оценка риска - это отношение числа тех или иных неблагоприятных последствий к их возможному числу за определенный период.
По данным американских ученых индивидуальный риск гибели по различным причинам, по отношению ко всему населению США за год составляет:
| 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 никому, независимо от образа жизни.
При уменьшении риска ниже уровня 1´10-6 в год общественность не выражает чрезмерной озабоченности и поэтому редко предпринимаются специальные меры для снижения степени риска (мы не проводим свою жизнь в страхе погибнуть от удара молнии). Основываясь на этой предпосылке, многие 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 вероятностный 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 человека. По данным американских ученых частота несчастных случаев со смертельным исходом составляет (по времени суток) (рис.1.1):
Рис. 1.1. Наиболее опасные деятельности человека.
Выявление и количественная оценка риска может выполняться по следующей схеме (рис.1.2).
|
|
Предварительная оценка риска Анализ риска
Рис. 1.2. 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 политические аспекты и представляет собой некоторый компромисс между уровнем безопасности и возможностями ее достижения.
|
|
|
Упрощенный пример определения приемлемого риска можно проиллюстрировать графиком (рис.1.3.)[ 11-13 ]}:
Рис.1.3. 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 - технического 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 выработаны критерии надежности для самолетов и требования к уровню безопасности. В частности, проведен сравнительный анализ одномоторных и многомоторных самолетов с точки зрения успешного завершения полета и выработаны требования по частоте аварий, отнесенных к 1ч. полетного времени. К 1960г., например, было установлено, что одна катастрофа приходится в среднем на 1млн. посадок. Таким образом, для автоматических систем посадки самолетов можно было бы установить требования по уровню риска, не превышающего одной катастрофы на 1´107 посадок.
Дальнейшее развитие математического аппарата надежности применительно к сложным системам последовательного типа показало невозможность применения старого закона “цепь не прочнее, чем самое слабое ее звено”. Был получен закон произведения для последовательных элементов:
Таким образом, в системе последовательного типа надежность отдельных элементов должна быть значительно выше для удовлетворительного функционирования системы.
В 40-е годы увеличение надежности шло по пути улучшения конструкционных материалов, повышения точности и качества изготовления и сборки изделий. Большое внимание уделялось техническому обслуживанию и ремонту оборудования (до тех пор, пока министерство обороны США не обнаружило, что годовая стоимость обслуживания оборудования составляет 2$ на каждый 1$ его стоимости; т.е. при 10-летнем сроке его эксплуатации необходимо 20млн.$ на содержание оборудования стоимостью 1млн.$).
В дальнейшем от анализа надежности технических систем начали переходить к оценке риска, включив в анализ ошибочные действия оператора. 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 ремонтопригодности промышленных изделий.
Методика изучения риска.
Изучение риска проводится в три стадии[ 9-18 ]}:
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 чтобы выявить такие участки производства или его компоненты, которые являются вероятными источниками бесконтрольных утечек.
Поэтому первым шагом 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 токсичности, правил безопасности, взрывоопасных условий, прохождения реакций, коррозионных процессов, условий возгораемости и т.д.
Перечень возможных опасностей является основным инструментом в их выявлении. 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 результате авиакатастрофы, т.к. это редкое явление, однако нужно предусматривать защиту от таких редких явлений при анализе ядерных электростанций, 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 диверсий, войны. ошибок людей, поражения молнией, землетрясений и т.д.).
Таким образом, целью первой стадии анализа риска является определение системы и выявление в общих чертах потенциальных опасностей.
Опасности после их выявления, характеризуются в соответствии с вызываемыми ими последствиями. Характеристика производится в соответствии с категориями критичности:
1 класс - пренебрежимые эффекты;
2 класс - граничные эффекты;
3 класс - критические ситуации;
4 класс - катастрофические последствия.
В дальнейшем необходимо наметить предупредительные меры (если такое возможно) для исключения опасностей 4-го класса (3-го, 2-го) или понижения класса опасности. Возможные решения, которые следует рассмотреть, представляются в виде алгоритма, называемого деревом решений для анализа опасностей .
Вторая стадия: выявление последовательности опасных ситуаций.
Вторая стадия начинается после того, как определена конфигурация системы и завершен предварительный анализ опасностей. Дальнейшее исследование производят с помощью двух основных аналитических методов:
1) построения дерева событий;
2) построения дерева отказов.
Третья стадия: анализ последствий.
|
|
При анализе последствий используются данные, полученные на стадии предварительной оценки опасности и на стадии выявления последовательности опасных ситуаций.
 |
По данным дерева отказов и полученным значениям вероятности возможных отказов можно построить гистограмму частот для различных величин утечек (на примере ядерного реактора).
Рис.1.4. Гистограмма частот для различных величин утечек.
Если по данным гистограммы построить кривую, то мы получим предельную кривую частоты аварийных утечек (кривая Фармера). Считается, что кривая отделяет верхнюю область недопустимо большого риска от области приемлемого риска, расположенной ниже и левее кривой.
 |
Рис.1.5. 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 анализируются 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 определить 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
Для каждого вида отказа анализируются последствия, намечаются методы 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 малые, 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 системой. Устанавливаются категории критичности для различных видов отказов:
категория 1 – отказ, приводящий к дополнительному незапланированному обслуживанию
категория 2 – отказ, приводящий к задержкам в работе или потере трудоспособности;
категория 3 – отказ, потенциально приводящий к невыполнению основной 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.
Дата добавления: 2018-05-02; просмотров: 383; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!