яя я яяя я яяя я я яяя я ввввв яяяя ввввв яяяяя в ввя 22 страница

В компонент «среда» в общем случае могут входить люди, не вхо­дящие в подсистему «человек — машина», производственная среда (техническая, социальная и т. д.) и окружающая среда (например, ес­тественная среда обитания).

Кроме уровней и компонентов, в системе ЧМС целесообразно вы­делить отдельные стадии жизненного цикла. Для простоты можно огра­ничиться следующими из них: стадия проектирования, когда определя­ются задачи, формируются требования, рассчитываются параметры, разрабатываются чертежи; стадия создания, когда в процессе изготовле­ния или производства концепция и конструкция начинают воплощать­ся в жизнь; стадия эксплуатации, когда система ЧМС осуществляет воз­ложенные на нее рабочие функции и затем ликвидируется.

Таким образом, с точки зрения анализа и управления опасностя­ми необходимо рассматривать и анализировать структурные элемен­ты системы ЧМС, показанные на рис. 11.2.

Взаимодействие компонентов, входящих в систему ЧМС, может быть штатным и нештатным. Нештатное взаимодействие может вы­ражаться в виде ЧП — нежелательных, незапланированных, непред­намеренных событий, нарушающих обычный ход вещей и происхо­дящих в относительно короткий отрезок времени. Катастрофы, ава­рии, несчастные случаи будем называть ЧП-несчастьями или, сокра­щенно, н-ЧП. Отказы и инциденты обычно предшествуют н-ЧП, но могут иметь и самостоятельное значение.

Анализ опасностей делает предсказуемыми перечисленные выше ЧП и, следовательно, их можно предотвратить соответствующими мерами. К главным моментам анализа опасностей относится поиск ответов на следующие вопросы. Какие объекты являются опасными?

------------ >К

Какие ЧП можно предотвратить? Какие ЧП нельзя устранить полно­стью и как часто они будут иметь место? Какие повреждения неустра­нимые ЧП могут нанести людям, материальным объектам, окружаю­щей среде?

Поиск причин ЧП в конечном счете приводит к анализу системы управления опасностями. На разных стадиях жизненного цикла систе­мы ЧМС функциональные модели системы управления опасностями (СУО) могут состоять из разных элементов, при этом обязательным яв­ляется наличие информационной системы, обратных связей и алго­ритма функционирования. Наиболее сложной является функциональ­ная модель СУО на стадии эксплуатации системы ЧМС (рис. 11.3).

На рис. 11.3 компонент «человек», выбирая цель, создает управ­ляющие действия, которые оказывают влияние на компоненты «ма­шина» и «среда». Результат этих действий анализируется информаци­онной системой управления опасностями, которая производит отбор и обработку информации, а также предлагает варианты возможных решений при обнаружении отклонений в работе системы. В качестве управляющего действия рассматривается также программа управле­ния опасностями (ПУО), которая включает такие составляющие, как политику, проводимую менеджментом в сфере безопасности; техни­ческие требования (например, стандарты), заложенные в ПУО; орга­низационные и информационные моменты, а также наличие ресур­сов для выполнения задач, поставленных ПУО. Кроме этого, про­грамма включает системы профилактики — готовности, реагирова­ния и восстановления.

Наличие обратных связей и информационной системы позволяет осуществлять сбор данных по отклонениям, отказам, ЧП и т. д., про­водить анализ опасностей и их ранжирование, сравнивать результаты функционирования системы ЧМС с программой управления опасно-

ЧЕЛОВЕК

ЦЕЛЬ

МАШИНА

СРЕДА

Управляющие действия

М
о¹

Техническая Социальная Производст­венная

Выбор решения

Результат

ИНФОРМАЦИОННАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ОПАСНОСТЯМИ

ПРОГРАММА УПРАВЛЕНИЯ ОПАСНОСТЯМИ

Принятие решения

Обработка информации

Сбор информации

Политика

Требования

Оргсистема

Ресурсы

Профилактика

Реагирование

Восстановление

Информация

Проблема Критерии Решения

Законы Стандарты Правила Решения

Сравнение с ПУО Анализ опасностей Ранжирование

Ш

Режим работы

Профилактика Реагирование

Отклонения

Опасности

ЧС

Л

Вероятности Коэффициенты

Рис. 11.3. Структурные элементы системы управления опасностями на стадии эксплуатации

стями, принимать решения и выбирать и осуществлять управляющие действия. В производственной системе ЧМС информационные функции, в частности, выполняют: рапорты инспекторов, акты рас­следования ЧП, протоколы аттестации рабочих мест, инструкции по безопасности и т. д. За счет обратных связей обеспечивается устойчи­вость функционирования СУО и ее развитие при наличии положи­тельных обратных связей.

Как сказано выше, СУО в общем случае работает в разных режи­мах и ее важным элементом является алгоритм функционирования, который вместе с некоторыми компонентами СУО можно предста­вить так, как показано на рис. 11.4.

Отметим, что режим работы СУО зависит от типов ЧП, происхо­дящих в системе ЧМС. При режимных ЧП система ЧМС функциони­рует штатно и работа СУО не выходит за рамки режима профилакти­ки и готовности (см. рис. 11.4).

Рис. 11.4. Алгоритм функционирования системы управления опасностями

При проектных и запроектных ЧП система ЧМС функционирует за пределами штатного режима; СУО работает в режиме реагирова­ния и восстановления, при этом, если имеют место проектные ЧП, то исполняются некоторые элементы режима реагирования и режима восстановления (см. рис. 11.4), а при запроектных ЧП — практически все элементы, заложенные в эти подсистемы, и, в частности, необхо­димый комплекс восстановительных работ.

Анализ опасностей описывает их качественно и количественно и заканчивается планированием предупредительных мероприятий. Он базируется на знании алгебры, логики и событий, теории вероятно­стей, статистическом анализе, требует инженерных знаний и систем­ного подхода.

Основные понятия. ЧП и высказывания обычно обозначают про­писными буквами А, В, С, Dvl т. д., полагая, например, А = 1, если ЧП А произошло или высказывание А истинно, и А = 0, если ЧП не про­изошло или высказанное ложно. Тождественно истинное высказыва­ние и ЧП, которое происходит всегда (достоверное событие), обозна­чают через I, а тождественно ложное высказывание и невозможное ЧП — через 0. Для этих элементов всегда имеем: 1=1,0 = 0.

В табл. 11.1 представлены основные операции, которые могут быть применены к элементам А, В — ЧП или высказываниям.

В дальнейшем будут рассматриваться только те события, которые относятся к разряду случайных. Катастрофы, аварии, несчастные случаи образуют группу ЧП, которую будем называть ЧП-несчастья- ми или, сокращенно, н-ЧП (табл. 11.2). Отказы и инциденты обычно предшествуют н-ЧП, но могут иметь и самостоятельное значение.

Согласно принятой терминологии, авария определена как ЧП, за­ключающееся в повреждении собственности и (или) окружающей среды, а произведение N*A = K, где ^обозначает катастрофу.

Все н-ЧП определяются как повреждения. Вопрос состоит в том, что считать повреждением. Например, повреждение организма мо­жет привести к летальному исходу. Однако в других случаях повреж­дение может быть таким, что его трудно или невозможно будет диаг­ностировать (например, при взрыве установки в рабочего попало мягкое резиновое уплотнение). В настоящее время отсутствует еди­ница «количества повреждения». С точки зрения анализа опасностей, существенным является то, что любое «нулевое повреждение» прини­мается во внимание и исследуется.

Существуют другие классификации ЧП. Например, по видам не­счастных случаев нормативные документы определяют ЧП следую­щим образом. Повреждение тканей классифицируется как травма, ожог или обморожение; повреждение организма при острых заболе­ваниях — как отравление, тепловой удар или острое профессиональ­ное заболевание. Повреждение организма может привести к леталь­ному исходу. Эта классификация представлена в табл. 11.3. Логиче­ская формула имеет вид N= Т + Z + D.

Анализ опасностей в первую очередь имеет дело с потенциальны­ми повреждающими факторами и потенциальными ЧП. Потенци- альный повреждающий фактор до некоторой поры может быть скры­тым, неявным. Его нелегко распознать, выявить. Однако, анализируя цепь потенциальных событий, можно выделить такое событие, кото­рое позволяет его более четко разглядеть, зафиксировать, назвать или сблизить с повреждаемым объектом. Примеры даны в табл. 11.4.

Следует отметить, что деление на источник, потенциальное ЧП и повреждающий фактор производится в зависимости от тех задач, ко­торые ставятся. Например, летящие осколки (см. табл. 11.4) можно при необходимости отнести к понятию источник опасности. Тогда потенциальным ЧП может стать попадание осколков в человека, а повреждающим фактором — кинетическая энергия.

ЧП-несчастья создают повреждения, которые могут поддаваться или не поддаваться количественной оценке, например смертельные случаи, уменьшение продолжительности жизни, вред здоровью, материальный ущерб, ущерб окружающей среде, неспокойное воз­действие на общество, дезорганизация работы. Последствия или «ко­личество нанесенного вреда» зависят от многих факторов, например от числа людей, находившихся в опасной зоне, или количества и ка­чества находившихся там материальных ценностей. С целью унифи­кации различные последствия и вред обозначают термином ущерб. Ущерб измеряют денежным эквивалентом или числом летальных ис­ходов, или количеством травмированных людей и т. п. Как это ни ко­щунственно, но между этими единицами измерения желательно най­ти эквивалент, чтобы ущерб можно было измерять в стоимостном вы­ражении.

Техника вычисления вероятностей ЧП. Через Р{Е) будем обозна­чать вероятность ЧПЕ [8]. Вероятность достоверного события Р{7} = 1, вероятность невозможного события Р{0} = 0, вероятность суммы по­парно несовместимых ЧП 0, если равна**

[ i-\,n J /=1

ЧП Е_и Е₂,..., Е_п образуют полную группу событий, если они по­парно несовместимы и одно из них обязательно происходит:

E_i Ej = 0 при i * j

(11.4)

i=\,n

Из соотношений (11.3) и (11.4) следует, что для полной группы со­бытий

±Р{Е,} = 1. ^(1L5)

В частности, для равновозможных ЧП (Р{Д) = /?,/= 1, 2,..., п), образующих полную группу событий, вероятность ЧП

р= 1 /п. (11.6)

Противоположные события ЕшЕ образуют полную группу, по­этому

Р{Е} = 1 -Р{Ц. (11.7)

Полную группу событий можно генерировать с помощью двоич­ных чисел. Делают это следующим образом. Для п ЧП записывают де- сятичные числа от 0 до (2^п — 1) и их представления в двоичной системе счисления так, как это сделано на рис. 11.5. Здесь, например, номер три дает набор 011, который соответствует ЧП X*F*Z

На практике часто пользуются формулой объек­тивной вероятности:

Р{Е} = п_Е/п, (11.8)

где п и п_Е— соответственно общее число случаев и число случаев, при которых наступает ЧП Е; при этом, если п не конечно, то оно должно быть доста­точно большим (п -> оо).

Определим вероятность ЧП-несчастий. Н-ЧП есть сумма

S = A + N. (11.9)

Несчастный случай N и авария А могут наступать совместно. Поэтому формула (11.3) для определения вероятности P{S\ непригодна. Однако с помощью^ двоичных чисел можно выделшъ полную группу событий: A N, AN, AN, AN. Тогда для аварии А = AN_+ AN, несчастного случая N= N А Л- AN и н-ЧП 5 = N + А = A N + N А + AN можно записать:

Р{А} = P{AN} + P{AN}, (11.10)

P{N} =P{AN} +P{AN}, (11.11)

P{S\ = P{AN) + P{NA} + P{AN}. (11.12) Из этих соотношений находим вероятность н-ЧП:

Р{А +7V} =Р{А} +P{N}-P{AN}. (11.13)

Если катастрофа невозможна К = AN= 0, то P{AN) = 0. Формула (11.13) останется справедливой, если вместо ЧП AviNb нее подста­вить любые другие события Хи Y. Заметим также, что при использо­вании понятия объективной вероятности (11.8) выражению (11.12) будет соответствовать соотношение

— — " ",

п п п п где общее число случаев п = п— +п j, +п - +п
(11.14)

ч *

Вероятность ЧП Е_х при условии Е₂ обозначают Р{Е_Х\Е₂}. Справед­ливы следующие соотношения (Р{Д} ф О, Р{Е₂} ф 0):

Р{Е_ХЕ₂) = Р{Е₂)\ • Р{Е_Х\Е₂) = Р{Е_Х} • Р{Е₂\Е_Х}. (11.15)

Вычислим условную вероятность несчастного случая ТУпри усло­вии, что произошла авария А. Общее число случаев, в которых насту­пает авария А, равно п_А = п_А- + n_AN. Тогда вероятность

P{N\A} = n_AN/n_A. (11.16)

Если ЧП Е\ и Е₂ независимые, т. е. если Р{Е_Х|Е₂} = Р{Е_Х} и Р{Е₂|Е,} = Р{Е₂}, то

Р{Е_хЕ₂) = Р{Е_х}Р{Е₂}. (11.17)

Распространяя эту формулу на п взаимно независимых ЧП Е_х, Е_ъ ..., Е_п, получим

p\lLE_i\ = np{E_i}. (11.18)

[i=l,n J '=1

Если события нельзя считать независимыми, то справедливо бо­лее сложное выражение

(11.19)

Условные вероятности, входящие в выражение (11.19), эмпириче­ски определить трудно или невозможно. Поэтому всегда стараются поставить задачу так, чтобы воспользоваться более простой форму­лой (11.18).

11.1.2. Качественный анализ опасностей

Общий подход к анализу опасностей. Анализ опасностей позволяет определить источники опасностей, потенциальные н-ЧП, ЧП-ини- циаторы, последовательности развития событий, вероятности ЧП, величину риска, величину последствий, пути предотвращения ЧП и смягчения последствий.

На практике анализ опасностей начинают с грубого исследова­ния, позволяющего идентифицировать в основном источники опас­ностей. Затем при необходимости исследования могут быть углубле­ны и может быть проведен детальный качественный анализ. Выбор того или иного качественного метода анализа зависит от преследуе- мой цели, предназначения объекта и его сложности. Установление логических связей необходимо для расчета вероятностей ЧП. Методы расчета вероятностей и статистический анализ являются составными частями количественного анализа опасностей. Когда удается оценить ущерб, то можно провести численный анализ риск. При анализе опасностей всегда принимают во внимание используемые материа­лы, рабочие параметры системы, наличие и состояние контроль­но-измерительных средств. Исследование заканчивают предложе­ниями по минимизации или предотвращению опасностей. Главные этапы анализа опасностей показаны на рис. 11.6.

Качественные методы анализа опасностей включают: предвари­тельный анализ опасностей, анализ последствий отказов, анализ опасностей с помощью дерева причин, анализ опасностей с помощью дерева последствий, анализ опасностей методом потенциальных от­клонений, анализ ошибок персонала, причинно-следственный ана­лиз.

Предварительный анализ опасностей (ПАО) обычно осуществляют в следующем порядке:

257. изучают технические характеристики объекта, системы, про­цесса, а также используемые энергетические источники, рабочие сре­ды, материалы; устанавливают их повреждающие свойства;

258. устанавливают законы, стандарты, правила, действия которых распространяются на данный технический объект, систему, процесс;

259. проверяют техническую документацию на ее соответствие за­конам, правилам, принципам и нормам стандартов безопасности;

260. составляют перечень опасностей, в котором указывают иден­тифицированные источники опасностей (системы, подсистемы, компоненты), повреждающие факторы, потенциальные ЧП, выяв­ленные недостатки.

При проведении ПАО особое внимание уделяют наличию взры- вопожароопасных и токсичных веществ, выявлению компонентов объекта, в которых возможно их присутствие, потенциальным ЧП от неконтролируемых реакций и при превышении давления. После того как выявлены крупные системы технического объекта, которые явля­ются источниками опасности, их можно рассмотреть отдельно и бо­лее детально исследовать с помощью других методов анализа, опи­санных ниже.

Анализ последствий отказов (АПО) — преимущественно качест­венный метод идентификации опасностей, основанный на систем­ном подходе и имеющий характер прогноза. Этим методом можно оценить опасный потенциал любого технического объекта. АПО обычно осуществляют в следующем порядке:

Рис. 11.6. Процедура анализа опасностей

Рис. 11.8. Схема управления пуском машины (пример)

261. техническую систему (объект) подразделяют на компоненты;

262. для каждого компонента вы­являют возможные отказы, исполь­зуя, например, алгоритм, представ­ленный на рис. 11.7;

263. изучают потенциальные ЧП, которые может вызвать тот или иной отказ на исследуемом техническом объекте;

264. результаты записывают в виде таблицы;

265. отказы ранжируют по опасно­стям и разрабатывают предупреди­тельные меры, включая конструкци­онные изменения.

Анализ последствий отказов может выявить необходимость применения других, более емких методов иденти- Рис. 11.7. Алгоритм исследования фикации опасностей. Кроме того, в отказов результате анализа отказов могут быть

собраны и документально оформлены данные о частоте отказов, необходимые для количественной оценки уровня опасностей рассматриваемого технического объекта.

Рассмотрим пример. На рис. 11.8 представлена схема управления с двумя кнопка­ми Д и Л₂, которые при нажатии на них замыкают контакты B_s и В₂, при этом включает­ся катушка реле Я и производится пуск машины (не показана).

Результаты выполненного АПО представлены в табл. 11.5. Отметим только, что опасность возникает, если происходит ЧП — случайный пуск машины. Обозначим: L — короткое замыкание между точками 1 и /Д — замыкание /-го контакта вследст­вие нажатия кнопки; B_t — замыкание /-го контакта вследствие механического повреж­дения. Тогда для ЧП М — случайный пуск машины при исправном реле — имеем сле­дующую логическую формулу: М= L + (В, + Д) * (В₂ + Д).

Анализ опасностей с помощью дерева причин потенциального ЧП (АОДП) обычно выполняют в следующем порядке. Сначала выбира-
ют потенциальное ЧП (например, н-ЧП или какой-либо отказ, кото­рый может привести к н-ЧП). Затем выявляют все факторы, кото­рые могут привести к заданному ЧП (системы, подсистемы, собы­тия, связи и т. д.). По результатам этого анализа строят ориентиро­ванный граф. Вершина (корень) этого графа занумерована потенциальным ЧП. Поэтому граф является деревом. В нашем случае дерево состоит из всех тех причин-событий, которые делают возмож­ным заданное ЧП. При построении дерева можно использовать сим­волы, представленные в табл. 11.6.

Проведение АОДП возможно только после детального изучения рабочих функций всех компонентов рассматриваемой технической системы. На работу системы оказывает влияние человеческий фак­тор, например возможность совершения оператором ошибки. Поэто­му желательно все потенциальные инциденты — «отказы операто­ров» — вводить в содержание дерева причин. Дерево отражает стати­ческий характер событий. Построением нескольких деревьев можно отразить их динамику, т. е. развитие событий во времени.

Таблица 11.6. Элементы и символы, используемые для построения дерева причин потенциального ЧП

№ п/п

Элемент и его символ

Комментарий

Вход I

о

Элементы «Вход» обозначают соот­ветствующие ЧП

Элемент НЕ представляет отрицание. Если на входе / = 0, то выход R = 1, и на­оборот

Элемент ИЛИ

i е=е₁+е₂

Элемент ИЛИ может иметь любое число входов. Здесь показано два: е_х и е₂

>1

\ех №

Элемент И Е=е_х*е₂

Элемент И может иметь любое число входов. Здесь показано два: е_{ и е₂

\Ех \Ег

Ремарка

Элемент служит для описания входа, выхода, логических связей

Перенос входа а,б

Элемент говорит о том, что построе­ние графа будет продолжено в другом месте

Рис. 11.9. Примерная схема — вариант аварийного охлаждения зоны ядерной энергетической установки

Рассмотрим пример. Допустим, что ядерная энергетическая установка (ЯЭУ) включает первый контур (рис. 11.9), состоящий из реактора 7, парогенератора 2, глав­ного циркуляционного насоса (ГЦН) 3 и главных циркуляционных трубопроводов 4, заполненных теплоносителем — водой (в процессе работы реактора вода получает вы­сокую наведенную радиоактивность). В парогенераторе вода охлаждается и, отдав теп­лоту теплоносителю второго контура, возвращается ГЦН в реактор для охлаждения твэлов. Перегрев оболочек твэлов и их разрушение можно рассматривать как катастро­фу. Поэтому все ЯЭУ снабжены системами аварийного охлаждения активной зоны ре­актора — САОЗ, которые обеспечивают отвод теплоты из активной зоны в случае раз­герметизации циркуляционного контура и потери теплоносителя. САОЗ включает на­сосы низкого (ННД) 17и 18и высокого (НВД) 9и /^давления, гидроаккумулятор (ГА) 23, в котором вода находится под давлением азота 24, и баки запаса воды и раствора борной кислоты 13 и 16. Условно примем следующий порядок работы САОЗ при боль­шой разгерметизации циркуляционного контура: сначала работает САОЗ высокого давления (ВД), состоящая из НВД и необходимой арматуры, затем работает САОЗ низ­кого давления (НД) — ГА и ННД. В процессе эксплуатации ЯЭУ при возникновении «малых» течей допускается временная работа без аварийной остановки; при этом про­исходит автоматическая компенсация теплоносителя (работают компенсаторы, барбо- |тер) или принимаются другие срочные меры к локализации течи и устранению загряз­нений помещения радиоактивностью.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: