Анализ риска

С начала 70-х годов прошлого века ведутся исследования по проблеме анализа риска. Практической причиной стали промышленные аварии, гибель людей, большие экономические потери (все аварии были связаны с использованием дорогостоящих технологий). На территории РФ в 2000 году насчитывалось 100 тыс. опасных производств, в т.ч. 1500 атомных производств и реакторов, около 3 тысяч химических и биологических объектов, более 100 тысяч нефте- и газопроводов, причем возраст многих из них превышает 15 лет. Расчеты показывают, вероятность крупномасштабных аварий мала, но они все-таки происходят.

В этой связи возникает несколько научных и практических проблем:

• Как найти обоснованный уровень безопасности?

• Как выбрать место для опасного производства?

• Как измерить риск для человека и общества?

Именно на эти вопросы пытается ответить область с названием «анализ риска». Что такое «риск»? Различают три вида риска:

1. Риск как вероятность нежелательных последствий;

2. Риск как величина возможных потерь;

3. Риск как комбинация вероятности и величины потерь.

Сейчас в этой области исследуются не только вопросы безопасности и надежности технических систем, но и все аспекты поведения человека (например, риск, связанный с употреблением генетически измененных продуктов питания), социальный риск (оказаться жертвой террориста), бытовой риск (оказаться под колесами автомобиля), спортивный риск (получить травму), риск при финансовых операциях и т.п.

В иностранной литературе для характеристики риска применяется термин «технология» (technology), как любой вид деятельности или удовлетворения неких потребностей. С методологической точки зрения проблема анализа риска является одним из направлений ТПР, т.к. определение уровня риска – это проблема выбора решения с учетом многих критериев.

В чем состоит особая сложность задач анализа риска? – Попробуем обосновать ответ на этот вопрос.

Например, большинство людей считает, что уровень безопасности в атомном производстве должен быть выше, чем при использовании автомобиля. Между тем, статистические данные говорят о том, что число людей погибших в автокатастрофах на порядок выше, нежели число людей, погибших на атомном производстве. Это означает, что люди по разному воспринимают риск. Далее, мнения профессионалов-экспертов часто расходятся с мнением населения; зачастую отсутствует какая-либо статистика о надежности самой технологии (например, действие токсинов на человека изучается на животных, а результаты экстраполируются на человека, хотя пределы экстраполяции неясны).

Можно выделить три основных направления исследований риска:

1. Измерение риска и способы его количественного определения;

2. Повышение безопасности крупномасштабных технологических систем;

3. Аварии и их анализ.

Посмотрим, какие результаты получены в каждом направлении.

1. Измерение риска

Различают риск коллективный и индивидуальный. В измерениях риска можно выделить следующие основные подходы: инженерный, модельный и экспертный подход, связанный с восприятием риска обычным человеком и специалистом. Попробуем дать краткую характеристику каждому подходу.

Инженерный подход. Применяется при оценке риска в промышленных технологиях. При оценке надежности технологии исследователь может столкнуться с двумя ситуациями: он имеет дело со старой или с новой технологией? – Если – со старой, то, имея статистику, можно вероятностно оценить риск. Если же технология новая, то в качестве метода оценки используют метод построения дерева отказов и дерева событий.

Дерево отказов строится с конечного аварийного события в системе, далее перечисляются все отдельные подсистемы и события, которые могут привести к аварии, и т.д. Нижняя часть дерева – это базисные нерасщепляемые подсистемы или события. Отдельные элементы дерева отказов находятся в логических зависимостях типа И/ИЛИ (событие А произойдет при условии В, С и/или Д). Затем дерево используется для качественного или количественного анализа наступления тех или иных базисных событий или их комбинаций.

Дерево событий (решений – см. Лекцию 4: аксиомы рационального поведения, задача о вазах) решает обратную задачу: как с его помощью воссоздать последствия того или иного начального решения или события. Корневая вершина дерева событий – авария или отказ системы, а процесс построения дерева, заключается в нахождении других подсистем, отказы которых могут повлиять на развитие аварии.

Чтобы выяснить, к каким последствиям может привести авария, строится дерево событий. Если требуется понять, что может стать причиной аварии, строится дерево отказов. Таким образом, деревья отказов и событий являются взаимодополняющими методами анализа риска. Вероятностные оценки для одного дерева можно использовать для получения аналогичных оценок в другом дереве.

Модельный подход. Идея состоит в том, чтобы промоделировать процессы, которые могут привести к нежелательным событиям. Например, найти статистически значимость зависимости между действием опасных веществ на человека и увеличением числа заболеваний; предсказать моменты экологических катастроф и т.п.

Экспертный подход. Риск, представленный только негативными последствиями, лишен смысла. Казалось бы, степень приемлемого риска должна находится в прямой зависимости от получаемой выгоды. Однако В. Старр показал, что это не так. При добровольном участии человек в некоторой деятельности, он склонен принимать в 1000 раз более рискованные решения, нежели в случае вынужденного вовлечения его в эту деятельность.

В 1979 г. предпринята первая попытка выделить критерии, которые люди применяют для оценки риска (ранжирование риска). В качестве испытуемых были взяты различные социальные группы по 30-40 человек: бизнесмены; студенты; члены женского клуба; эксперты. Им предлагалось оценить риск от применения 31-й технологии, проранжировав их по убыванию риска. Для первых 3-х групп результаты оказались похожими. В их ранжировании, например ядерные технологии по риску заняли первое место, хотя смертность от их применения занимает одно из последних мест. Вывод: при ранжировании люди используют не показатель смертности, а какие-то другие критерии.

В России (1989г.) был проведен аналогичный эксперимент с 24 испытуемыми (студенты старших курсов технических вузов). Его результаты сведены в таблицу.

Вид риска	Риск для общества	Риск индивидуальный	Выгода социальная	Статистика смертности
Стихийные бедствия	1	1	13	11
Автотранспорт	6	4	5	4
Авиация	10	5,5	7	13
ж/д	12	9,5	8	12
ТЭС	8	8	4	6
ГЭС	8	9,5	2,5	8
АЭС	2	2,5	2,5	10
Акт. отдых	13	12	6	5
Загрязнение среды	3	2,5	10	2
Курение	8	7	11,5	1
Алкоголь	4	5,5	11,5	3
Рентген	11	11	9	9
Добыча ПИ	5	13	1	7
Коэффициент согласия	0,434	0,252	0,667

Перед усреднением ранжировок была вычислена степень согласованности оценок (коэффициент конкордации Кэндалла). Наибольшая согласованность наблюдалась при ранжировании технологий по степени их выгоды для общества. Наименьшая согласованность – при ранжировании степени индивидуального риска. Все это позволило сделать вывод, что люди при оценке риска полагаются не на статистические данные и мнения экспертов, а на жизненный опыт и интуицию, которые зачастую находятся под влиянием средств массовой информации.

Перечислим основные качественные факторы, влияющие на субъективную оценку людьми степени риска:

1. Значимость последствий (вначале угроза жизни и здоровью, далее угроза семейному благополучию, карьере и т.п.);

2. Распределение угрозы во времени (гораздо терпимее люди относятся к мелким частым авариям, чем к редким катастрофам, даже если суммарные потери в первом случае гораздо больше);

3. Контролируемость ситуации (люди идут на больший риск, когда многое зависит от их личного мастерства);

4. Добровольность (чем больше ее степень, тем выше уровень риска, на который согласны, например курящие люди);

5. Степень новизны технологии (общество терпимее к старым технологиям, чем к новым);

6. Характеристика субъекта, оценивающего риск (пол, образование, эмоциональный настрой, обычаи, доверие влияют на оценку уровня риска).

Сопоставляя разные подходы к измерению риска можно сделать следующие выводы:

• Инженерный подход применим для старых изученных технологий. В современных технологиях надежность существенно определяется человекомашинным взаимодействием. Большинство крупных аварий связаны с ошибками человека. Вот почему традиционный инженерный подход вызывает недоверие: по его оценкам аварии почти невозможны, а в действительности они происходят.

• Существенные недостатки имеет и модельный подход: наших знаний в некоторых областях явно недостаточно для построения надежных моделей, следовательно, они строятся на гипотезах, а статистических данных для их проверки явно не хватает.

• Экспертный подход часто является единственным выходом из положения. Но и он имеет свои недостатки. Психологические исследования показывают, что люди плохо оценивают вероятность событий, а эксперты, например не знают, как убедить людей в необходимости страхования, использовании привязных ремней в автомобиле и др.

Установление стандартов. В настоящее время измерение риска используется при установлении стандартов на какую-либо технологию.

Это делается следующими способами: путем экспертных суждений; по аналогии с существующими стандартами; путем применения методов ТПР (многокритериальный анализ).

Например, иногда стандарты устанавливаются на основе экспертных суждений (бетонный купол атомного реактора должен выдержать прямое попадание самолета). Часто стандарты на новые источники риска устанавливаются по аналогии с известными. В случае аварии стандарты повышаются, а при длительной безопасной работе снижаются. Существенно более гибким является применение методов многокритериального принятия решений. Так при выборе трассы газопровода необходимо учитывать интересы тех, кто ее строит, интересы населения, местных органов и т. д. Эти интересы зачастую противоречивы, а надо найти согласованный вариант путем поиска компромиссных решений.

Человеко-машинное взаимодействие. Анализ риска должен обязательно включать человеческий фактор. Согласно оценкам специалистов 45% аварий на АЭС, 60% авиакатастроф и 80% аварий на море произошли по причине человеческих ошибок. Наиболее яркие из них: гибель парома Дувр-Зебрюгге в 1988 году при ясной безветренной погоде (утонуло 180 человек, причина – незакрытые створки для въезда автомобилей); катастрофа в России в 1997 году самолета-аэробуса (командир лайнера доверил штурвал ребенку).

Любая деятельность опасна. ЧМС является двухцелевой. Одна цель состоит в достижении определенного эффекта, другая – в исключении нежелательных последствий. Надежность работы человека можно определить как вероятность успешного выполнения работы на заданном этапе функционирования системы в течение заданного интервала времени. Ошибка – это невыполнение поставленной задачи или, наоборот, выполнение запрещенного действия. Нужно различать два вида ошибок: допускаемые в процессе ПР и связанные с отсутствием внимания и контроля в момент их совершения. Известны основные причины ошибок: низкая квалификация, неудовлетворительные инструкции по эксплуатации, оснащенность необходимыми инструментами и условия работы, недостаточное стимулирование качественной работы персонала. Классификация видов ошибок, допускаемых по вине человека, следующая: ошибки проектирования, операторские, изготовления, технического обслуживания или транспортировки, контроля. Для оценки надежности работы человека не существует общего метода. Правда, имеется методика прогнозирования ошибок, включающая как основной этап, оценку частоты ошибок и их влияния на систему. При оценке частоты ошибок необходимо учитывать: качество подготовки, наличие инструкций, эргономику, степень независимости действий и психологические нагрузки. Например, один из выводов, к которому пришли разработчики ЧМС: объем информации, который может быть хорошо усвоен оператором, не должен задаваться произвольно, оператор не должен долго бездействовать, желательно учебное проигрывание аварийных ситуаций на тренажерах и т.п. В МЧС РФ для профилактики ЧС все чаще применяется энтропийно-энергетическая концепция, суть которой в том, что катастрофы ведут к диффузии энергии в окружающую среду, росту хаоса и энтропии. Необходимо помнить, что рост энтропии связан только с самостоятельным процессом. Если процесс протекает вынужденно, за счет внешних факторов, то энтропия может уменьшаться. Поскольку аварии могут происходить при любом процессе, то ЧС связана как с ростом, так и с уменьшением энтропии.

Системный подход заключается в том, что ЧМС должна рассматриваться как открытая динамическая система, в которой деятельность человека направлена на минимизацию риска аварии. Несмотря на известный парадокс риска: «минимизация риска ведет к его повышению, а повышение риска минимизирует его». В последнее время специалисты заговорили о «цене приемлемого риска», невозможности обеспечения нулевого риска и достижения абсолютной безопасности. Величину ненулевого риска понимают двояко: его нужно уменьшать, но помнить, что риск стимулирует развитие и самоорганизацию системы. Опираясь на историю, математик В.В. Пак сделал принципиальный вывод: «Если стремиться к долгосрочному точному прогнозу развития человечества и оценивать его риски, то на «стреле времени» нужно рассматривать гораздо больший интервал, чем охватывает официальная наука, включать в него те экспериментальные данные, которые человечество ассимилировало в виде легенд, мифов, религиозных заветов и др.».