1.7. Качественный анализ опасности систем «человек – машина»

Любая техническая система, в том числе и СЧМ проходит следующие этапы жизненного цикла:

• Рождение концепции;

• Проектирование;

• Производство;

• Эксплуатация;

• Утилизация.

На каждом из этих этапов существует риск возникновения какого-либо происшествия, в результате которого СЧМ может представлять опасность для людей и окружающей среды. в силу аксиомы о потенциальной опасности риск опасного происшествия не равен нулю и даже не стремиться к нулю. Различными мерами можно лишь снизить риск до приемлемого значения. Для выработки стратегии повышения безопасности СЧМ проводится анализ опасности СЧМ на каждом из этапов жизненного цикла. В силу того, что система имеет неодинаковую степень детализации на каждом из этапов жизненного цикла, то и методы, применяемые для анализа опасности тоже различны.

На стадии проработки концепции системы применяют качественный метод предварительного анализа опасности (ПАО) СЧМ. Предварительный анализ опасности - выявление источников опасного состояния, повреждающих факторов и потенциальных происшествий в рассматриваемой системе. На данном этапе известен лишь состав основных структурных компонентов СЧМ. В рамках метода ПАО устанавливаются используемые в системе энергетические источники, рабочие среды (газы, жидкости), конструкционные материалы.

В ходе анализа устанавливают происшествия, которые могут быть вызваны опасными факторами системы. Для выявленных происшествий и опасных факторов подбирают нормативные требования, регламентирующие требования безопасности при разработке данной системы, узла, детали, уровни опасных и вредных факторов.

Результатом ПАО служит таблица, в которой перечислены все возможные происшествия, опасные факторы и выписаны нормативные документы (ГОСТы, СанПиНы, СниПы, Правила устройства и безопасной эксплуатации, Правила безопасности и т.д.), призванные улучшить безопасность технических систем.

Анализ последствий отказов (АПО) – преимущественно качественный метод анализа. Применяется главным образом для технических систем на стадии проектирования. В рамках этого метода:

• Техническую систему подразделяют на составляющие элементы,

• Для каждого элемента собирают данные о вероятности отказов,

• Изучают возможные происшествия, вызванные отказами элементов,

• Ранжируют отказы по степени опасности вызываемого происшествия.

Ранжирование отказов производится по двум критериям:

- Тяжесть вызываемого происшествия (Табл. 3) ,

- Частота вызываемого происшествия (Табл. 4).

Таблица 3

Ранги отказов по тяжести вызываемого происшествия

Ранг	Тяжесть происшествия	Характер происшествия
1	Катастрофическая	Несчастный случай со смертельным исходом
2	Критическая	Несчастный случай с инвалидным исходом
3	Ощутимая	Несчастный случай со временной потерей трудоспособности или материальный ущерб
4	Пренебрежимая	Мелкий материальный ущерб

Таблица 4

Ранги отказов по частоте вызываемого происшествия

Ранг	Частота происшествия	Характер происшествия
А	Частое	Происходит несколько раз в течение жизненного цикла системы
В	Вероятное	Происходит 1 раз в течение жизненного цикла системы
С	Возможное	Может произойти с большой вероятностью
D	Допустимое	Происшествие нельзя исключать из рассмотрения
E	Нулевое	Невероятное событие

Таким образом, каждому происшествию и отказу, его вызывающему присваивается обозначение, которое показывает, каким элементам системы должно быть уделено первоочередное внимание конструкторов, с целью повышения их надежности. При этом руководствуются следующими критериями:

1А, 1В, 1С, 2А, 2В, 3А – опасность неприемлема, запрет на разработку системы;

1D, 2C, 2D, 3B, 3C – опасность высокая, необходимы первоочередные конструкторские мероприятия по уменьшению опасности и повышению надежности системы;

1Е, 2Е, 3D, 3E, 4A, 4B – опасность условно допустима, необходимо строгое соблюдение организационно – технических мероприятий по безопасности;

4С, 4D, 4E – опасность допустима, дополнительных мероприятий не требуется.

Для того, чтобы выявить, какие отказы приводят к тем или иным происшествиям, для системы строят дерево происшествий. Дерево происшествий – модель происшествия, включающая конкретное головное происшествие, связанное с помощью логических выражений с промежуточными и исходными предпосылками, обусловившими в совокупности его появление. В качестве предпосылок происшествий в АПО выступают отказы технических элементов системы. Отсюда можно дать следующее определение АПО: анализ последствий отказов - метод определения опасности, основанный на составлении дерева происшествий в виде отказов элементов системы. Отказы влекут за собой последующие события, несколько отказов могут быть связаны посредством логических операций «И», «ИЛИ» в одном узле, и являться причиной происшествия. Для головного события необходимо определить минимальное пропускное сочетание (МПС), т.е. набор исходных (базовых) отказов, при наступлении которых одновременно происходит головное событие. Тогда каждому отказу из данного МПС будет присвоено такое же обозначение, как и головному событию.

Приведенный выше метод АПО при использовании для СЧМ нуждается в дополнении, учитывающем ошибки и «отказы» человека, приводящие к тем или иным инцидентам. При анализе опасности СЧМ необходимо проводить качественный анализ последствий ошибок и неправильных действий оператора. Анализ неправильных действий человека - метод оценки опасности, основанный на определении возможных инцидентов и установлении действий человека-оператора, приводящих к ним. На стадии проектирования СЧМ в рамках данного метода должны проводиться следующие работы:

• определение потенциальных ошибок,

• установление причины ошибки,

• идентификация возможных инцидентов,

• определение вероятности ошибок и инцидентов,

• определение возможности исправления ошибки,

• оценка вероятности исправления ошибки,

• выбор метода устранения ошибок.

При выявлении возможных ошибок и инцидентов так же возможно построение дерева происшествий для системы. Каждому инциденту и его МПС присваивается обозначение, которое включает:

• вид ошибки (Табл. 5)

• причину ошибки (Табл. 6)

• вероятность ошибки (Табл. 7)

• вероятность исправления ошибки (Табл. 8).

Таблица 5 Виды потенциальных ошибок
Ошибка	Номер по классификатору
Пропуск действия	Д1
Неправильное действие	Д2
Действие в неправильном направлении	Д3
Много действий	Д4
Мало действий	Д5
Неправильные действия на правильную цель	Д6
Правильные действия на неправильную цель	Д7
Преждевременное действие	Д8
Запоздалое действие	Д9
Слишком длительное действие	Д10
Слишком короткое действие	Д11
Неправильный порядок действий	Д12
Вредное дополнительное действие	Д13

Таким образом, каждому инциденту или ошибке присваивается код, состоящий из четырех двухбуквенных обозначений. Например, инцидент, возникший вследствие того, что диспетчер технологического процесса, находясь в состоянии небольшого стресса, вызванного повышенным шумом на рабочем месте, ослабил внимание и пропустил необходимое действие, которое невозможно было повторить из-за упущенного времени, будет обозначаться как D1 В2 П5 И8.

Таблица 6 Классификатор причин ошибок
Действующие факторы	Причины ошибок	№
Внешние факторы	Инструкции	П1
	Информация	П2
	Организация	П3
	Эргономика	П4
	Условия работы	П5
	Постановка цели	П6
Внутренние факторы	Опыт	П7
	Умение	П8
	Знания	П9
	Мотивация	П10
Факторы стресса	Психологическое напряжение	П11
	Физиологическое напряжение	П12

Таблица 7

Классификатор ориентировочных значений вероятности ошибки оператора

№	Рутинная работа	Наличие инструкций	Наличие стресса	Новая ситуация	Вероятность ошибки
B1	Да	Да	Нет	Нет	0,0001...0,001
B2	Да	В неполном объеме	Небольшой	Нет	0,001...0,005
B3	Да	В неполном объеме	Некоторый	Нет	0,005...0,01
B4	Нет	Нет	Некоторый	Нет	0,01...0,05
B5	Нет	Нет	Да	Нет	0,05...0,5
B6	Нет	Нет	Да	Да	0,5...1,0

На основе анализа инцидентов принимается решение о методах предотвращения ошибок и способах исправления ошибок. Алгоритмы в данном случае гораздо более сложны, чем в АПО и зачастую неоднозначны. Поэтому принятие решения опирается на экспертные оценки специалистов в области безопасности или на машинные алгоритмы принятия оптимальных решений при многокритериальном выборе.

Таблица 8 Классификатор ориентировочных значений вероятности исправления ошибки оператора
Исправление ошибки (характеристика)	Вероятность исправления ошибки	Номер
Весьма вероятное	0,5	И1
Вероятное	0,2	И2
Возможное	0,1	И3
Невероятное	0,01	И4
Весьма невероятное	0,001	И5
Невозможное	0,0	И6
С помощью системы защиты	0,95...1,0	И7
Невозможное из-за отсутствия времени	0,0	И8

Например, для описанного ранее инцидента в качестве средства снижения вероятности ошибки было предложено проведение мероприятий по снижению шума.