
- •Isbn 5-7695-1039-0
- •Ч а с т ь I. Методологические основы системного анализа и моделирования опасных процессов в техносфере
- •Глава 3. Методические основы обеспечения безопасности
- •Процесса возникновения происшествий в техносфере
- •Процесса причинения ущерба от техногенных происшествий
- •Глава 10. Моделирование и системный анализ процесса трансформации
- •В техносфере
- •Глава 11. Основные принципы программно-целевого планирования
- •Глава 15. Моделирование и системный анализ процесса
- •1Vi предисловие
- •Часть I
- •1. Природа
- •3. Взаимодействие с окружением
- •1.2. Особенности организации и динамики систем
- •1.3. Обобщенная структура системного анализа и синтеза
- •Глава 2
- •2.1. Понятие и краткая характеристика моделей
- •2.2. Классификация моделей и методов моделирования
- •Контрольные вопросы
- •Глава 3
- •3.1. Основные противоречия и проблемы современности
- •3.2. Причины и факторы аварийности и травматизма
- •3.3. Энергоэнтропийная концепция опасностей
- •3.4. Основные понятия и определения
- •3.5. Общие принципы предупреждения происшествий
- •3.7. Цель и основные задачи системы обеспечения безопасности в техносфере
- •Контрольные вопросы
- •Часть II
- •4.1. Сущность системного подхода к исследованию процессов в техносфере
- •4.2. Особенности формализации и моделирования опасных процессов
- •4.3. Основные понятия и виды диаграмм влияния
- •Контрольные вопросы
- •Глава 5
- •Моделирование и системный анализ
- •Происшествий с помощью диаграмм
- •Типа дерево
- •5.3. Количественный анализ диаграмм типа дерево
- •Глава 6
- •Моделирование и системный анализ
- •Происшествий с помощью диаграмм
- •Типа «граф»
- •6.1. Граф-модель аварийности и травматизма
- •6.3. Прогнозирование показателей аварийности и травматизма на производстве
- •Контрольные вопросы
- •Глава 7
- •Моделирование и системный анализ
- •Происшествий с помощью диаграмм
- •Типа «сеть»
- •7.3. Имитационное моделирование происшествий в человекомашинной системе
- •Параметры результатов моделирования
- •Контрольные вопросы
- •Часть III
- •Основные принципы системного анализа и моделирования процесса причинения техногенного ущерба
- •8.1. Краткая характеристика этапов процесса причинения техногенного ущерба
- •Контрольные вопросы
- •Глава 9
- •Высвобождения и неуправляемого распространения энергии и вредного вещества
- •9.1. Особенности моделирования и системного анализа
- •9.3. Модели и методы прогнозирования полей концентрации вредных веществ в техносфере
- •Контрольные вопросы
- •Глава 10
- •10.1. Особенности моделирования и системного анализа
- •Значения эрфик-функции Prob(Pr)
- •Контрольные вопросы
- •Часть VI
- •Глава и
- •1.1. Сущность программно-целевого подхода к управлению процессом обеспечения безопасности
- •Глава 12
- •Моделирование и системный анализ процесса
- •Обоснования требований к уровню
- •Безопасности
- •12.2. Социально-экономические издержки, учитываемые при нормировании безопасности в техносфере
- •12.3. Оптимизация требований к уровню безопасности
- •Контрольные вопросы
- •Глава 13
- •13.1. Программа обеспечения безопасности создаваемого производственного и технологического оборудования
- •27 Последняя подсис тема
- •13.2. Модели и методы обеспечения подготовленности персонала по мерам безопасности
- •Модели и методы обучения персонала
- •13.3. Модели и методы учета влияния рабочей среды
- •13.4. Модели и методы учета средств защиты персонала
- •Результаты ресурсных испытаний
- •Контрольные вопросы
- •Глава 14
- •14.1. Принципы контроля безопасности производственных и технологических процессов
- •Контрольные вопросы
- •Моделирование и системный анализ процесса поддержания требуемого уровня безопасности
- •15.1. Общие принципы поддержания требуемого уровня безопасности
- •15.2. Модели и методы поддержания готовности персонала к обеспечению безопасности
- •15.3. Модели и методы оптимизации контрольно-
- •Булевы события и операции
- •Правила для булевых преобразований
- •Справочные данные об вредных веществах и параметрах, влияющих на их рассеяние в атмосфере
- •Поверхности
- •103300 (Условия — стационарные) щ, кг/с
3.2. Причины и факторы аварийности и травматизма
С развитием технологических процессов и производственного 5орудования совершенствовались и способы предупреждения
зисшествий в техносфере. Сейчас, когда накоплены определен-ый опыт исследований и данные об имевших место происше-
виях, уже можно подвести некоторые итоги и выявить причи-
I, без устранения которых невозможно дальнейшее развитие астемы обеспечения производственно-экологической безопасно-
I. Необходимым условием успешного решения этой задачи яв-нется детальное изучение имеющихся статистических данных. Наиболее объективными показателями, применяемыми в на-
65
эящее время для статистической оценки уровня безопасности энкретной отрасли техносферы, являются число происшествий |размеры ущерба от них. Поэтому для выявления основных фак-
IБелов
торов
аварийности и травматизма должны быть
использованы статистические данные о
происшествиях, зарегистрированных в
течение
достаточно продолжительного времени.
Продемонстрируем,
как это делается, на примере эксплуатации
ракетной
техники.
Динамика изменения математического ожидания числа происшествий на достаточно представительной выборке рассматриваемых здесь технологических объектов — Xj и величины среднего социально-экономического ущерба от их появления — Y/ на конкретном интервале времени показана на рис. 3.1. «Сглаживание» статистической кривой изменения среднегодового количества происшествий, проведенное методом наименьших квадратов, позволило установить характер регрессионной зависимости, которая имеет следующий вид:
(3.1)
j = 1 +
j
где j = 0, 1, 2, ... — время функционирования выбранных технологических объектов, в годах.
Как это подтверждается рис. 3.1, характерной чертой рассматриваемого периода времени явилась явно выраженная тенденция к постепенному снижению количества происшествий и ущерба от них. Имеющиеся «всплески» и «провалы» в значениях показателей Xj, Yj объясняются различной интенсивностью работ в изучаемый период времени, а также внедрением довольно крупного комплекса эффективных организационно-технических мероприятий, регламентирующих порядок подготовки и проведения особо опасных технологических процессов на данных объектах.
Для выявления закономерностей во времени возникновения происшествий внутри календарного года данные об аварийности и травматизме на рассматриваемой выборке объектов представлены в виде потока событий-происшествий. Графически это изображено
усл.ед.[ 3000
2000 1000
среднегодовое количество X/,
— среднегодовое значение Y/,
— кривая регрессия X(j) = 1 + 4е-°А
1 —
5
4
3 2
1
1 23456789 10 Годы, Рис. 3.1. Динамика аварийности и травматизма
рис. 3.2 путем наложения моментов времени их появления по энкретным месяцам каждого года рассматриваемого периода.
Изучение характера распределения приведенных на нем проис-гествий во времени позволило вьщвинуть статистическую гипоте-о случайности возникновения этих событий и возможности ап-роксимации закона изменения времени между их возникнове-*ем — экспоненциальным распределением. Более строгое обосно-ание гипотезы о пуассоновском характере количества происше-вий в их потоке осуществлено с использованием критерия Пир-эна, в результате чего была доказана непротиворечивость исполь-емьгх эмпирических данных выдвинутой статистической гипотезе. В процессе анализа имеющихся статистических данных были 1явлены также основные источники опасных и вредных произ-цственных факторов. Изучение причин и обстоятельств рассмат-|иваемых происшествий показало, что среди используемых в на-гоящее время видов энергии наибольшую опасность представля-эт энергия электрического тока, кинетическая энергия движу-лихся машин и механизмов, термомеханическая энергия твер-лх, жидких и газообразных веществ.
| Годы, j 9
При отыскании закономерностей в условиях появления проис-Вествий на исследуемых объектах изучено в общей сложности всколько сотен повторяющихся в той или иной мере обстоя-1ьств, способствующих аварийности и травматизму при прове-&нии технологических процессов. Общей характерной чертой прак-^ески всех рассматриваемых происшествий явилось то, что для возникновения необходимо появление, как правило, не од-|ой, а нескольких предпосылок, образующих в совокупности при-1нную цепь происшествия
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
1 |
1 |
1 |
12345 678 9 10 11 Месяцы Рис. 3.2. Появлений происшествий во времени
66
67
"2,0%
аботающие
(человек)
-17%
Более пристальное изучение обстоятельств исследуемых здесь техногенных происшествий с целью выявления их первопричин позволило установить дополнительные факторы и их отношение с основными компонентами системы «человек—машина—среда». Состав и распределение таких факторов показаны на рис. 3.4.
Как следует из данной диаграммы, дополнительными факторами аварийности и травматизма являются: а) недостаточная надежность и эргономичность отдельных образцов технологического оборудования; б) несовершенство отбора и профессиональной подготовки эксплуатирующего его персонала; в) низкое качество технологии и организации выполнения работ, приводящие к необходимости пребывания людей в потенциально опасных зонах; г) факторы, связанные с дискомфортностью условий проведения работ. Большинство из этих факторов не всегда приводили к возникновению происшествий, но значительно усложняли условия выполнения работ за счет строгой регламентации технологии, необходимости соблюдения многочисленных мероприятий по обеспечению безопасности, способствуя тем самым росту напряженности труда и связанных с этим ошибок.
Среди факторов, непосредственно способствующих аварийности и травматизму (см. рис. 3.4), выделились слабые практические
Слабые навыки действий персонала в сложной ситуации
Н
еумение
оценивать информацию о состоянии
процессов
С
лабое
знание сущности происходящих процессов
Н
изкое
качество конструкции рабочих мест
Н
еучет
особенностей работоспособности человека
В
ысокая
энергоемкость источников энергии
В
озможность
возникновения опасных отказов
Д
ругие
факторы техники (оборудования)
7,4
|
Прочие факторы^
6,0%
7,3
12,3
9
,0%
/ 4,8
%
Д
ругие
недостатки работающих
О
тсутствие
самообладания в условиях стресса |
Технологическая
недисциплинированность
Работающие (человек)
Оборудование (техника)
-18%
Причины
происшествий,
Гехнология гсолнения работ
Неудобство ремонта и технического обслуживания
Неудобство технологии подготовки и проведения работ|
Сложность алгоритма деятельности человека
Недостатки
техники и
технологии, до 25 %
Ошибки других участников работ, 25%
О
шибки
персонала (исполнителя работ), 50%
Условия среды
Необходимость нахождения в потенциально опасной зоне
Д
искомфортность
среды по физико-химическим параметрам!
Н
изкое
качество информационной модели состоянии
среды Возможность
опасных внешних воздействий на систему
Рис.
3.3. Распределение исходных предпосылок
к происшествиям
Рис. 3.4. Диаграмма факторов аварийности и травматизма
68
69
навыки персонала в нестандартных или сложных ситуациях, неумение правильно оценивать информацию о состоянии протекающих с его участием процессов, низкое качество конструкции рабочих мест, недостаточная в ряде случаев технологическая дисциплинированность непосредственно работающих на технике.
В целом же анализ статистических данных о происшествиях в техносфере выявил следующие закономерности, причины, факторы аварийности и травматизма:
а) аварийность и травматизм при массовом проведении техно логических процессов можно (с приемлемым уровнем доверия) интерпретировать как потоки случайных событий, количество которых на ограниченных интервалах времени распределено по закону Пуассона, а время между появлением отдельных происше ствий — по экспоненциальному закону;
б) возникновение каждого техногенного происшествия явля ется, как правило, следствием не отдельной причины, а резуль татом появления цепи соответствующих предпосылок;
в) инициаторами причинных цепей происшествий в технос фере служат либо ошибки людей, обусловленные их недостаточ ной профессиональной подготовленностью к работам на техни ке, характеризуемой конструктивным несовершенством и опас ной технологией ее использования, либо отказы технологическо го оборудования, вызванные собственно низкой его надежнос тью, а также возникшие в результате ошибочных действий персо нала, либо нерасчетные внешние воздействия на людей и технику со стороны рабочей среды.
Следует отметить, что полученные в процессе анализа имевшихся данных представления о закономерностях, условиях и причинах возникновения происшествий совпадают в основном с другими известными результатами [1, 25, 29] как по составу и относительной значимости учитываемых факторов аварийности и травматизма, так и по основополагающим условиям появления анализируемых событий и явления в целом.
Пожалуй, уже общепризнана преобладающая роль так называемого человеческого фактора в формировании первичных предпосылок, доля которого колеблется по разным источникам от 60— 70 % — в промышленности до 80 —90 % — в авиации. Также обычно не встречает серьезного сопротивления и утверждение о том, что происшествия в техносфере вызваны не единственной причиной, а рядом взаимно обусловленных предпосылок.
Полученные выше выводы не противоречат и условиям появления уже упоминавшихся наиболее серьезных катастроф последнего времени. Так, чернобыльская трагедия стала возможной вследствие наложения ряда причин — несанкционированных действий персонала, несовершенства принципиальной схемы и конструктивного исполнения АЭС, некачественной технологии ис-
70
ганий турбогенератора. Катастрофа в Бхопале также случилась недствие цепи предпосылок, состоящих из несанкционирован-: действий (подачи в реактор воды вместо газообразного реа-|нта), вывода из строя (отключения) средств сигнализации о рязнении воздуха рабочей зоны предприятия и неисправности змонта) устройств нейтрализации вредных выбросов. Есть и другие примеры, подтверждающие только что сделан-je выводы. Однако и уже выявленных закономерностей доста-ю, для того чтобы сформулировать некоторые аргументиро-шые представления о природе объективно существующих тех-сферных и биосферных опасностей.