Наиболее важным конструктивным этапом является формирование вариантов(альтернатив) на основе ретроспективного, морфологического и экспертного анализа, а также использования теоретических методов синтеза. Полученное множество вариантов подвергается далее многомодельным исследованиям, в результате которых из множества вариантов выбирается предпочтительный, формулируются требования для проведения следующих этапов его реализации.

В общем случае системный анализ проводится итерационно, путем повторения процедур анализа с последующим уточнением и согласованием необходимых факторов, которые могут быть выявлены только в ходе анализа.

1.4. Концептуальные положения для обоснования облика комплекса управления безопасностью

1.4.1. Системная концепция создания и оценивания КУБ. Неопределенность компонентов модели, при формировании облика КУБ приводит к необходимости рассмотрения задачи принятия решения о его синтезе с позиции системного подхода, т.е. проведения исследования по последовательно убывающим уровням обобщения с учетом комплекса межуровневых и внутренних взаимосвязей.

Верхним уровнем принятия решения по синтезу КУБ является концептуальный. На нем осуществляется принятие решения относительно целей функционирования комплекса. Он обеспечивает выявление логики процессов управления безопасностью функционирования НТО ТК и СК. На основе надежной информации,

71

носящей, как правило, качественный характер, на этом уровне вскрывается общая структура предпочтений.

На среднем, операционном уровне выполняется синтез функциональной структуры систем КУБ и принимается решение по формулированию требований к его элементам.

Детальный уровень решает задачи инженерного синтеза и предполагает анализ качеств элементов подкомплекса.

Цели и задачи каждого уровня вертикальной -де композиции проблем создания КУБ могут быть решены лишь в том случае, если имеется некоторое общее свойство, по которому объекты рассматриваемого уровня принятия решения различаются по предпочтительности с точки зрения оперирующей стороны . Таким общим

свойством является концепция проведения операций управления безопасностью функционирования НТО ТК и СК (стратегия применения его активных средств).

Методология обоснования КУБ должна строиться на основе конкретизации общесистемных методологических основ с учетом особенностей этой сложной системы. Основными составляющими специализированной методологии для КУБ должны являться:

·единая СИСТЕМНАЯ КОНЦЕПЦИЯ, объединяющая различные части комплекса, многообразие процессов и явлений при создании и функционировании комплекса как единой системы;

·ПРИНЦИПЫ внешнего дополнения, обеспечивающие исключение субъективизма, вызванного произволом в выборе критерия эффективности КУБ.

Как специфически сложная система КУБ отличается от других сложных систем наличием множества следующих основных особенностей.

72

Чрезвычайно высокая ответственность целевого назначения КУБ. Срыв в достижении цели грозит, как правило, людскими, экономическими и политическими потерями стратегического масштаба.

Многообразие физической природы агрегатов и систем, входящих в состав НТО ТК и СК(наземный транспорт, грузоподъемные механизмы, системы для преобразования параметров жидких и газовых сред различного химического состава, системы переработки информации и различных видов энергии), и значительный по результатам воздействия на конечную цель человеческий фактор. Чрезвычайно высокая энергетическая насыщенность НТО ТК и СК приводит к тому, что в аварийных ситуациях возникают весьма серьезные последствия в виде разрушения техники, поражения и гибели персонала, вредных воздействий на окружающую среду.

Это порождает большие трудности в формировании облика КУБ на фундаменте какой-либо одной научной отрасли. Поэтому создание КУБ должно выполняться на позициях системотехнического подхода, с включением в состав разработчиков не только специа- листов-проектантов, но заказчиков, которым предстоит эксплуатировать комплекс.

Рассматриваемый КУБ как объект системотехники и как объект моделирования является многоаспектным. Это требует применения разнообразных математических моделей, отражающих структурные, функциональные, информационные, организационные и другие связи, характеристики и факторы. Для описания и исследования перечисленных аспектов используются различные модели и методы. Так, для функционального описания элементов сложных систем используются модели автоматов, динамических звеньев систем автоматического

73

регулирования, для описания организационных систем – модели активных элементов. Структурные аспекты исследуются моделями графов и сетей, для изучения динамики функционирования формируются специальные имитационные модели.

Вместе с тем совместное исследование всего многообразия факторов при создании КУБ, а особенно при его автоматизированном проектировании, связаны с необходимостью разработки обобщенных и универсальных многоуровневых математических описаний составляющих элементов комплекса как объектов проектирования, производства и эксплуатации. Такие описания должны представлять собой комплекс информационно и алгоритмически взаимосвязанных показателей элементов и систем различных уровней иерархии, таких как:

·математические модели, отражающие как статические взаимосвязи элементов, так и динамику их взаимодействия;

·процедуры анализа, синтеза и расчета показателей КУБ и его частей.

Такое унифицированное описание возможно при использовании единой системной концепции, неизменной для различных уровней детализации и целей исследования. В этом случае наиболее естественно соблюдается первый принцип системного подхода(принцип системности) и устанавливаются алгоритмические и информационные связи между моделями разнородных совместно функционирующих объектов.

В качестве координирующей основы исследования иерархии и аспектов КРК предлагаетсяКонцепция

управляющей системы.

74

При этом под управляющей системой понимается объект, оказывающий целенаправленное воздействие на другой объект, называемый управляемым, для перевода последнего в требуемое состояние.

Такая трактовка вполне согласуется с особенностями строения и функционирования комплекса управления безопасностью НТО ТК и СК. Действительно, назначение КУБ состоит в формировании безопасных технологий подготовки и пуска РКН, создании агрегатов и систем НТО ТК и СК, обладающих назначенным уровнем безопасности, организации безопасной эксплуатации и контроле состояния НТО ТК и СК. В этом случае роль управляющей системы играют активные средства КУБ, выполняющие и обеспечивающие сбор и обработку информации о техническом состоянии НТО ТК и СК, о появлении опасных факторов при их эксплуатации и снижающие их действие до приемлемого уровня.

Каждый из элементов КУБ является управляющей системой по отношению к НТО ТК и СК, обслуживающему персоналу, реализующему технологический процесс, а также к информационному обеспечению жизненного цикла НТО ТК и СК в виде нормативной, рабочей, конструкторской, эксплуатационной и научнотехнической документации.

Реализация концепции управляющей системы для многоуровневого моделирования КУБ связана в первую очередь с описанием состояний объектов управления и воздействий со стороны управляющей системы.

Достижение целей функционирования КУБ требует выполнения определенного комплекса организацион- но-технологических функций, характерных для всех управляющих систем. В частности, для изменения состояния объекта управления необходимо: оценить состояние объекта управления (функция контроля); сфор-

75

мировать закон управления(функция принятия решения); реализовать управление в виде физического и руководящего воздействия на объект управления.

В соответствии с этим управляющая система должна содержать средства контроля и принятия - ре шения, а также исполнительные органы. Учитывая особенности КУБ, связанные с наличием ярко выраженных технических и человеческих факторов, целесообразно дополнить традиционную для информацион- но-управляющих систем схему компонентой, выполняющей функцию снабжения перечисленных компонентов материалами (для восстановления израсходованных при функционировании материальных ресурсов), энергией (для обеспечения работоспособности и создания управляющих физических и химических воздействий), а также результатами диагностирования и прогнозирования появления и развития опасных факторов. Структурная схема управляющей системы применительно к КУБ приведена на рис.1.8.

Каждый из перечисленных элементов этой схемы в свою очередь может представляться как система для элементов следующего уровня детализации. Согласование управляющих систем различных уровней обеспечивается в процессе их декомпозиции и агрегирования.

Однако при выбранной концепции начиная с третьего уровня возникают проблемы по следующим аспектам:

·декомпозиция управляющего воздействия между элементами управляющей системы;

·определение количества элементов в управляющей системе, т.е. определение состава оборудования для сбора и обработки информации;

76

Обобщенным динамическим свойством для концептуального уровня принятия решения является«потенциальная эффективность управления безопасностью» создаваемого КУБ. Это понятие отражает то обстоятельство, что при принятии решений, направленных на оценку принципиальной приемлемости той или иной концепции управления безопасностью, на установление возможных стратегий ее реализации, используется лишь наиболее агрегированная информация качественного характера.

Потенциальная эффективность процесса управления безопасностью отражает способность активных средств КУБ решать поставленную задачу. Оценка потенциальной эффективности управления безопасностью в общем виде заключается в вынесении суждения о степени достижения цели операции при идеальном способе использования активных средств.

На концептуальном уровне принятие решения задается достаточно нечетко. «Идеальную» точку исхода обычно устанавливают на «бесконечности», а для задания отношения предпочтения используют либо критерий оптимальности, либо критерий адаптивности. Использование этих критериев предполагает получение достаточно «сильной» информации, позволяющей «свернуть» частные характеристики исхода в некоторую скалярную функцию. Если информации для получения обобщенного показателя недостаточно, то строится решающее правило (составной критерий) на основе качественной информации.

Если альтернативная концепция«сильно» доминирует, то она будет доминировать и на остальных, нижележащих уровнях.

На концептуальном уровне можно оценить только потенциальную степень достижения цели комплекса

78

применительно к той или иной концепции его проведения. На операционном уровне может быть оценена степень выполнения частных задач функционирования комплекса, а на детальном уровне– степень соответствия качества элементов предъявляемым к ним требованиям.

1.4.2. Специальные принципы обоснования облика КУБ. Создание КУБ является процессом, направленным на достижение заданного уровня безопасности подготовки и пуска РКН. Требования к эффективности управления безопасностью подготовки и пуска РКН до сих пор не формулируются в требованиях к КРК в целом . Однако общие суждения о безопасности функционирования НТО ТК и СК, как правило, высказываются на словесном уровне, что приводит к проблемам записи выражения для общего показателя безопасности, показателя эффективности управления безопасностью процессов функционирования НТО ТК и СК, т.е. к проблемам построения алгоритмов их вычисления.

Эта проблема может быть решена, если оценивать эффективность управления безопасностью создаваемого КУБ по значениям некоторого набора частных показателей, непосредственно дополняющих критерий эффективности управления безопасностью и призванных детализировать его.

1. Принцип: Неизбежности опасных ситуаций для эксплуатации НТО ТК и СК. Мировой и отечественный опыт эксплуатации КРК показал несостоятельность применения концепции «абсолютной безопасности», что отразилось на развитии и широком применении концепции «приемлемого риска», сформулированной в отношении эксплуатации опасных производственных объектов [54, 55]. Поэтому дальнейшее формирование

79

КУБ, представленное в данной работе, строится на применении принципа неизбежности появления и необходимости и возможности управления развитием опасных ситуаций.

Введение этого принципа для формирования КУБ приводит к необходимости рассмотрения следующих положений:

·семантики опасности и безопасности;

·причин появления опасных факторов и процессов их развития;

·выявления множества направлений воздействия на опасные факторы и определения эффективных способов управления процессами развития опасных ситуаций;

·описания уровней опасности и процедур их оценивания;

·нормирования допустимых уровней опасности.

2. Принцип: КУБ должен обеспечить равную безопасность реализации всех технологических процессов.

Комплекс управления безопасностью должен быть предопределенным. Можно привести систему доводов, показывающих, что любая корректно определенная система должна быть предопределенной и что отсутствие предопределенности проистекает из недостатка информации о самой системе[46]. Недостаток информации следует по возможности устранять.

Реализация этого принципа сводится к выявлению наиболее опасных технологических операций, изучению физических и химических процессов, протекающих при их выполнении. Такие процессы, с одной стороны, нежелательны, а с другой, если они неизбежны в цепи подготовки и пуска РКН, – должны подробно исследо-

80

ваться. Примером такой технологической операции может служить пуск РКН. Это утверждение следует из того, что:

·в действующей НТД даже не существует сформулированного понятия пуска, хотя, по-видимому, пуск – это технологический процесс, характерный наличием взаимного влияния пускового оборудования СК и РКН, начинающийся с необратимых процессов в РКН и заканчивающийся свободным управляемым движением РКН по трассе выведения;

·пусковые процессы и нагрузки до сих пор изучены недостаточно. Поэтому в состав пускового оборудования входят системы штатных измерений, которые измеряют, фиксируют и хранят информацию о силовых,

тепловых и акустических процессах взаимодействия РКН и пускового оборудования;

·акустические нагрузки пусковых процессов практически не имеют математического описания. Основная причина такого положения– отсутствие теории аэроакустики сверзвуковых струй;

·парирование пусковых нагрузок привело к созданию систем охлаждения, которые до сих пор также строятся на малоизученных полуэмпирических наблюдениях фазовых переходов в многофазных нестационарных потоках.

Согласно принятому здесь первому принципу в интересах обеспечения безопасности следует проводить глубокие научные исследования процессов пуска, также опытно-конструкторские работы по другим эксплуатационным процессам.

P. Принцип: Абсолютной ценности человеческой жизни. При исследовании свойств КУБ неизбежно всплывает человеческий фактор.

81

Влияние на безопасность НТО ТК и СК человеческого фактора двоякое. Во-первых, нам представляется, что не существует морально-этических оправданий в возможности проектирования технических объектов, для которых допустимы процессы, наносящие вред здоровью как обслуживающего персонала, так и жителей регионов, где дислоцированы такие объекты, и тем более недопустима возможность гибели людей. Вместе с тем процессы эксплуатации НТО ТК и СК могут быть опасными для обслуживающего персонала. Причина этого кроется в том, что большинство компонентов НТО ТК и СК являются«человеко-машинными». Человеку в этих системах принадлежат важнейшие функции управления элементами и режимами функционирования системы, обработки информации, принятия решений и выдачи команд. Как показывает статистика процессов функционирования «человеко-машинных» систем [56¸59], до 90 % отказов в них происходит по вине обслуживающего персонала.

Именно поэтому особое внимание при формировании облика КУБ следует уделять операторской деятельности, и это является вторым оправданием в принятии этого принципа.

1.4.3. ТТЗ и обоснования облика КУБ не позволяют полностью формализовать все процедуры раскрытия имеющихся проблемных ситуаций. Поэтому исследование эффективности управления безопасностью НТО ТК и СК требует решения ряда сложных проблем, связан-

ных с выявлением и измерением предпочтений и- по строением модели предпочтений.

Под предпочтением понимают любую форму упорядочения имеющегося множества элементовM и устранения неопределенности в выборе некоторого -эле

82

мента m* Î M или некоторого подмножестваM* Î M. Для КУБ на этапе обоснования его облика выявлению предпочтений подлежат:

-общая структура КУБ (количество элементов и способы связей между ними);

-структура организации информационных потоков в КУБ;

-функции технических средств КУБ в их взаимодействии с НТО ТК и СК;

- техническая и организаторская деятельность КУБ по управлению безопасностью процессов подготовки и производства пуска.

Для КУБ предпочтения, как правило, распространяются не на отдельный элемент, а на возможные подмножества вариантов его реализации.

Формально задача выбора ставится в виде:

< М, K, М* >,

где К - решающее правило выбора.

Известны [60, 61] две постановки задачи по выявлению предпочтений:

1.Предпочтение строится на основе информации

оранее принятых решениях в реальных ситуациях выбора. Такая постановка оправданна, когда ситуация выбора может повторяться многократно в неизменных условиях. По существу, в отношении к КУБ ее можно назвать принципом выбора «от достигнутого». Поскольку в структурах КРК до сих пор в полной мере не существовало таких компонентов, как КУБ, то такое правило для определения приоритетов КУБ неприемлемо.

2.Второй вариант правил предпочтений строится по опросу, т.е. с использованием экспертных оценок. Этот подход, по существу, повторяет первый и может использоваться в безвыходных ситуациях.

83