Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Надежность технологического оборудования. Анализ видов и последствий отказов. Учебник
.pdf
8.3. АНАЛИЗ ДЕРЕВА СОБЫТИЙ – АДС (ЕTA)
Соответствующее дерево неисправностей показано
на рис. 8.6. Рассмотрение путей возникновения неисправностей системы показало, что все маршруты вносят существенный вклад в снижение надежности системы. Поэтому необходимы дополнительные меры по обеспечению безопасности,
которые повлияли бы на все пути. Такую дополнительную защиту может обеспечить блокировка по величине температуры,
как показано штриховой линией в правой части рис. 8.5. Тогда к дереву неисправностей прибавится дополнительная ветвь,
показанная штриховой линией в верхней левой на рис. 8.5.
8.3. Анализ дерева событий – АДС (ЕTA)
8.3.1. Общие положения
Порядок проведения и общие методические принципы анализа дерева событий ЕTA (Event Tree Analysis)
технических объектов всех видов регламентирован
ГОСТ Р МЭК 62502–2014 «Менеджмент риска. Анализ дерева событий». Стандарт применяют для анализа надежности
ядерных установок, аэрокосмических систем, химических
процессов, установок по добыче нефти и газа, транспортных систем и т.д. В стандарте установлены основные термины, используемые обозначения и способы графического
представления; этапы процедуры построения дерева событий; предположения, ограничения и преимущества ЕTA;
взаимосвязь ЕTA с другими методами анализа надежности и риска и области применения метода; рекомендации
по определению качественных и количественных оценок;
практические примеры применения метода.
В противоположность другим методам анализа надежности ЕTA основан на относительно простых математических
выводах. Однако применение метода требует наличия специальных навыков, опыта и внимательности. Кроме того,
обычно полезно использовать взаимосвязь анализа дерева
201
8. Анализ и диагностика отказов с помощью информационных графов
неисправностей (см. подраздел 8.2) с количественным и качественным анализом дерева событий.
Дерево событий – алгоритм рассмотрения событий, исходящих от основного события (аварийной ситуации).
Дерево событий используется для определения и анализа
последовательности (вариантов) развития аварии, включающей сложные взаимодействия между техническими системами обеспечения безопасности. Вероятность каждого сценария развития аварийной ситуации рассчитывается путем
умножения вероятности основного события на вероятность
конечного события. При его построении используется прямая логика. Все значения вероятностей очень малы. Дерево
не дает численных решений.
Наиболее используемое на практике графическое представление дерева событий приведено на рис. 8.7, в котором
применены следующие термины.
Узел (node) – точка в графическом представлении дерева
событий, имеющая два или более выходов. Узлу дерева событий может соответствовать вершина событий соответствующего дерева неисправностей.
Заголовок (headings) – фактор защиты, указанный на ли-
нии, расположенной над графическим изображением дерева
событий.
Инициирующее событие (initiating event) – событие, ко-
торое является отправной точкой дерева событий и последовательности событий, которые могут привести к различным
возможным выходам. К ним относятся природные опасности
(пожар, наводнение, землетрясение), отказы технических
систем, действия человека и т.д.
Фактор защиты (mitigating factor) – система, функция
или другой косвенный фактор, смягчающий последствия
инициирующего события. Во многих отраслях промышленности существуют эквивалентные термины, например линия
обороны, линия или система защиты, барьер безопасности,
фактор снижения риска и т.д.
202
8.3. АНАЛИЗ ДЕРЕВА СОБЫТИЙ – АДС (ЕTA)
Заголовки
Успех
системы
(функции)
Отказ
системы
(функции)
Инициирующее
событие
(землятресение,
пожар, ...)
Успех или отказ
системы (функции) В после
успеха системы (функции) А
Успех системы
(функции) А
с определенной
вероятностью
Отказ системы
(функции) А
с определенной
вероятностью
Успех или отказ
системы (функции) В после
отказа системы (функции) А
Фактор
защиты
A
Узел
Фактор
защиты
Ветвь
Фактор
защиты
B
...
Выходы
Рис. 8.7. Наиболее часто используемое графическое
представление дерева событий
Выход (outcome) – возможный результат последователь-
ности событий после всех воздействий рассмотренных факторов защиты, если дальнейшей разработки дерева событий
не требуется. Чтобы нанести на схему возможные выходы,
связанные с успехом или отказом системы (или функции),
необходимо установить четкие критерии успеха и отказа соответственно.
Ветвь (branch) – графическое представление одного,
двух или более возможных выходов из узла. Необходимо отметить, что применение булевых методов возможно только
в случае двух ветвей.
Метод ЕTA имеет следующие основные достоинства:
– применим к системам любого типа;
203
8. Анализ и диагностика отказов с помощью информационных графов
– обеспечивает визуальное представление последователь-
ности событий после реализации инициирующего события;
– позволяет получить оценку нескольких одновременных отказов системы (например, дефект системы контроля)
или ее отказов (например, неспособность клапана закрываться), а также других зависимых событий;
– применим для исследования как успеха (нормального
функционирования), так и отказа системы;
– позволяет идентифицировать конечные события, которые иначе невозможно прогнозировать;
– позволяет идентифицировать возможные единичные
отказы, области уязвимости системы и малоэффективные
контрмеры;
– допускает идентификацию и прослеживаемость путей
развития отказа системы.
Преимуществом ЕTA по сравнению со многими другими методами анализа риска является его способность моделировать последовательности и взаимодействия различных
факторов защиты, сопровождающих появление инициирующего события. Таким образом, система и ее взаимодействия
со всеми факторами защиты при развитии неблагоприятного
сценария становятся наглядно представленными, что удобно
для дальнейшей оценки риска.
Недостатки ЕTA обусловлены ограничениями, основные
из которых следующие:
– инициирующие события не могут быть выявлены с помощью анализа, это задача специалистов, составляющих общий перечень инициирующих событий;
– при использовании метода необходимо вовлечение специалистов, составляющих общее описание сценариев функционирования системы;
– могут быть пропущены скрытые системные зависимости, что приводит к излишне оптимистичным оценкам показателей надежности и риска;
204
8.3. АНАЛИЗ ДЕРЕВА СОБЫТИЙ – АДС (ЕTA)
– для правильного вычисления условных вероятностей и
корректной обработки зависимых событий необходим практический опыт работы с методом, а также предыдущие результаты исследования системы;
– несмотря на то, что может быть идентифицировано несколько последовательностей событий, приводящих к отказу системы, различия в значимости опасностей, связанных
с конкретными выходами, могут быть неразличимы без дополнительного анализа.
8.3.2. Разработка дерева событий
События, определяющие последовательности событий,
обычно характеризуют по функциям (выполнение или невыполнение функций как фактор защиты), по системам (воздействие или невоздействие систем защиты как факторов защиты, которые по предположению должны предотвратить
развитие инициирующего события в неблагоприятную ситуацию, уменьшить неблагоприятные последствия или привести к отказу факторов защиты) или по физическим явлениям
(возникновение или невозникновение физических явлений).
Как правило, идентифицируют вначале функции, которые необходимо выполнить после реализации инициирующего события, а затем системы (факторы защиты), которые могут выполнить эти функции. Физические явления описывают
развитие неблагоприятного события, имеющее место внутри
и снаружи исследуемой системы (например, изменение давления и температуры, появление огня, ядовитых паров и т.п.).
Основные этапы выполнения ЕTA изображены
на рис. 8.8; при этом следует иметь в виду, что процесс разработки дерева событий обычно является итерационным.
Этап 1. Определение исследуемой системы или деятельности. При выполнении ЕТА рассматривают способы разви-
тия инициирующего события в опасное событие, включая
отказы различных факторов защиты. В большинстве случа-
205
8. Анализ и диагностика отказов с помощью информационных графов
ев система взаимодействует с другими системами, и поэтому,
чтобы избежать пропуска основных элементов системы в интерфейсах или ошибочного рассмотрения в качестве элементов системы другого оборудования, надо четко определить
границы системы, в особенности при наличии систем поддержки, таких как электроснабжение и обеспечение сжатым
воздухом. Теоретически в ЕТА можно включать все события
и условия, которые могут способствовать реализации определенного выхода или обеспечить некоторый уровень защиты от исследуемого опасного события. Однако включать все
возможные выходы в исследование непрактично. Во многих
исследованиях определяют такие аналитические границы,
как предельный уровень анализа и исключение из анализа
определенных типов событий или условий.
Определение исследуемой системы или деятельности
1
Идентификация инициируемых событий
2
206
Идентификация факторов защиты и физических явлений
3
Определение последовательности выходов и их квантирование
4
Анализ выходов
5
Использование результатов анализа дерева событий
6
Рис. 8.8. Процесс разработки дерева событий
8.3. АНАЛИЗ ДЕРЕВА СОБЫТИЙ – АДС (ЕTA)
Этап 2. Идентификация исследуемых инициирующих
событий. На этом этапе обычно используют различные ме-
тоды идентификации опасностей (такие как «Что будет,
если…?») и делается предварительная оценка или предварительный анализ опасности для проведения систематической оценки действий в рамках исследования. Этот
этап помогает идентифицировать опасности и возможные
инициирующие события, которые являются следствием этих опасностей. В результате идентификации обычно
формируют список возможных событий и их последствий,
на основе которого идентифицируют инициирующие события, которые необходимо рассмотреть в деревьях событий.
После анализа начального перечня событий оставшийся перечень инициирующих событий включает события,
которые должны быть рассмотрены в деревьях событий.
Это события, которые идентифицированы опытными экспертами как достаточный комплекс событий для дополнительного анализа отдельной системы и взаимодействий
персонала, которые вызывают различные выходы инициирующего события.
Этап 3. Идентификация факторов защиты и физических
явлений. Как только инициирующее событие определено,
все факторы защиты при развитии опасного события должны быть определены и организованы в соответствии с их временем действия. Они состоят из технических компонентов,
таких как система предупреждения, блокирующие устройства, автоматические клапаны, административная система и
персонал. Функции, выполняемые вышеупомянутыми компонентами или факторами защиты, структурируют в форме
заголовков в функциональном дереве событий. Для каждой
функции должны быть идентифицированы, перечислены и
пронумерованы возможные успехи и отказы. Каждый набор
успехов или отказов, связанный с фактором защиты, дает
узел дерева событий.
207
8. Анализ и диагностика отказов с помощью информационных графов
Этап 4. Определение последовательностей событий и
их квантирование. Одним из преимуществ ЕТА является
способность метода моделировать порядок воздействия и
взаимодействия различных систем, реагирующих на инициирующее событие. Таким образом, воздействия различных систем могут быть смоделированы одно за другим. При
выполнении соответствующих расчетов для этих взаимодействий необходимо определить логическое развитие инициирующего события через различные факторы защиты
к возможным выходам и сценариям опасного события, идентифицировать зависимости факторов защиты, подсчитать
условные вероятности успеха/отказа одной системы с учетом действия или состояния предыдущих систем и построить дерево событий.
Этап 5. Анализ выходов. Выходы ЕТА – это конечные
ветви дерева событий, которые идентифицируют различные
последовательности событий, возникающие при реализации исследуемого инициирующего события. Каждый выход
может быть оценен качественно или количественно. Количественная оценка обеспечивает лучшее понимание относительной значимости факторов защиты, поскольку выходы
в этом случае характеризуются частотой. Для количественной оценки ЕТА необходимы соответствующие достоверные
данные о реализации события. Иногда удобно разделить
возможные выходы на несколько категорий в соответствии
с типом последствий (потеря жизни, материальные потери,
вред окружающей среде и т.п.). Количество выходов дерева событий зависит от того, какие типы выходов должны
быть проанализированы, например отказ или нарушение
функционирования системы; разрушение системы; значимые воздействия на окружающую среду; гибель людей. Для
практической оценки большого количества выходов полезно
классифицировать и группировать выходы так, чтобы упростить результаты.
208
8.3. АНАЛИЗ ДЕРЕВА СОБЫТИЙ – АДС (ЕTA)
Этап 6. Использование результатов ЕТА. Результаты ЕТА
могут быть использованы для принятия решения, которое может способствовать повышению надежности и уменьшению
риска на основе известных методов и организационных действий. Корректирующие действия могут включать изменение
архитектуры системы, рабочих процессов, правил технического обслуживания и т.д. В частности, решения, которые основаны на выполнении анализа, могут быть следующими:
– риск является допустимым или нет, что зависит от последствий, соответствующих риску на основе критериев приемлемости риска;
– возможные улучшения системы, для чего выявляют
факторы снижения риска и необходимые изменения архитектуры исследуемой системы для обеспечения соответствия
критерию приемлемости;
– рекомендации по улучшению, для чего разрабатывают
предложения по улучшению функционирования системы,
включая модификацию оборудования, изменение рабочих
и организационных процедур, изменение системы технического обслуживания, обучения персонала и т.д.;
– обоснование распределения ресурсов за счет определения воздействия выполнения рекомендаций по улучшению
функционирования системы.
8.3.3. Анализ дерева событий
При описании основных принципов анализа для наглядности использовано основное графическое представление дерева событий, представленное на рис. 8.9.
Целью качественного анализа является:
– понимание факторов, которые определяют зависимо-
сти между функциями или компонентами системы;
– идентификация значимых событий зависимых отказов;
– корректный количественный анализ дерева событий и
установление его адекватной связи с деревьями несоответствий.
209
8. Анализ и диагностика отказов с помощью информационных графов
Инициирующее
событие
Рис. 8.9. Основное графическое представление
Смягчение
фактора А
Успех
Отказ
дерева событий
Смягчение
фактора В
Успех
Отказ
Успех
Отказ
Качественному анализу, и в частности анализу зависимостей, должно быть уделено внимание, однако его выполняют
вместе с анализом последовательностей событий и анализом системы. Существует два основных вида зависимостей:
функциональные и структурные или физические зависимости. Зависимость является функциональной, если отказ
фактора защиты делает невозможным выполнение своей
функции следующим фактором защиты. Для простоты дерево событий рассмотрено на уровне системы.
При упорядочивании различных факторов защиты дерева событий в последовательность следует учитывать
не только время их воздействия как фактора защиты, но и их
логический порядок. Кроме этого необходимо учитывать зависимость успешного срабатывания одного фактора защиты
от успешного срабатывания другого. Например, на рис. 8.10
показано дерево событий, в котором последовательные отказы систем A и Б (факторы защиты) приводят к показанным
выходам. В этом примере система Б поддерживает систему
А. После переупорядочения систем A и Б в дереве событий
210
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]