Угрозы и опасности современной техносферы. Факторы промышленных угроз
Энергоинформационный подход.
Рассматривая вопросы промышленной безопасности, мы сталкиваемся с некоторыми достаточно близкими, размытыми определениями основных терминов. Термин - слово или словосочетание, обозначающее строго определенное понятие в какой-либо области знания.
Как в законодательных актах, так и нормативных документах и ведомственных словарях некоторые основополагающие термины раскрыты недостаточно или невнятно: зачастую применяются, например, их различные толкования или же различные термины определяются практически одинаково, как синонимы.
Анализируя источники (законы, нормативные документы, словари) и отметая синонимические значения, можно сделать определенные выводы. Прежде всего, это понятия угрозы и опасности.
Угроза - это потенциально возможное событие, действие, процесс или явление, которое может привести к понятию ущерба чьим-либо интересам.
Реализация угрозы – это нарушение безопасности.
В законе Российской Федерации «О безопасности» дается следующее определение угрозы:
Угроза безопасности — совокупность условий и факторов, создающих опасность жизненно важным интересам личности, общества и государства.
Рассмотрев различные документы МЧС России, можно дать определения некоторым видам угроз:
Естественные угрозы - это угрозы, вызванные воздействием на систему объективных физических процессов, стихийных природных явлений, не зависящих от человека.
Угроза техногенная — возможное вредное физическое, химическое и механическое воздействие на население и среду обитания в результате производственной деятельности человека, а также аварий (катастроф) на предприятиях.
Угроза человеческого фактора - высказанное в любой форме намерение нанести физический, материальный или иной вред общественным или личным интересам. С точки зрения безопасности - также и неисполнение или ненадлежащее исполнение человеком (группой людей) своих функций.
Учитывая приведенные определения, под угрозой следует понимать потенциально возможное воздействие на систему (техническую систему, объект, комплекс) процессов, явлений, условий факторов, создающих опасность жизненно важным интересам личности, общества и государства.
Фактор, как известно, — причина, движущая сила какого-либо процесса, явления, определяющая его характер или отдельные его черты.
Условие - обстоятельство, от которого что-нибудь зависит, обстановка, в которой происходит, осуществляется что-нибудь. Обычно условия рассматриваются как некая данность (как правило, внешняя) для того или иного процесса, явления, объекта.
Другими основными терминами промышленной безопасности, по-видимому, следует считать опасность и безопасность.
Автор не нашел всеобъемлющего определения термина опасность в нормативных и справочных материалах федерального уровня и ведомств, реализующих промышленную безопасность, поэтому за основу примем соображения, изложенные в ФЗ-123:
пожарная опасность веществ и материалов - состояние веществ и материалов, характеризуемое возможностью возникновения горения или взрыва веществ и материалов;
пожарная опасность объекта защиты - состояние объекта защиты, характеризуемое возможностью возникновения и развития пожара, а также воздействия на людей и имущество опасных факторов пожара.
По ГОСТ Р 22.0.02-94, опасность в чрезвычайной ситуации (опасность в ЧС) - состояние, при котором создалась или вероятна угроза возникновения поражающих факторов и воздействий источника чрезвычайной ситуации на население, объекты народного хозяйства и окружающую природную среду в зоне чрезвычайной ситуации.
В соответствии с законом «О безопасности»: безопасность - состояние защищенности жизненно важных интересов личности, общества и государства от внутренних и внешних угроз.
Защищенность – состояние того, кто защищен или что защищено.
Защищенность в чрезвычайных ситуациях (защищенность в ЧС) - состояние, при котором предотвращают, преодолевают или предельно снижают негативные последствия возникновения потенциальных опасностей в чрезвычайных ситуациях для населения, объектов народного хозяйства и окружающей природной среды (ГОСТ Р 22.0.02-94).
Следовательно, опасность – это состояние системы (комплекса, объекта), характеризуемое возможностью реализации угрозы данной системе (комплексу, объекту)
Техногенная, природная и природно-техногенная опасность — состояние в техногенной, природной и природно-техногенной сфере (среде), в которой при определенных условиях возможно возникновение аварийных и катастрофических ситуаций.
Промышленная безопасность опасных производственных объектов (далее - промышленная безопасность) - состояние защищенности жизненно важных интересов личности и общества от аварий на опасных производственных объектах и последствий указанных аварий [№116-ФЗ].
Поражающий фактор источника чрезвычайной ситуации (поражающий фактор источника ЧС) - составляющая опасного явления или процесса, вызванная источником чрезвычайной ситуации и характеризуемая физическими, химическими и биологическими действиями или проявлениями, которые определяются или выражаются соответствующими параметрами (ГОСТ Р 22.0.02-94).
Кроме того, по действующему ГОСТ 26883-86, надо иметь в виду следующие определения, с которыми не исключена встреча в литературе:
внешний воздействующий фактор (ВВФ) - явление, процесс или среда, внешние по отношению к изделию или его составным частям, которые вызывают или могут вызвать ограничение или потерю работоспособного состояния изделия в процессе эксплуатации;
биологический ВВФ - организмы или их сообщества, оказывающие внешние воздействия и вызывающие нарушение исправного и работоспособного состояния изделия.
Промышленная безопасность как система
Рассматривая промышленную безопасность как многоуровневую комплексную систему «человек – машина – среда» с огромным количеством внутренних и внешних связей, при ее моделировании необходимо выполнить ее декомпозицию.
Эта декомпозиция может и должна быть выполнена в первую очередь по видам угроз и адекватным им системам безопасности, предотвращающих и устраняющих угрозы, а также компенсирующих их проявления; по видам объектов с учетом их уязвимости в тех или иных режимах эксплуатации; по степени доминирования одного из трех элементов («человек – машина – среда»), то есть уровень декомпозиции зависит от необходимой степени детализации задачи.
Для объекта морской техники традиционными видами рассматриваемых систем безопасности являются системы обеспечения остойчивости, непотопляемости, прочности, взрывопожаробезопасности и т.п.
По видам объектов необходимо учитывать объекты морской техники в соответствии с типами и классами решаемых ими задач, а также период их жизненного цикла (постройка, эксплуатация, ремонт, утилизация), место нахождения (рейс, порт, постоянная точка в море и т.п.) с учетом уязвимости объекта от угроз, приводящих к аварии. Необходимость учета степени доминирования того или иного элемента связана прежде всего с тем, что невозможно реально учитывать так называемый «человеческий фактор» только как сугубо технический (технологический) показатель. Необходимо использовать, например, модели психологии поведения людей.
Для систем, функционирующих в сложных, мало детерминированных условиях, велика вероятность резких изменений состояния и структуры, называемых бифуркациями. Бифуркации (раздвоение, разделение, разветвление чего-либо) - изменение характера движения динамической системы на большом временном интервале при изменении одного или нескольких параметров, приобретение нового качества в движениях динамической системы при малом изменении ее параметров. Например, при сжатии стержня происходит выпучивание, и одно состояние равновесия, потеряв устойчивость, сменяется двумя новыми устойчивыми состояниями равновесия. приобретение нового качества в движениях динамической системы при малом изменении ее параметров. Основы теории бифуркации заложены А. Пуанкаре и А. М. Ляпуновым в начале ХХ века, затем эта теория была развита А. А. Андроновым и учениками. Знание основных бифуркаций позволяет существенно облегчить исследование реальных систем (физических, химических, биологических и др.), в частности предсказать характер новых движений, возникающих в момент перехода системы в качественно другое состояние, оценить их устойчивость и область существования.
Бифуркации вызываются изменчивостью системы, которые проявляются как в форме случайности, так и в форме неопределенности.
С увеличением размерности системы, что всегда происходит при увеличении ее сложности, количество состояний, в которых могут происходить бифуркации, быстро возрастает. Меняется структура системы. Система изменяет свои параметры и, строго говоря, становится другой.
В ряде ситуаций (пожары, взрывы, столкновения, посадки на рифы, аварии с ядерными энергетическими установками и др.) новая структура определяет аварийный или даже катастрофический (в техническом, бытовом понимании) характер развития событий. Это происходит тогда, когда изменяется старый баланс энергии и масс, применительно к прежним внешним условиям происходит резкое изменение по времени потоков энергии, вещества, информации, трансформируемых в системе.
Энергопотоки
В сложных технических человеко-машино-природных системах, к которым относятся морские инженерные сооружения, суда, верфи, гидротехнические сооружения, преобразуются и пересекаются потоки энергии (механической, атомной, химической, тепловой, электрической, электромагнитной, магнитной) с высокой концентрацией.
Как правило, происходит массообмен внутри системы и с окружающей средой, химическое и физическое преобразование веществ. Поступают, пересекаются, обрабатываются, самопроизвольно или целенаправленно преобразуются потоки информации. Взаимодействуют между собой, с техникой и природой люди. В отношении потоков информации их исследование необходимо и в нормальных эксплуатационных условиях с целью минимизации искажений в передаче команд, идентификации сигналов и пр. Ситуация резко обостряется в напряженных (а тем более в аварийных) условиях, когда величина ошибки начинают превышать величину сигнала.
Однако в настоящее время еще слабо разработаны энергетические подходы при анализе промышленной безопасности на морских объектах – как судах, так и морских разведывательных и нефтегазодобывающих комплексах.
Свидетельством тому, что необходимо более четко учитывать энергоинформационные потоки, достаточно.
В качестве факторов воздействия на систему, которые могут привести к катастрофическому изменению ее состояния - бифуркации, то есть приобретению нового качества в движениях динамической системы при малом изменении ее параметров, - можно назвать блуждающие токи, изменение коррозионного потенциала технического объекта, трансформацию виброакустических характеристик системы или окружающей среды, флуктуации электромагнитного поля и т.д.
Рассмотренные факторы заметно влияют на показатели промышленной безопасности системы, поэтому актуален учет бифуркационных явлений в моделях внешней задачи теории проектирования судов и морских инженерных сооружений. При рациональном построении моделей (с увеличенным числом альтернатив) имитационное моделирование может дать гораздо больше информации, полезной для реального повышения уровня промышленной безопасности проектируемого объекта морской техники при его эксплуатации и строительстве.
При анализе опасностей, присущих техническому объекту, необходимо рассмотреть системы генерирования и распределения энергии, энергоносителей и опасных веществ и материалов. Нарушение целостности этих систем приводит к неуправляемому изменению энергопотоков.
Для судна в эксплуатации к таким потенциально опасным системам относятся двигатели (а также линия вала и движитель), электрогенераторы, трубопроводы и цистерны топливные и масляные, электрокоммутационные системы; трюмы и системы, связанные с хранением груза и т.п. При этом опасности вызываются не только такими грузами, как нефтепродукты или химические продукты, но значительное количество иных грузов, смещение которых, например, может привести к гибели судна (в результате пожара, взрыва, повышения скорости коррозии).
Подтверждением этому могут служить данные по судовым пожарам в отечественном флоте за период с середины 1960-х по 1998 гг., приведенные в таблице 2.
Таблица 2
Распределение пожаров по помещениям эксплуатирующихся судов
|
Место возникновения пожара |
Процент пожаров |
|
Машинные помещения Жилые и служебные помещения Радиорубки, вентиляторные и т.п. Трюмы, танки |
61 28 7 4 |
|
Итого |
100 |
Для судостроительного предприятия характер опасностей, в принципе, остается тем же.
Кроме того хорошо известно, что, например, характеристики пожара и взрыва жестко зависят от величины горючей нагрузки, то есть от энергетических показателей веществ и материалов (конструкционных, отделочных, технологических, а также топлива, груза и т.п.)
(1)
где H – горючая нагрузка, МДж/м-2, q – удельная теплота сгорания, МДж/кг, M – масса горючего вещества, кг, S – площадь помещения, м-2.
К сожалению, несмотря на принятую отечественную практику и рекомендации ИМО, Российский морской регистр судоходства по-прежнему требует применения устаревших норм, по которым горючая нагрузка исчисляется как во времена парусного флота по массе горючего вещества, отнесенной к площади помещения.
На уровень защищенности сложной технической системы (комплекса, объекта) влияют такие физические поля, как радиационные, электрические, тепловые (положительных и отрицательных температур), акустические и т.п., причем не обязательно с высоким градиентом. Техногенные физические поля генерируются промышленными предприятиями, транспортными и энергетическими системами, жилищно-коммунальными комплексами. Как перечисленные, так и иные генерированные техносферные физические поля, а также опасные химические вещества, биологические и человеческий факторы могут оказывать парциальное или совместное (синергетическое) влияние на уровень промышленной безопасности, 1вступать во взаимодействие с природными факторами изменять потоки энергии и информации.
Достаточно не очень высокого градиента этих полей или концентраций активных химических веществ, не чтобы они могли довольно существенно и негативно повлиять, например, на качество электрической изоляции и проводимость электрических кабелей, на тепловую изоляцию некоторых видов, работоспособность датчиков систем пожарной сигнализации и т.п..
Итак, физические поля: электрические, акустические (звуковые и вибрационные), тепловые (термические); электромагнитные (в том числе световые, ультрафиолетовые и инфракрасные, радиодиапазона); гидростатические и гидродинамические; радиационные; ядерная опасность;
Атмосферное давление
Опасные и вредные производственные факторы подразделяются на физические, химические, биологические и психофизиологические.
Физические – движущиеся машины и механизмы, разрушающиеся конструкции, повышенный уровень шума, вибрации, напряжения электрической цепи, замыкание которой может произойти через тело человека, повышенный уровень электромагнитных излучений, инфракрасный или ультрафиолетовый радиации, ионизирующих излучений, повышенное или пониженное барометрическое давление в рабочей зоне, пониженная освещенность рабочей зоны и др.
Химические:
а) по характеру воздействия на организм человека различают следующие: общетоксического действия, раздражающие, сенсибилизирующие, канцерогенные, мутагенные и влияющие на репродуктивную функцию;
б) по пути проникновения в организм человека через: органы дыхания, желудочно-кишечный тракт, кожные покровы и слизистые оболочки.
Биологические – патогенные микроорганизмы (бактерии, вирусы, спирохеты, простейшие и др.) и продукты их жизнедеятельности; макроорганизмы (растения и животные).
Психофизические:
а) физические перегрузки: статические, динамические;
б) нервно-психические: умственное перенапряжение, перенапряжение анализаторов, монотонность труда, эмоциональные перегрузки.
Биологический внешний воздействующий фактор (ВВФ) - организмы или их сообщества, оказывающие внешние воздействия и вызывающие нарушение исправного и работоспособного состояния изделия (ГОСТ 26883-86)
Человеческий фактор – ошибки оператора или иного работника; разгильдяйство и безграмотность; криминальные проявления; терроризм.
Контроль и учет информации
Контроль состояния технического объекта осуществляется не только системами мониторинга безопасности, такими как пожарная сигнализация, навигационные комплексы, контроля за креном, дифферентом и посадкой судна, морского инженерного сооружения и т.п. Существенную роль играет учет таких параметров, как расход топлива и масла в двигателях, котлоагрегатах и генераторах, характеристик электросетей, трубопроводов и т.п.
Одновременно необходимо учитывать, что в условиях аварии большинство систем контроля и информации об аварийном объекте либо прекращают работу, либо дает существенно искаженную информацию, что приводит к необходимости действий экипажа в условиях неопределенности и учета, в основном, косвенных и качественных данных об аварии. Существенным моментом в таких обстоятельствах может стать игровое моделирование, примером которого являются сыгравшие в свое время огромную роль знаменитые таблицы непотопляемости.