Особенности моделирования опасных процессов

Цель и показатели системы обеспечения безопасности

Уяснение природы аварийности и травматизма свидетельствует о необходимости создания системы обеспечения безопасности, под которой условимся понимать совокупность взаимосвязанных нормативных актов, организационно-технических и иных мероприятий, а также соответствующих им сил и средств, предназначенных для снижения ущерба от техногенно-производственных и природно-экологических опасностей.

Как следует из данного определения, в составе данной системы можно выделить, по меньшей мере, таких три компонента:

а) нормативные акты (руководящие документы), регламентирующие требования по обоснованию, обеспечению, контролю и поддержанию приемлемого уровня безопасности;

б)организационно-технические, природоохранные и другие мероприятия, выполняемые при подготовке, проведении и окончании работ с целью снижения ущерба от происшествий (аварийных выбросов вещества и энергии) и ограничения непрерывного рассеяния двух последних;

в)ресурсы, необходимые для практического осуществления таких мероприятий и выполнения других требований безопасности.

При уточнении предназначения данной системы, нами учитывалась нереальность полного исключения ущерба от техногенно-производственных и природно-экологических опасностей. Поэтому, в качестве ее цели целесообразно принять либо максимально возможное сокращение суммарных социально-экономических издержек, обусловленных объективно существующими опасностями, либо удержание величины связанного с ними ущерба на самом низком уровне, определяемом доступными для безопасности средствами.

Указанные цели позволили сформулировать главные задачи данной системы. К ним мы отнесли: а)предупреждение гибели, других несчастных случаев и профзаболеваний людей; б)исключение аварий на производстве и транспорте; в)минимизация их вредных выбросов в окружающую людей рабочую и природную среду; г)заблаговременная подготовка к проведению возможных аварийно-спасательных работ; д)эффективное использование сил и средств системы обеспечения безопасности.

Для достижения поставленных целей и решения перечисленных выше главных задач системы обеспечения безопасности, потребуется выполнение соответствующих мероприятий. Для всестороннего охвата на практике, всю их совокупность удобно представлять в виде "дерева целей и задач", направленных на придание соответствующих свойств компонентам человекомашинных систем.

При обосновании критериев оценки и показателей качества рассматриваемой здесь системы, мы исходили из следующих основных требований: а)сопрягаемость с соответствующими характеристиками высших по иерархии систем, б)учет наиболее существенных свойств технологии и заглавных компонентов человекомашинных систем, в)универсальность, наглядность и чувствительность к изменениям их параметров на различных этапах жизненного цикла.

Оказалось, что лучше всего предъявленным требованиям удовлетворяют вероятностные показатели. Поэтому, в качестве базового показателя системы обеспечения безопасности использовалась вероятность Р_б(t) проведения конкретного технологического процесса без происшествий в течение времени t и в условиях, установленных нормативно-технической документацией.

Другими показателями качества системы обеспечения безопасности могу служить следующие, связанные с - базовым:

Q(t)=1-Р_б(t) - вероятность возникновения хотя бы одного (любого) происшествия (катастрофы, аварии, несчастного случая) в подобных обстоятельствах;

Mt[Z] - математическое ожидание величины задержек (Z) времени выполнения конкретного процесса вследствие необходимости работ по ликвидации последствий возможных происшествий;

Мt[Y] - математическое ожидание величины (риск) социально-экономического ущерба (Y) от происшествий и непрерывных вредных выбросов в течение времени t;

Mt[S] - математическое ожидание величины стоимостных и/или временны'х затрат (S) на обеспечение безопасности выполнения конкретного процесса в это же время.

Анализ приведенных показателей подтвердил возможность применения вероятности Р_б(t), риска ущерба Mt[Y], средних задержек Mt[Z] и затрат Mt[S] для оценки качества системы обеспечения безопасности и результативности производственных и транспортных процессов в целом.

Критерием оценки эффективности рассматриваемой нами системы и реализуемых в ней управляющих воздействий может быть такой уровень безопасности, который соответствует минимуму суммарных социально-экономических издержек, связанных с объективно существующими техногенно-производственными и природно-экологическими опасностями.

В сравнении с другими известными методами исследования (статистическим наблюдением и натурным экспериментированием), в системной инженерии безопасности самое важное место, несомненно, принадлежит ее теоретическому исследованию путем формализации и моделирования опасных процессов. При этом под формализацией ниже подразумевается специальным образом организованное их адекватное представление в форме некоторых искусственных объектов (моделей), а под моделированием - использование полученных таким образом объектов, обладающих определенным сходством с оригиналом, для получения новых знаний об исследуемых процессах и их параметрах.

Наиболее оправданы в системной инженерии безопасности не физические, а знаковые (графические, математические и имитационные) модели опасных процессов, которые представляют их в виде последовательности случайных событий, приводящих к возникновению происшествий. Попутно отметим, что модель обеспечения собственно безопасности как вообще, так и в конкретных ситуациях - менее информативна: она логично вытекает из сформулированных выше (см. 1.5) соответствующих принципов.

Основная особенность теоретического исследования опасных процессов связана с целесообразностью их двухэтапной формализации и моделирования: вначале - графически, на семантическом уровне, а затем, после введения соответствующих переменных, - на знаковом, с помощью математических и машинных методов. Дело в том, что большое число (десятки, если не сотни) факторов, реально влияющих на безопасность, и ограниченность оперативной памяти человека (одновременная манипуляция - не более 12-ю объектами), делают невозможным разработку подобных моделей напрямую, т.е. без предварительного построения причинно-следственных диаграмм.

При формализации и моделировании опасных процессов, рекомендуется придерживаться ряда правил, главные из которых состоят в обеспеченности такого исследования необходимой информацией и рациональности ее использования. В частности, формализация и моделирование малоэффективны при отсутствии некоторого минимума данных об исследуемых нами процессах и бесполезны - в условиях их полной определенности или возможности проведения полномасштабных натурных экспериментов.

Следует также помнить, что при моделировании опасных процессов обычно приходиться иметь дело с человекомашинными системами. При этом могут иметь место крайности, связанные с излишним усложнением или упрощением используемых моделей таких систем. И то, и другое - плохо: подробная детализация приводит к громоздкости модели и опасности "не увидеть за деревьями леса", тогда как крайняя упрощенность сопровождается неточностью моделирования - угрозой "выплеснуть вместе с водой и ребенка".

Среди известных к данному времени графических моделей опасных процессов, наиболее перспективны диаграммы причинно-следственных связей в форме "дерева происшествия" (fault tree) и " дерева событий " (events tree). Обе эти модели целесообразно использовать совместно: первое дерево удобно для воспроизводства условий появления и предупреждения интересующего нас происшествия, а второе -для исследования всех его возможных исходов и оценки наиболее вероятных разрушительных последствий.

Как показывает опыт, основными достоинствами этих моделей являются информативность, наглядность и декомпозируемость, однозначность понимания и удобство обработки на компьютерах, возможность последующей формализации, вплоть до применения математических моделей с их хорошо разработанными процедурами анализа и синтеза.

Более подробному описанию древовидных моделей и изложению рекомендаций по их использованию в целях исследования и совершенствования совершенствования производственно-экологической безопасности, посвящены следующие главы данной работы.

Дата добавления: 2013-12-12