Показатели техногенного риска

Показатели безопасности технических систем

При разработке новых устройств и элементов в технической документации указываются их основные показатели безопасности. Вид показателей зависит от характера работы системы, её свойств и от того, является ли система восстанавливаемой или невосстанавливаемой.

Используются количественные и качественные показатели безопасности.

Количественные показатели характеризуют безопасность непосредственно с помощью некоторых числовых величин. Качественные показатели дают косвенную оценку безопасности.

Количественные показатели безопасности делятся на детерминированные и вероятностные. Детерминированные показатели обычно выражаются физическими величинами или отношением этих величин.

Например, безопасность многоканальной резервированной радиоаппаратуры может оцениваться числом каналов, отказы которых приводят к опасным ситуациям.

К детерминированным относятся показатели, оценивающие работу предприятий железнодорожного транспорта (абсолютное количество крушений, аварий, случаев брака и отношение этих случаев к технической оснащенности). Причем эти показатели могут рассчитываться относительно времени или объема работ. Детерминированным показателям присущ ряд недостатков Эти показатели не отражают вероятностную природу процессов эксплуатации и обслуживания систем, имеют обычно ограниченную область применения и носят частный характер. Они не могут быть определены «a priori» аналитическими методами при разработке систем.

Наиболее адекватно оценивают безопасность вероятностные количественные показатели, которые определены в ОСТ 32.17-92. Они имеют общий характер (применяются для любых систем, элементов и устройств) и могут определяться экспериментально, расчетным путем или с помощью моделирования. К основным вероятностным показателям относятся:

P s(t) – Вероятность безопасной работы;

Q _oп(t) – Вероятность опасного отказа;

I _oп(t) – Интенсивность опасных отказов;

Т _оп – Средняя наработка до опасного отказа;

w _oп(t) – Параметр потока опасных отказов;

Т _Бср – Средняя наработка на опасный отказ;

K _b – Коэффициент безопасности.

Хотя безопасность рассматривается как одно из свойств надежности, оно выходит за рамки надежности, поскольку неполнота безопасности может проявляться и в нормальных условиях работы объекта.

Примером может служить работа теплоэлектроцентралей на органическом топливе (угле, сланце, мазуте) с нормальным режимом функционирования котлов, но с выбросами в атмосферу вредных продуктов сгорания в дозах, превышающих допустимые из–за низкого качества топлива.

Экологические показатели определяют уровень вредных воздействий на окружающую среду при эксплуатации, производстве, потреблении и транспортировании продукции. К ним следует отнести содержание вредных компонентов, выбрасываемых в окружающую среду; вероятность выбросов вредных компонентов (газов, жидкостей, различных излучений и т.д.).

Одним из основных показателей надежности ТС является вероятность P (t) безотказной работы на некотором временном интервале (функция надежности). Функция Q (t) =1 – P (t), дополняющая P (t) до единицы и характеризующая вероятность отказа, является функцией риска аварии – поражения людей и нанесения материального ущерба.

Для оценки риска применяют модели теории надежности. Прогнозирование аварийных ситуаций возможно на основе распределения Пуассона, часто применяемого к редким событиям и природным явлениям. Функцией риска аварии из–за отказа объекта называют вероятность отказа:

H (t) = 1 – P (t),

где Р (t) –вероятность безотказной работы (функция надежности).

При экспоненциальном распределении отказов и интенсивности отказов λ(t) = const

P (t) = exp(–λτ)

функцию риска можно записать в виде

H (t) = 1 – exp(– t /θ),

где θ = 1/λ –математическое ожидание срока службы (ресурса) или средняя наработка на отказ.

Вероятность возникновения аварии представляет оценку риска аварий на объекте в период τ

= 1 – exp(–λτ).

Таким образом, прогнозирование аварийных ситуаций возможно на основе элементарной статистики. Такого рода данные представляют интерес при принятии решений о мерах по снижению степени риска аварий на объектах.

Значения вероятности аварий Q (N, λτ) для N ≤ 5 и риска возможной аварии приведены в таблице.

Таблица – Вероятность N аварий и оценка риска аварийности в зависимости от параметра λτ, согласно распределению Пуассона

Аварии на опасных производственных объектах (ОПО) анализируют, рассматривая случайную величину потерь (ущербов) Y ≥ 0. Потери Y разделяют на материальные – G (непрерывная случайная величина) и людские – N (дискретная случайная величина).

Базовым показателем, наиболее полно характеризующим меру опасности ОПО, может служить математическое ожидание Mt [ Y ] величины социально–экономического ущерба техногенного характера от возможных в течение заданного времени t происшествий и непрерывных вредных выбросов.

В качестве других показателей, необходимых для оценки функционирования системы обеспечения безопасности ОПО и менеджмента риска, могут быть следующие:

Q (t) – вероятность возникновения хотя бы одного происшествия конкретною типа (авария, несчастный случай и др.) за время t;

Mt [ Z ] – ожидаемые средние задержки времени приостановки технологического процесса на ОПО вследствие возможных происшествий;

Mt [ S ] - ожидаемые в это же время средние затраты на предупреждение и снижение тяжести происшествий и непрерывных вредных выбросов.

Использование указанных показателей для апостериорной количественной оценки техногенного риска ТС и принятия решения о степени его приемлемости, как правило, не вызывает трудностей. Для этого достаточно регистрировать:

– интенсивность и длительность проводимых процессов;

– расходы и трудозатраты на обеспечение безопасности;

– количество и тяжесть имевших место происшествий.

Затем проводят расчеты по статистическому оцениванию выбранных показателей и сравнивают с их требуемыми или желаемыми значениями.

Сложнее проводить априорную оценку предложенных показателей, поскольку это требует комплекса моделей, связывающих выбранные показатели не только с параметрами конкретных ЧМС систем, но и с окружающей их внешней средой. Для преодоления этих трудностей целесообразно оперировать понятием "средний ожидаемый ущерб" от техногенного происшествия конкретного типа за определенное время эксплуатации ОПО. С учетом подобных допущений, величина среднего ожидаемого ущерба людскими, материальными и природными ресурсами за некоторый период времени t эксплуатации ОПО, может быть оценена следующим образом.

Дискретная случайная величина людских потерь N при аварии на ОПО может иметь значения 0, n ₁, n ₂,..., n _k. Каждому из значений величины N соответствует некоторая вероятность p ₀, p ₁, р ₂, …, p_k.

Математическое ожидание дискретной случайной величины N людских потерь определяется как

Если ввести в рассмотрение случайную величину числа рискующих попасть в аварию U, то можно записать общее выражение среднего группового индивидуального риска R _инд как математическое ожидание частного случайных величин N и U:

где К_{N / U} – корреляционный момент случайных величин N и 1/ U.

Математическое ожидание непрерывной случайной величины G (ожидаемый ущерб) определяется как

Полный ожидаемый вред/ущерб от аварии определяется как математическое ожидание случайной величины, определяемой как коллективным риском, так и ожидаемым ущербом:

где Н –стоимостная оценка человеческой жизни.

Применение в промышленности новых технологий, использование нетрадиционных технических решений не предполагает быстрого получения достаточного числа статистически достоверных данных по аварийности, а также безотказности эксплуатируемого оборудования.

Расчеты вероятности аварийных ситуаций, как правило, необходимы для сравнительного анализа различных вариантов, обоснования и оптимизации предлагаемых мер безопасности.

Дата добавления: 2015-04-30