6 .2. Прогнозирование и моделирование условий возникновения опасных ситуаций

Практика взаимодействия человека с техническими систе­мами позволяет идентифицировать травмирующие и вредные факторы, а также вырабатывать методы оценки вероятности появления опасных ситуаций. Прежде всего это накопление статистических данных об аварийности и травматизме, раз­личные способы преобразования и обработки статистических данных, повышающие их информированность. Недостатком этого метода является его ограниченность, невозможность экспериментирования и неприменимость к оценке опасности новых технических средств и технологий [25].

Наиболее популярные методы оценки опасных ситуаций ТА. Хван и П.А. Хван изложили в учебном пособии "Без­опасность жизнедеятельности" (2000 г.). Они отмечают, что в современных условиях значительное развитие и практическое применение получила теория надежности. Надежность — это свойство объекта сохранять во времени в установленных пре­делах значения всех параметров, позволяющих выполнять тре­буемые функции. Для количественной оценки надежности применяют вероятностные величины.

Одно из основных понятий теории надежности — отказ. Отказ — это нарушение работоспособного состояния техничес­кого устройства из-за прекращения функционирования или из-за резкого изменения его параметров. В теории надежнос­ти оценивается вероятность отказа, т.е. вероятность того, что техническое средство откажет в течение заданного времени ра­боты. Для современных технических систем интенсивность отказов лежит в пределах 10^-7—10^-8 в 1 час. Теория надежнос­ти позволяет оценить срок службы, по окончании которого техническое средство вырабатывает свой ресурс и должно под­вергнуться капитальному ремонту, модернизации или замене. Техническим ресурсом называется продолжительность непре­рывной или суммарной периодической работы от начала экс­плуатации до наступления предельного состояния. Количест­венная информация о надежности накапливается в процессе эксплуатации технических систем и используется в расчетах надежности. При этом выявляются ненадежные элементы и факторы, ускоряющие или вызывающие отказы, слабые места в конструкции; вырабатываются рекомендации по улуч­шению устройств и оптимальным режимам их работы [25].

6.2. Протезирование и моделирование условий возникн. опасных ситуаций 133

М етод моделирования опасных ситуаций в настоящее время развивается благодаря широким возможностям элек­тронно-вычислительной техники. Моделирование оперирует формализованными понятиями. Формализация — это упоря­доченное и специальным образом организованное представление исследуемых объектов с помощью различных физических и геометрических знаков. Формализации подвергаются ста­тистические данные о происшествиях, структура и закономер­ности функционирования технических систем [25].

Для построения моделей используется ряд графических символов, с помощью которых строятся диаграммы с узлами и взаимосвязью между ними. В качестве узлов подразумева­ются события, свойства и состояния элементов системы "че­ловек — машина", логические условия их реализации и преоб­разования. Взаимосвязь между узлами диаграммы изображают "ребрами", с помощью которых образуются "ветви". Широ­кое распространение получила диаграмма ветвящейся структу­ры, называемая "дерево событий". Диаграмма включает одно нежелательное событие — происшествие, которое размещает­ся вверху и соединяется с другими событиями — предпосылка­ми с помощью соответствующих связей и логических условий: Узлами "дерева" служат как события, так и условия. Для реализации происшествия необходимо одновременное выпол­нение трех условий: наличие источника опасности, присутст­вие человека в зоне действия источника опасности и отсутст­вие у человека защитных средств.

ТА. Хван и ПА. Хван рассматривают процедуру постро­ения "дерева", дают его качественный и количественный ана­лиз на следующем примере:

Будем считать, что для гибели человека от электрического тока необходимо и достаточно включение его тела в цепь, обеспечивающую прохождение смертельного тока. Следова­тельно, чтобы произошел несчастный случай (событие А), не­обходимо одновременное выполнение, по крайней мере, трех условий: наличие потенциала высокого напряжения на метал­лическом корпусе электроустановки (событие Б), появление человека на заземленном проводящем основании (событие В), касание человека корпуса электроустановки (событие Г).

В свою очередь событие Б может быть следствием любого из событий — предпосылок Д и Б, например нарушения изо­ляции или смещения неизолированного контакта и касание им корпуса. Событие В может появиться как результат предпо­сылок Ж и 3, когда человек становится на заземленное прово­дящее основание или касается телом заземленных элементов помещения. Событие Г может быть одной из трех предпосы­лок: И, К и Л —ремонт, техобслуживание или работа установки. Анализ "дерева событий" состоит в выявлении условий, минимально необходимых и достаточных для возникновения или не возникновения головного события. Модель может да­вать несколько минимальных сочетаний исходных событий, приводящих в совокупности к данному происшествию. В нашем примере имеются двенадцать минимальных аварийных сочетаний: ДЖИ, ДЖК, ДЖЛ, ДЗИ, ДЗК, ДЗЛ, ЕЖИ, ЕЖК, ЕЖЛ, ЕЗИ, ЕЗК, ЕЗЛ — и три минимальных секущих сочетания, исключающих возможность появления происшествия при одно­временном отсутствии образующих их событий: ДЕ, ЖЗ, ИКЛ. Аналитическое выражение условий появления исследуемого происшествия имеет вид: А=(Д+Е)(Ж+3)(И+К+Л). Подставив вместо буквенных символов вероятности соответствующих предпосылок, можно получить оценку риска гибели человека от электрического тока в конкретных условиях. Например, при равных вероятностях Р(Д)=Р(Е)=... Р(Л)=0,1 вероятность гибели человека от электрического тока в рассматриваемом случае Р(А) =(0,1+0,1) (0,1+0,1) (0,1+0,1+0,1) =0,012.

Таким образом может быть рассчитана вероятность не­счастного случая или аварии на производстве.

Практический интерес представляет построение "дерева причин" несчастного случая с подобным анализом предшест­вующих событий, которые привели к нему. При этом выделя­ются случайные предшествующие события и анализируются

6.2. Прогнозирование и моделирование условий возникн. опасных ситуаций 135

ф акторы, носящие постоянный характер. Логическая струк­тура "дерева" такова, что при отсутствии хотя бы одного из предшествующих событий несчастный случай произойти не может. При составлении "дерева причин" могут быть выявле­ны потенциально опасные факторы, не проявившие себя. Таким образом, можно предотвратить повторение аналогич­ного несчастного случая.

Для сложных систем анализ может производиться методом "дерева отказов", в котором диаграмма показывает события и условия как логические следствия других условий и событий.

Достоинством такого моделирования опасностей являются простота, наглядность и легкость математической алгоритми­зации исследуемых производственных процессов и техничес­ких систем. На практике разрабатываются и применяются раз­личные методы моделирования опасных ситуаций.

Оценка вероятности опасных ситуаций в системе "человек— техническая система" на стадии проектирования производст­ва, технологий и технических систем Дозволяет повысить их безопасность. Для этой цели разрабатываются программы ис­следований факторов риска, испытания технических средств на соответствие требованиям безопасности.

В случае невозможности надежного теоретического ана­лиза применяются экспертные оценки. Методы экспертного оценивания используются при исследовании достаточно слож­ных объектов, когда имеются трудности в создании достовер­ных моделей функционирования больших систем. Эти труд­ности могут возникнуть из-за сложности и трудоемкости реше­ния задач оптимизации, а также, как это часто бывает, из-за совмещения в технических решениях принципов различных областей науки. Эксперты являются специалистами в кон­кретных областях знания и могут указать более предпочтительные варианты решений. Для обеспечения объективности оценки разработаны способы получения экспертной информации: парные и множественные сравнения, ранжирование, класси­фикации. Экспертам предъявляются пары или множество объ­ектов с тем, чтобы они указали более предпочтительные из них; при ранжировании предлагается упорядочить по предпо­чтениям множество объектов. Эксперт может дать количест­венную оценку предпочтения; анализ и обработка экспертной информации проводится с помощью математических методов.

Применяя различные методы, можно проводить система­тические исследования на стадии проектирования и в ходе экс­плуатации как целого предприятия, так и отдельной техничес­кой единицы.

Проверка качества проектируемых технических средств проводится испытанием опытных образцов, а затем, в про­ цессе эксплуатации, периодическими испытаниями серийных образцов в условиях, приближенных к реальным условиям максимально негативных воздействий (механических, клима­ тических и др.). Эти условия создаются с помощью вибростен­ дов, климатических камер и т.д. Выявление, анализ и устра­ нение дефектов повышают надежность технологий и техничес­ ких систем. Классификация отказов на этапе проектирования и производства позволяет определить факторы, имеющие преобладающее значение в формировании причин опасных си­ туаций.