Материал: Безопасность жизнедеятельности. Калабанов Е.М., Лагунов В.С

Дерево отказов состоит из последовательности событий, которые ведут к отказам системы или происшествию. Последовательность событий строится с помощью логических .знаков "И", "ИЛИ" и др. Событии под логическим знаком и все события, которые имеют более элементарные причины отказов,

помещаются в прямоугольнике, а само событие описано в этом прямоугольнике. Последовательности в конечном итоге ведут к исходным причинам, для которых имеются данные по частоте отказов. Эти исходные причины обозначают кругом. Они представляют разрешающую способность данного дерева отказов.

На рис. 7 приведено дерево отказов системы, показанной на рис.5 (насос

– клапан).

Деревья отказов являются сложными логическими структурами, их построение и количественный анализ требуют по меньшей мере твердях знаний булевой алгебры, теории множеств, теории вероятностей и других сложных разделов современной математики. В целом построение дерева отказов для больших сложных систем требует значительных затрат

Жидкость не движется

Исходный отказ насоса Насос не работает Вторичный отказ насоса

или

Рис. 7 Дерево отказов

101

времени и средств, например, по меньшей мере, двух человеко - лет для системы атомного реактора.

Требование безопасности состоит в том, чтобы отказы, связанные с угрозой для здоровья и жизни людей, опасностью для окружающей среды,

были либо исключены, либо обладали в течение всего установленного срока службы малой вероятностью появления.В расчетах на безопасность широко используют вероятностные модели редких событий. Воздействие считают редким, если средний период повторяемости значительно превышает плановый срок службы. Причины возникновения аварийных ситуаций можно разбить на три группы:

1) Редкие стихийные воздействия., не предусмотренные в условиях нормальной эксплуатации сильные землетрясения, ураганы и штормы.

наводнения, оползни, глубокие просадки грунта, падение метеоритов и т.д.;

2)Редкие сочетаний природных и эксплуатационных нагрузок и

воздействий, а также редкие сочетания природных воздействий с экс-

плуатационными отказами:

3)Грубые ошибки при проектировании, изготовлении. транспорти-

ровании, монтаже, эксплуатации, демонтаже конструкций.

Статистика аварий показывает. что если исключить из рассмотрения сильные землетрясения, то приблизительно 80% аварий принадлежит к 3 типу.

Риском можно управлять. Управление риском в масштабе страны рассмотрим на примере Голландии. Там разработана правительственная программа управления риском. Она является составляющей частью общей программы по защите окружающей среды. Эксперты учитывают риск, социальный риск и даже риск для экосистем. Строятся карты распределения риска. Максимально приемлемым уровнем индивидуального риска считается величина 10-6 год-1.

Пренебрежимо малым считается риск 10-7 год-1. Для факторов, которые не приводят к непосредственной смерти, приняты эти же нормы. Максимально приемлемым уровнем риска для экосистем считается тот, при котором может пострадать 5% видов биогеоценозов.

102

Таким образом, любой производственный процесс и техническое средство обладают потенциальной опасностью. Нулевая вероятность опасности достигается лишь в системах, лишенных запасенной энергии,

химических и биологически активных веществ.

Количественной величиной, определяющей опасность, является риск. В

разных задачах под риском следует понимать то вероятность какой-то аварии,

то масштаб возможного ущерба от нее, а то и комбинацию двух этих величин.

Необходимо учитывать и выгоду, которую получает общество, когда идет на риск.

Допустимый риск определяется нормативными значениями показателя.

Выбор такого значения основан на использовании четырех подходов:

на основе статистических данных об авариях в данной отрасли;

на основе уровня, существующего в смежных отраслях;

на основе назначения индивидуального риска;

на основе экономических подходов.

Различают три причины отказов: первичный отказ элемента, причиной которого является он сам; вторичный отказ (объясняется воздействием предыдущего или текущих избыточных напряжений на элементы);

ошибочные команды из-за неправильного сигнала управления или помехи.

Одним из распространенных методов оценки опасных ситуаций является построение и расчет деревьев отказов и деревьев событий. С помощью деревьев отказов можно предсказать, во что может развиться тот или иной отказ техники. Деревья событий, наоборот, помогают проследить все причины,

которые способны вызвать какое-то нежелаемое явление. Когда деревья построены, рассчитывается вероятность реализации каждого из сценариев

(каждой ветви), а затем общая вероятность аварии на объекте.

103

2.1.3 Методы прогнозирования опасных ситуаций

Большая роль при оценке условий возникновения опасных ситуаций принадлежит их прогнозированию и моделированию. под прогнозом понимают результат экстраполяции прошлого в будущее. В отличие от прогноза предсказание – это некоторая субъективная оценка будущего. Прогноз говорит только о применении имеющейся информации о прошлом, которая связана с будущим с помощью логических структурных умозаключений. Цель прогноза состоит в улучшении качества принимаемых решений не ограничивая при этом число вариантов решения, а также не вынуждая специалиста принимать определенные решения. Прогнозы даже с относительно небольшой степенью достоверности позволяют уменьшить неопределенность наших знаний о будущем.

В настоящее время имеется более ста различных методов и способов научно – технического проектирования. В основном современные прогнозные модели строятся в рамках статистических моделей, моделей экстраполяции регулярных составляющих, оценке влияния случайных составляющих процесса. Можно выделить 4 группы методов прогнозирования: экспертных оценок, экстраполяции, статистического моделирования, комбинированные. По степени формализации они делятся на интуитивные и формализованные. К

интуитивным относятся индивидуальные и коллективные экспертные оценки, к

формализованным - остальные.

Метод экспертных оценок применяется в тех случаях, когда объект прогнозирования либо слишком прост, либо настолько сложен, что аналитически учесть влияние множества факторов практически невозможно.

Экстраполяция была и остается надежным методом для прогнозирования естественных (неуправляемых) процессов. По крайней мере три четверти методов прогнозирования прямым или косвенным образом базируются на использовании экстраполяции. Одними из распространенных методов экстраполяции являются методы экстраполяции тенденций, среди которых

104

весьма эффективным и надежным является метод экспоненциального

сглаживания временных рядов. Метод является обобщением метода скользящего среднего.

Глубина прогнозирования определяется соотношением = t/tx, где t -

абсолютное время упреждения; tx - величина эволюционного цикла объекта прогнозирования. При 1 используются формализованные методы прогнозирования, при 1 - интуитивные методы. Формализованные применяются для оценки эволюционных участков развития до и после скачка.

Среднеквадратическая ошибка прогноза за период упреждения

где N - интервал упреждения;

diистинное значение величины;

Ui - запрогнозированное значение.

Методология прогнозирования развития отраслевых систем основывается на использовании двух подходов: целевого и инерционного. Инерционный подход позволяет выявить неблагоприятные тенденции в формировании и развитии систем, преодоление которых возможно только с позиций переосмысления и отказа от традиционных концепций их развития.

Применение целевого подхода позволяет сформулировать цели и задачи развития системы. Методы целевого прогнозирования иначе называют методами нормативного прогнозирования, а методы инерционного прогнозирования - методами исследовательского прогнозирования.

Тремя самыми распространенными методами нормативного прогнозирования являются: построение деревьев целей, морфологические модели и блок-схемы последовательности выполнения задач. В дереве целей цели и задачи должны быть детализованы до конкретных рекомендаций, имею-

щих количественные выражения,

Деревья целей используются для анализа иерархических структур,

морфологические модели - для анализа параллельных структур, блок-схемы

105