|
|
Системний аналіз безпеки – методика вивчення ризику
Системний аналіз –це сукупність методологічних засобів, що використовують для підготовки й обґрунтування рішень із складних проблем (у цьому випадку – забезпечення безпеки). Система –це сукупність взаємозалежних компонентів, що взаємодіють між собою таким чином, що досягається певний результат– ціль. Під компонентами системи маються на увазі не тільки матеріальні об'єкти, але й відносини й зв'язки між ними. Будь-яка справна машина представляє приклад технічної системи. Система, одним з елементом якої є людина, називається ергономічною. Наприклад: людина – машина, людина – машина – навколишнє середовище. Принцип системностіполягає в розгляданні явищ у їхньому взаємозв'язку, як цілісний набір або комплекс. Мету або результат, що дає система, називають системотворчим елементом. Наприклад, таке системне явище, як горіння (пожежа), можливе при наявності наступних компонентів: пальна речовина, окислювач, джерело запалення. Виключення хоча б одного з компонентів руйнує систему. Системи мають якості, яких немає в елементах, що їх утворюють. Ця найважливіша властивість полягає в основі аналізу взагалі й проблем безпеки зокрема. Методологічний статус системного аналізу незвичайний – у ньому переплітаються елементи теорії й практики, строгі формалізовані методи сполучаються з інтуїцією й особистим досвідом, з евристичними методами. Ціль системного аналізубезпеки полягає в тому, щоб виявити причини, що впливають на появу небажаних подій, таких як аварії, катастрофи, пожежі, травми й т.п., і розробити ряд заходів, що зменшують ймовірність їхньої появи. Послідовність вивчення небезпекскладається з наступних стадій: 1 Попередній аналіз небезпеки 2 Виявлення послідовності небезпечних ситуацій 3 Аналіз наслідків Попередній аналіз небезпекискладається з наступних кроків: Крок 1. Виявлення джерел небезпеки (чи можливі витоки отруйних речовин, вибухи, пожежі й т.п.). Крок 2. Визначення частин системи, які можуть викликати ці небезпеки (хімічні реактори, ємності й сховища, енергетичні установки й ін.). Крок 3. Введення обмеження на аналіз, тобто виключення небезпек, які не будуть вивчатися. Ціль першої стадії аналізу ризику –визначення системи й виявлення загалом потенційних небезпек. Засобами усвідомлення небезпек у системі є інженерний аналіз і детальний розгляд навколишнього середовища, процесу роботи й самого устаткування. При цьому дуже важливо знати про ступень токсичності, правила безпеки, вибухонебезпечні умови, проходження реакцій, корозійні процеси й умови займистості. Як приклад, приведемо форму для попереднього аналізу небезпек: перша небезпечна ситуація – луг, забруднений бризами мастила, друга небезпечна ситуація – волога усередині герметичного сталевого бака (табл. 2.1). У цілому попередній аналіз небезпек становить собою першу спробу виявити устаткування технічної системи й окремі події, які можуть привести до виникнення небезпек. Друга стадія аналізунебезпеки – виявлення послідовності небезпечних ситуацій. Будь-яка небезпека реалізується у результаті якоїсь причини або декількох причин. Без причин немає реальних небезпек. Між реалізованими небезпеками й причинами – причинно-наслідковий зв'язок. Небезпека є наслідком деякої причини, що, у свою чергу, є наслідком іншої причини й т.д. Таким чином, причини й небезпеки утворять ієрархічні структури або системи. Графічне зображення таких залежностей чимось нагадує гіллясте дерево.
Таблиця 2.1 – Форма для попереднього аналізу небезпек
Існує кілька прийомів виявлення послідовностей небезпечних ситуацій: – аналіз наслідків за видами відмов; – аналіз за допомогою дерева відмов; – аналіз за допомогою дерева подій; – аналіз небезпек і працездатності; – аналіз типу «причина – наслідок». Одним з найпоширеніших і забезпечених керівними матеріалами є аналіз за допомогою дерева відмов. Аналіз ризику починається із простежування послідовності можливих подій з моменту так званої ініціюючої події, що було визначено на стадії 1. Основна структура дерева відмов: 1 Відмова системи або подія (кінцева подія). 2 Послідовність подій, які ведуть до відмов системи або до події, будується за допомогою логічних символів і символів подій. При цьому події, які мають більш елементарні причини відмовлень, містяться в прямокутнику. 3 Послідовності в остаточному підсумку ведуть до вихідних причин, для яких є дані із частоти відмов. Ці вихідні причини позначають навкруги. Вони представляють розв'язну здатність даного дерева відмов. Головна перевага дерева відмову порівнянні з іншими методами – аналіз обмежується виявленням тільки тих елементів системи й подій, які приводять до даної конкретної відмови системи або аварії. Щоб відшукати й наочно представити причинний взаємозв'язок за допомогою дерева відмов, необхідні елементарні блоки, що підрозділяють і пов’язують велику кількість подій. Є два типи блоків: логічні знаки й символи подій (табл. 2.2 і 2.3).
Таблиця 2.2 – Логічні знаки
Таблиця 2.3 – Основні символи подій
Логічні знаки зв'язують події відповідно до їхніх причинних взаємозв'язків. Логічний знак може мати один або декілька входів, але тільки один вихід, або вихідну подію. Розглянемо приклади застосування логічних знаків і символів подій. Подія "пожежа почалася" має місце, якщо дві події "наявність пальної речовини" й "вогнище спалаху" відбуваються тимчасово. Остання подія трапляється, якщо відбувається одна із двох подій "є іскра" або "студент, що палить" (рис. 2.2).
Рисунок 2.2 – Приклад використання логічних знаків "І" й "АБО " Можна ввести нові логічні елементи для подання спеціальних типів причинних зв'язків. Однак більшість спеціальних логічних знаків можна замінити комбінацією логічних "І" й "АБО". Інформація, що необхідна для побудови дерева відмов, складається з відомостей із взаємозв'язку елементів і топографії системи, а також даних із відмов елементів й інших детальних характеристик системи. Система складається з таких елементів, як одиниці устаткування, матеріали, персонал підприємства, які перебувають у певному навколишньому і соціальному середовищі й можуть старіти. Небезпечні стани викликаються одним або декількома елементами, що приводять до відмов у системі. Навколишнє середовище, персонал і старіння можуть впливати на систему. Зв'язки між елементами щонайкраще можна представити у вигляді різних схем системи Відмови елементів є основними даними при аналізі причинних зв'язків. Вони класифікуються як первинні відмови, вторинні відмови й помилкові команди. Первинна відмоваелемента – неробочий стан елемента, причиною якого є сам елемент. Відмови пояснюються природним старінням елементів. Вторинні відмовипояснюються впливом попередніх або поточних надлишкових напруг на елементи. Ці напруги можуть викликатися сусідніми елементами або навколишнім середовищем, а також впливом з боку інших технічних систем. Помилкові командипредставляються у вигляді елемента, що перебуває в неробочому стані через неправильний сигнал керування або перешкоди, при цьому часто не потрібен ремонт для повернення даного елемента в робочий стан. Дерево відмов є графічним поданням причинних взаємозв’язків, отриманих у результаті простежування небезпечних ситуацій у системі у зворотному порядку, для того щоб відшукати можливі причини їх виникнення. Небезпечна ситуація в цьому випадку є кінцевою подією в дереві відмов. Існує 2 способи побудови дерева відмов: – за евристичними правилами, – за допомогою таблиць рішень. Спосіб побудови за допомогою таблиць рішень, при наявності достатньої інформації про систему й моделі окремих елементів системи, дозволяє швидко й систематично побудувати дерево відмов, яке виявляється настільки повним і деталізованим, наскільки деталізовані вихідні моделі елементів й опис системи. Крім того, цей спосіб добре програмується на ЕОМ. Створена вільно розповсюджена програма IRRAS під DOS та її комерційний варіант під WINDOWS. Такі програми просто незамінні при аналізі складних та особливо відповідальних технічних систем. Крім побудови дерева відмов, ці програми проводять розрахунок ймовірності відмов (або надійності) системи, яку аналізують. На рис. 2.3 представлене в якості приклада дерево відмов для роботи станції хлорування, яке побудоване за допомогою такої програми.
Рисунок 2.3 – Дерево відмов для роботи станції хлорування
Спосіб побудови дерева відмов за допомогою таблиць рішень полягає в наступному: – визначають перелік подій для кожного елемента на його виході (події на виході), детально визначають стан цього виходу; – подібним чином визначають набір подій на вході кожного елемента для характеристики стану на вході; – кожен елемент моделюють за допомогою таблиці рішень, яка описує, як кожне сполучення вхідних подій визначає вихідні події; елемент може мати кілька входів, але повинен мати тільки один вихід; – побудову дерева починають із пошуку рядків, що містять у колонці виходів кінцеву подію, далі розробляють знайдені рядки за допомогою таблиць рішень елементів і логічних символів – у результаті одержують дерево відмов. Маючи ймовірність і частоту виникнення первинних подій, можна, рухаючись знизу нагору, визначити ймовірність певної події.
Основною проблемою є встановлення параметрів або границь системи. Якщо система буде надмірно обмежена, то з'являється можливість одержання розрізнених, несистематизованих запобіжних заходів, тобто деякі небезпечні ситуації можуть залишитися без уваги. Але, якщо розглянута система занадто велика, то результати аналізу можуть виявитися вкрай невизначеними. Перед дослідником також стоїть питання: до якого рівня варто вести аналіз. Відповідь залежить від конкретних цілей аналізу. Загальний підхід полягає в тому, щоб виявити події, на які в даній конкретній ситуації можливо впливати за допомогою попереджуючих мір. На кінцевій стадії вивчення ризику провадиться: – підрахунок кількості витоку токсичного матеріалу й виділюваної енергії для кожного варіанта розвитку аварії; – простежування поширення токсичних продуктів, ударної хвилі або фронту пожежі, що веде до летальних наслідків; – оцінка впливу на здоров'я людей і схоронність матеріальних цінностей; – складання загальної думки про даний виробничий процес на основі порівняння з іншими видами ризику для суспільства в цілому. Приклад. Порівняємо ризик, пов'язаний з атомним реактором, і ризик, обумовлений іншими подіями, які викликані діяльністю людини (табл. 2.4). Як видно з наведених даних, ризик, пов'язаний з ядерним реактором, дуже малий, що підтверджується щодня безвідмовною роботою сотень реакторів, що знаходяться в експлуатації в усьому світі.
Таблиця 2.4 – Рівень ризику при повсякденній діяльності людини
Таким чином, системний аналіз безпеки (небезпеки) будь-яких систем і процесів дозволяє установити причинні взаємозв'язки між вихідними аварійними подіями, що відносяться до устаткування, персоналу й навколишнього середовища й призводять до аварій у системі. Одним із широко застосовуваних методів установлення причинних взаємозв'язків є побудова дерева відмов. Дерево відмов піддається якісному й кількісному аналізу. У результаті цього можливе відшукання способів усунення шкідливих впливів і перепроектування системи, її вдосконалення. Вирішується головна мета аналізу безпеки (небезпеки) – зменшення ймовірності аварій і пов’язаних з ними людських жертв, економічних втрат і порушень в навколишньому середовищі. 2.4 Контрольні питання 1 Небезпека, класифікація й виявлення небезпек. 2 Причини й наслідки небезпек. 3 Що таке ризик? Як класифікується ризик? 4 Як проводиться оцінка ступеня ризику? 5 У чому полягає концепція прийнятного ризику? 6 Як проводиться системний аналіз небезпек? Його основні етапи. 7 Які є методи виявлення послідовності небезпечних ситуацій? 8 Побудова дерева відмов, достоїнства й недоліки методу, структура дерева відмов. 9 Які блоки використовуються при побудові дерева відмов? 10 Яка інформація про технічну систему необхідна для проведення аналізу її небезпеки? 11 Охарактеризуйте елементи системи й їхні відмови. 12 Які способи використовуються для побудови дерева відмов? 13 Перелічіть заходи, що дозволяють знизити небезпеку системи.
|
|
