Ноксология/Моделирование опасных процессов

Энергоэнтропийная концепция опасностей

1. Производственная деятельность потенциально опасна, так как связана с проведением технологических процессов, а последние — с энергопотреблением (выработкой, хранением, преобразованием механической, электрической, химической, ядерной и другой энергии).
2. Опасность проявляется в результате несанкционированного либо неуправляемого выхода энергии, накопленной в оборудовании и/или вредных веществах, непосредственно в самих работающих, во внешней относительно людей и техники среде.
3. Такой внезапный выход энергии может сопровождаться происшествиями с гибелью или травмированием людей, повреждениями оборудования или объектов окружающей их природной среды.
4. Происшествиям предшествуют цепи предпосылок, приводящие к потере управления технологическим процессом, нежелательному выбросу используемых в нем энергии или вредных веществ, их воздействию на людей, оборудование и окружающую среду.
5. Звеньями причинной цепи происшествия являются ошибочные и несанкционированные действия персонала, неисправности и отказы техники, а также нерасчетные воздействия на них извне.

Особенности моделирования опасных процессов

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 формализации и моделировании опасных процессов, рекомендуется придерживаться ряда правил, главные из которых состоят в обеспеченности такого исследования необходимой информацией и рациональности ее использования.

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.

Методика прогнозирования происшествий

Модель "дерево происшествия"

Семантическая модель в форме дерева происшествия обычно включает одно головное событие, которое соединяется с помощью конкретных логических условий с промежуточными и исходными предпосылками, обусловившими в совокупности его появление. Головное событие такого «дерева» представляет собой исследуемую аварию, несчастный случай или катастрофу, а его «ветвями» служат наборы соответствующих предпосылок – их причинные цепи. «Листья» же дерева происшествия – исходные события-предпосылки (ошибки, отказы и неблагоприятные внешние воздействия), дальнейшая детализация которых нецелесообразна.

Процесс появления конкретного происшествия интерпретируется данной моделью как прохождение некоторого сигнала от каких-либо исходных предпосылок, инициирующих причинную цепь (служащих истоками такого сигнала), к головному событию, являющемуся его стоком. В качестве промежуточных состояний рассматриваемого дерева применяются предпосылки верхнего и последующих уровней, а узлов-регуляторов потока – логические условия сложения – «или» и перемножения – «и», используемые в булевой алгебре.

Модель "дерево событий"

Подобно дереву происшествия, дерево событий – его исходов также имеет одно событие, называемое центральным, и несколько исходящих из него ветвей. В качестве центрального события всегда рассматривается какое-либо происшествие (чаще всего – головное событие соответствующего дерева), а ветвей – сценарии причинения ущерба различным ресурсам, отличающиеся по условиям нежелательного высвобождения, распространения, трансформации и воздействия на них потоков энергии и вещества, высвободившихся в результате происшествия.

В отличие от дерева происшествия, дерево событий – его возможных разрушительных исходов не имеет логических узлов «и» и «или». В сущности, данная семантическая модель представляет собой вероятностный граф (многоярусное дерево решений), построенное таким образом, что сумма вероятностей каждого разветвления должна составлять единицу. Иначе говоря, все события каждого уровня должны образовывать полную группу независимых событий.

Методика прогнозирования происшествий

Общая процедура моделирования и априорной количественной оценки среднего ущерба от техногенных происшествий с помощью диаграмм причинно-следственных связей типа «дерево» обычно включает совокупность итераций, каждая из которых состоит из следующих этапов:

1. выбор опасного процесса и уточнение цели его моделирования - определение состава и структуры человеко-машинной системы, используемой на производстве и транспорте, а также уточнение характера взаимодействия ее компонентов между собой и окружающей их средой;
2. построение моделей типа «дерево происшествия» и «дерево событий – его исходов» - для выявления причинно-следственных связей между событиями диаграмм типа «дерево», следует руководствоваться принятыми в формальной логике методами: единственного сходства, единственного различия и их комбинацией, а также методами остатков и сопутствующих изменений;
3. проведение качественного анализа моделируемого процесса - выявление закономерностей возникновения и снижения ущерба от происшествий
4. количественная оценка техногенного риска (величины среднего ущерба), ожидаемого при осуществлении исследуемого процесса -характеризует вероятность или ожидаемое число наступлений головного события на некотором интервале времени ;
5. обоснование мероприятий по снижению техногенного риска - возникает в тех случаях, когда априорная оценка величины техногенного риска приводит к результатам, не удовлетворяющим требованиям к безопасности проведения производственных или перевозочных процессов. Например, ожидаемые вероятности возникновения происшествий или ущерб от них превышают максимально допустимые значения, что требует принятия мер по снижению соответствующего риска.

Выбор мероприятий лучше всего проводить с учетом значимости или критичности соответствующих событий-предпосылок дерева происшествия.Очевидно, что самыми предпочтительными будут те мероприятия, которые соответствуют:

• наибольшему (при заданных затратах) снижению либо вероятности головного события дерева происшествия, либо среднего ущерба от вызванных им наиболее разрушительных вариантов высвобождения энергозапаса;
• наименьшим затратам на внедрение мероприятий с целью получения требуемого от них эффекта (снижения техногенного риска до приемлемого уровня).

На практике одновременно приходиться иметь дело с несколькими организационно-техническими мероприятиями и большим количеством образуемых ими альтернативных сочетаний. Самым лучшим, в данном случае, является моделирование происшествий, в том числе и с помощью диаграмм типа «дерево»

Goodwihne 15:29, 5 ноября 2011 (UTC)