Качественный и количественный анализ опасностей

Качественный анализ применяется при идентификации опасностей с целью выявления их основных источников и основных характеристик. В ходе такого анализа выявляется источник повышенной опасности. И нет при этом несущественной опасности.

Качественную идентификацию опасностей следует проводить на основе системного анализа, где под системой понимается, целостное множество (совокупность) элементов (объектов), которые связаны между собой таким образом, что достигается изначально поставленная цель. Системы бывают: простые, сложные и смешанные.

При этом признаком смешанности является структурированность объекта, полная взаимосвязанность частей, составляющих систему. И подчиненность организации всей системы поставленной цели.

Вся система, как правило, может быть разбита на составляющие элементы (подсистемы первого уровня), которые в свою очередь могут быть разделены на подсистемы второго уровня и т. д. (рис. 2.5).

Любая система, таким образом, может быть разбита на подсистемы разного уровня с соблюдением иерархической структуры построения.

Целью системного анализа в БЖД является выявление причин, влияющих на появление нежелательных событий (несчастных случаев, аварий, катастроф, пожаров и т. п.) и разработка превентивных мер, снижающих вероятность их появления.

Принципы построения объектов причинно-следственного анализа (дерево отказов, дерево происшествий и т. д.) изложены в специальной литературе [1, 2, 3, 4, 5, 6,], по которой читатели должны изучить технологию этого процесса более подробно.

Количественная оценка опасностей включает в себя определение вероятности проявления нежелательных событий, вызванных этой опасностью за определенный промежуток времени.

В качестве критерия количественной оценки опасности принято понятие «риск».

При анализе технических систем широко используется понятие надежности.

Надежность – свойство объекта выполнять и сохранять во времени заданные ему функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, ремонтов, хранения и транспортирования.

Надежность является внутренним свойством объекта. Оно проявляется во взаимодействии этого объекта с другими объектами внутри технической системы, а также с внешней средой, являющейся объектом, с которым взаимодействует сама техническая система в соответствии с ее назначением. Это свойство определяет эффективность функционирования технической системы во времени через свои показатели. Являясь комплексным свойством, надежность объекта (в зависимости от его назначения и условий эксплуатации) оценивается через показатели частных свойств – безотказности, долговечности, ремонтопригодности и сохраняемости – в отдельности или в определенном сочетании.

При анализе опасности технической системы, характеристики ее надежности не дают исчерпывающей информации. Необходимо провести анализ возможных последствий отказов технической системы в смысле ущерба, наносимого оборудованию и последствий для людей, находящихся вблизи него. Таким образом, расширение анализа надежности, включение в него ожидаемую частоту их проявления, а также ущерб, вызываемый потерями оборудования и человеческими жертвами, наиболее корректным будет представить в виде понятия «Риск».

Таким образом, риск – количественная мера опасности, определяемая частотой ее реализации, представляющая отношение числа неблагоприятных последствий к их возможному количеству за определенный промежуток времени.

Математически риск может быть представлен в виде формулы:

,

где – вероятное число оцениваемых нежелательных событий за определенный период времени (год и т. д.), - общее возможное количество негативных событий за тот же период времени.

Если произошли n нежелательных несовместных событий А_i (события являются несовместными, если их наступление при одном и том же испытании невозможно), вероятность каждого из которых равна Р (А_i), то риск R их суммарного проявления можно определить по формуле:

(2.2)

В том случае, если необходимо учесть ущерб от нежелательного события, риск определяется по формуле:

(2.3)

где Р(А) – вероятность возникновения нежелательного события А за определенный период времени;

U – ущерб от нежелательного события А.

Вероятность возникновения нежелательного события можно определить с помощью дерева происшествия.

Если главное событие вызывается несовместными предпосылками А_i, объединенными логическим знаком «И», то общая вероятность его проявления может быть определена по формуле:

(2.4)

где Р(А_i) – вероятность проявления А_i события – предпосылки.

Если главное событие вызывается m событиями – предпосылками, объединенными логическим знаком «ИЛИ», вероятность его проявления определяется:

(2.5)

Методика изучения риска

Изучение риска проводится в три стадии.

Первая стадия: предварительный анализ опасностей.

Риск чаще всего связан с бесконтрольным освобождением энергии или утечками токсических веществ (факторы мгновенного действия). Обычно одни отделения предприятия представляют большую опасность, чем другие, поэтому в самом начале анализа следует разбить предприятие, для того чтобы выявить такие участки производства или его компоненты, которые являются вероятными источниками бесконтрольных утечек. Поэтому первым шагом будет:

Выявление источников опасности (например, возможны ли утечки ядовитых веществ, взрывы, пожары и т. д.?);

Определение частей системы (подсистем), которые могут вызвать эти опасные состояния (химические реакторы, емкости и хранилища, энергетические установки и др.)

Средствами к достижению понимания опасностей в системе являются инженерный анализ и детальное рассмотрение окружающей среды, процесса работы и самого оборудования. При этом очень важно знание степени токсичности, правил безопасности, взрывоопасных условий, прохождения реакций, коррозионных процессов, условий возгораемости и т. д.

Обычно необходимы определенные ограничения на анализтехнических систем и окружающей среды (например, нерационально в деталях изучать параметры риска, связанного с разрушением механизма или устройства в результате авиакатастрофы, т. к. это редкое явление, однако нужно предусматривать защиту от таких редких явлений при анализе ядерных электростанций, т. к. это влечет за собой большое количество жертв). Поэтому необходим следующий шаг.

Введение ограничений на анализ риска (например, нужно решить, будет ли он включать детальное изучение риска в результате диверсий, войны, ошибок людей, поражения молнией, землетрясений и т. д.).

Таким образом, целью первой стадии анализа риска является определение системы и выявление в общих чертах потенциальных опасностей.

Опасности после их выявления, характеризуются в соответствии с вызываемыми ими последствиями.

Характеристика производится в соответствии с категориями критичности:

· 1-я категория – пренебрежимые эффекты;

· 2-я категория – граничные эффекты;

· 3-я категория – критические ситуации;

· 4-я категория – катастрофические последствия.

В дальнейшем необходимо наметить предупредительные меры (если такое возможно) для исключения опасностей 4-й категории (3-й, 2-й) или вообще понижение класса опасности. Возможные решения, которые следует рассмотреть, представляются в виде алгоритма, называемого деревом решений для анализа опасностей (см. рис. 2.5).

После этого можно принять необходимые решения по внесению исправлений в проект в целом или изменить конструкцию оборудования, изменить цели и функции, выявить нештатные действия, ограничив их использованием предохранительных и предупредительных устройств.

Рекомендуемые защитные меры предназначаются для исключения или ограничения выявленных опасных состояний и (или) потенциальных аварий; рекомендуемые превентивные меры должны включать особые требования к элементам конструкции, введение защитных приспособлений, повышение надежности введение специальных процедур и инструкций для персонала.

Следует регистрировать вновь введенные превентивные защитные устройства и следить за составом остальных действующих превентивных мероприятий.

Таким образом, предварительный анализ опасности представляет собой первую попытку оценить оборудование технической системы и отдельные события, которые могут привести к возникновению опасностей, которые приняты и выполняются на начальном этапе разработки системы.

Вторая стадия: выявление последовательности развития опасных ситуаций.

Вторая стадия: начинается после того, как определена конфигурация системы и завершен предварительный анализ опасностей. Дальнейшее исследование производят с помощью двух основных аналитических методов:

· построения дерева событий;

· построения дерева отказов.

Таким образом, вторая стадия заканчивается определением всех возможных вариантов отказов в системе с нахождением значений вероятности для этих вариантов (сценариев).

Третья стадия: анализ последствий.

При анализе последствий используются данные, полученные на стадии предварительной оценки опасности и на стадии выявления последовательности формирования опасных ситуаций.