Более того, при определении техногенного ущерба Y^I_ab, Y_v применялись частные модели: а) источника вредного выброса; б) истечения газообразных, жидких или двухфазных ВВ; в) растекания и межсредного переноса таких веществ или распространения энергии и массы в несущей среде; г) вскипания сжиженного газа или перегретой жидкости; д) физико-химического превращения АХОВ с интенсивным образованием поражающих факторов; е) объектов воздействия этих факторов и процесса причинения им конкретного ущерба.

2.2.2а. Прогнозирование параметров истечения и распространения АХОВ. Для иллюстрации конструктивности универсального подхода к прогнозированию количества вредных выбросов и площади поражаемых ими пространств, в работе рассматривались как наиболее простые сценарии с участием механической, тепловой и электрической энергии, так - и с инертными и меняющими агрегатное состояние веществами. При этом использовались новейшие модели, исходными данными которых были координаты r(x,y,z), геометрия, термодинамические параметры и режим работы источника вредных выбросов, а также скорость U, вертикальная устойчивость несущей среды и шероховатость подстилающей поверхности, в совокупности определяющие коэффициенты дисперсионного _i и турбулентного К_i обмена.

Приоритет был отдан гауссовым моделям 1) диффузионного и 2) дисперсионного типа, учитывающим изменение S(r,t) концентрации с(r,t) за счет подпитки ВВ и его трансформации П(c) в несущей среде (для реакций первого порядка - она пропорциональна k), ее геометрию. Каждая из них получалась решением следующего дифференциального уравнения:

. (2.11)

1. Так, для =t-t₀ от начала залпового выброса М=1 [M] АХОВ из точки r расположения ОПО в ничем не ограниченную атмосферу (при t₀=0, с(=0)=0; K_i,u_i=const; П(с)=kc и S(r,t)=()(x-x^{`</sup>)(y-y<sup>`})(z-z^`), где - дельта-функция Дирака) диффузионная модель имеет следующий вид:

(2.12)

2. Вторая (дисперсионная) модель была получена из (2.11-2.12) с учетом соотношения между коэффициентами турбулентного и дисперсионно обмена: ²_i=2K_it (при K_i=const). В частности, для мгновенного выброса М [M] АХОВ в ограниченную земной поверхностью атмосферу из точечного источника с координатами r^`(x,y=0,z=z₀), и при совпадении направления ветра с осью х прямоугольной системы координат, она такова:

f(t)f_oc(t); (2.13)

, (2.14)

где f(t), f_ос(t) - функции, учитывающие трансформацию облака АХОВ за счет химических превращений в атмосфере и его оседания на землю.

В работе проиллюстрирована возможность получения из общей модели (2.12-2.14) ее частных решений для конкретных условий эксплуатации ОПО и даны способы определения необходимых для этого исходных данных. Их работоспособность подтверждена оценкой параметров опасных факторов (тепловой поток, избыточное давление, концентрация ВВ), действующих в разных точках зоны поражения, и прогнозированием изоповерхностей, границы которых определялись заданным уровнем причинения токсического ущерба персоналу ХТУ.

Например, для контура пятна заражения, показанного на рис. 2.9 и обеспечивающего 50% поражение людей без средств защиты, уравнение изоплеты имеет вид:



Рис. 2.9. Механизм зарождения и гибели пятна загрязнения

, (2.15)

где _I(х_р) - компоненты стандартного отклонения частиц ВВ; DP_кр- поглощенная персоналом критическая его доза; Ф[*] - стандартная функция Лапласа.

2.2.2б. Прогнозирование параметров трансформации и причиненного ущерба. Для априорной оценки вероятностей: Q^k,P_j,P - физико-химических превращений с появлением вторичных поражающих факторов (тепловой поток, избыточное давление…) и Q^I_ab,Q^I_l - причинения ими ущерба Y_j различным объектам, в работе использовались современные модели типа: а) «доза-эффект», б) «пробит» - Pr и в) «эрфик функции» - Prob. При этом для нужд МТР две последние из них было рекомендовано интерпретировать следующими формулами:

;

Pr(DP)=+lnD(r)+ln=a+bln[DP(r,)]; , (2.16)

где ,, и a,b - коэффициенты, характеризующие уязвимость разных объектов конкретным поражающим фактором; DP - поглощенная ими доза, которая для ингаляции вредного вещества рассчитывается по правой формуле, при известной его концентрация с(r,t) в точке r.

Рис. 2.10. Графики законов поражения типа «доза (удаление)-эффект»

Модели типа (а) изображены на рис. 2.10 в форме графиков R(DР) и R(X) (где R - риск, измеряемый одной из вероятностей Q^I_ab, Q^I_l причинения конкретного ущерба объекту, а Х - его удаленность от источника поражающего фактора). Отрезок [0,DР₁[ кривой 2 соответствует гормезису, [DР₁,DР₂[ - нейтральной реакции, [DР₂,DР₃[ - нелинейно монотонному росту ущерба, а DР₃ и более - выводу из строя объекта. Правая часть рис. 2.10 относится к отрезку ]DР₂,DР₃] этой кривой, представляя как бы его зеркальное отображение.

При этом возможность воспламенения или взрыва образовавшихся на ОПО топливовоздушных смесей и параметры вызванных этим поражающих факторов предлагалось оценивать с применением известной классификации горючих веществ и заполняемых ими объемов пространства, т.е. как это предписано новейшими официальными методиками. Расчет Pr рекомендовано проводить по приведенным там соотношениям и коэффициентам, а исходными данными для DP должны служить результаты моделирования предыдущих этапов.

2.3. МЕТОДОЛОГИЯ ПРОГРАММНО-ЦЕЛЕВОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕХНОГЕНОГО РИСКА

2.3.1. Сущность программно-целевого регулирования техногенного риска администрацией ОПО сводится к разработке целевых программ и созданию системы оперативного управления их выполнением. Каждая целевая программа представляет комплекс взаимосвязанных мероприятий, позволяющих реализовать поставленную перед системой МТР цель, например, - обеспечить надежность технологического оборудования ХТУ. Предназначение системы оперативного управления состоит в создании условий, максимально способствующих выполнению подобных программ, путем оценки реального состояния компонента ЧМС, разработки и реализация при необходимости корректирующих воздействий.

Практическая реализация ПЦРТР на ОПО предполагает решение четырех задач: а) обоснование, б) обеспечение, в) контроль, г) поддержание приемлемого (по выбранным критериям) техногенного риска. Их внедрение в систему МТР предложено осуществлять в соответствии с рекомендациями математической теории организации, интерпретирующей функционирование администрации ОПО процессом преобразования вектора входных воздействий Х в выходные Y с результативностью и издержками ресурса Т. В составе такой организации имеются эргатический (персонал Н) и технический (машина M) компоненты, обозначенные на рис. 2.11 соответственно заглавными буквами латинского алфавита и римскими цифрами.

Рис. 2.11. Модель системы МТР

Качество работы администрации конкретных ОПО будет характеризоваться определенной результативностью Е{ и издержками Т функционирования, а случайный характер данного процесса - учетом того, что входные воздействия x_k поступают с вероятностями Р(х_k), а выходные y_l - с условными P(y_l/х_k), что позволяет прогнозировать значения выбранных здесь показателей системы МТР:

(2.17)

и оптимизировать их значения. Например, - создавать структуры, преобразующие заданные входные воздействия x_k с максимальной результативностью Е{ или минимальными издержками Т. Естественно, что параметрами _kl, Р(y_l/x_k), t_kl этих задач будут свойства Ч и М.

2.3.2. Обоснование приемлемого техногенного риска. Рекомендуемым для МТР способом обоснования приемлемой меры возможности техногенных происшествий на ОПО принята ее оптимизация по критерию «минимум суммарных социально-экономических издержек» (затрат S, необходимых для предупреждения происшествий, и ущерба Y от них в случае возникновения). Оптимизируемыми параметрами вначале были частота I их непоявления и коэффициент социальной приемлемости ae=(1-I)/(1₂-I), зависящий от ее оптимального значения I, а затем - вероятность Q() возникновения на ОПО происшествий конкретного типа.

Зависимость составляющих S(I), Y(I,), S(ж), Y(ж) и суммы R=(S+Y) издержек от первых двух оптимизируемых параметров показана на рис.2.12, в предположении о нелинейности и монотонности их изменения. Так как для всех значений параметров I и ae соблюдались условия: Y'(I)<0, а S(I), S(I), Y(I), R"(I) и R"(ae)О, то значения I и ae, соответствующие минимумам суммы R, могут рекомендованы для нормирования техногенного риска ОПО. Действительно, оптимальная частота I непоявления происшествий учитывает интересы его администрации, а коэффициент ae - всей химической отрасли или общества в целом. Ведь стремление ж к нулю проявится в повышении R(ж) за счет превалирующего роста Y(ж), a по мере приближения значения данного коэффициента к другой границе ж=1; это же самое будет иметь место, но на сей раз - по причине более интенсивного роста S(ж).

Рис. 2.12. Графики зависимостей Y(I), S(I), R(I) и Y(ж), S(ж), R(ж)

Изложенный подход конкретизирован заменой частоты I вероятностью Q() возникновения конкретных происшествий и следующей аналитической аппроксимацией издержек:

S[Q()]=S₀+[S(Q)/Q]Q = S₀+C(1-Q)/Q; Y[Q()] = Y Q, (2.18)

где S₀ - доля затрат, необходимых для создания системы МТР; S(Q)/Q и Q - интенсивность требуемого приращения затрат по мере снижения вероятности Q и размеры ее уменьшения; С - параметр, пропорциональный расходам на понижение риска появления происшествий на один процент; Y - средний ущерб от возможного в конкретных ХТУ происшествия, величина которого принята независимой от вероятности возникновения.

С учетом принятых допущений, упрощенный вариант постановки и решения задачи по обоснованию приемлемых параметров техногенного риска может иметь следующий вид:

(Q)=S₀+C(1-Q)/Q+YQmin; (2.19)

В предположении о неизменности C и Y на отдельных этапах развития химических технологий, их рекомендовано оценивать по аналогам: из (2.18) и как среднее арифметическое:

(2.20)

где M[S],Q() - статистические оценки средних (без учета S₀) затрат на снижение риска аналогичных ХТУ и вероятности появления там происшествий; l, Y_j - количество их возможных типов (авария, катастрофа...) и средний социально-экономический ущерб от каждого из них.

Анализ решения (2.19) свидетельствует о необходимости дифференцированного подхода к нормированию техногенного риска, что пока игнорируется на производстве и транспорте. Работоспособность же предложенного подхода подтверждена на примере крановой перегрузки емкостей с АХОВ бригадой из двух человек. При отнесенных к семилетнему периоду статистических оценках: C=40 и Y=660 человеко-дней, оказалось, что Q()=0,246. В работе также даны подходы к структурированию издержек R(Q) и оценке стоимости одного человеко-дня, что необходимо для решению уже рассмотренной и других задач ПЦРТР.

2.3.3. Обеспечение приемлемого риска при разработке ХТУ и процессов. Системное обеспечение приемлемого для администрации ОПО техногенного риска предложено осуществлять решением задач: а) создание "безопасного" технологического оборудования, б) подбор и подготовка эксплуатирующего его персонала, в) обеспечение их "комфортными" условиями среды и г) оснащение рабочих мест ОПО необходимыми средствами защиты.

2.3.За. Обеспечение "безопасности" создаваемого оборудования. Содержание ключевых мероприятий и наиболее рациональная последовательность их реализации изображена на рис. 2.13 в виде алгоритмической модели соответствующей целевой программы, выполняемой на этапах: 1) технического проектирования отдельных агрегатов, 2) их изготовления и заводских испытаний, 3) окончательной отработки и контроля качества на головном объекте. Основная идея при этом состоит в обеспечении надежности и эргономичности техники с учетом возможных ошибок персонала и неблагоприятных внешних воздействий.

Рис. 2.13. Модель программы обеспечения "безопасности" создаваемого оборудования

Отметим пять моментов предложенной программы: всесторонность исследования опасных факторов (см. блоки 2, 18 и 27 модели), системность учета предпосылок к происшествиям (блоки 3, 15, 16 и 23), необходимость количественной оценки риска (блоки 10, 20 и 28), регламентация очередности устранения выявленных недостатков (блоки 5-7, 13-17 и 23-26) и точное определение смены этапов создания техники (блоки 10, 20 и 28).

В работе также приведены рекомендации по классификации ошибок персонала и отказов оборудования, обстоятельств их возникновения, способов выявления и предупреждения конструктивно-технологическими средствами, планомерное использование которых позволит в последующем уменьшить число предпосылок по вине технологического оборудования.

2.3.36. Организация профотбора и обучения персонала ОПО. При обосновании методов совершенствования профотбора, многократно снижающего число предпосылок к происшествиям, функции человека-оператора делились на кибернетические и метаболические. Это позволило свести задачу профотбора к выявлению у кандидатов тех, заданных профессиограммами параметров P(y_l|x_k), _kl и t_kl, которые удовлетворяют условию:

(2.21)

где - максимально возможная результативность работы создаваемой ХТУ (ЧМС).

При этом учитываемые в (2.21) обобщенные психофизиологические характеристики персонала - память, зрение, сила, выносливость, ловкость... и предъявляемые к ним требования интерпретировались лингвистическими переменными, а их оценка проводилась на универсальных шкалах: а) результативности - _kl, б) вероятности - P(y_l|x_k) и в) продолжительности - t_kl. Первая из них была показана на рис. 2.7, а две другие - в приводимой ниже таблице.

Таблица

№	Балл	Лингвистическое значение оценок переменной: на шкале вероятности на шкале продолжительности
1.		Совершенно невозможно	Бесконечно долго
2.		Практически невозможно	Почти бесконечно долго
3.	2	Допустимо, но маловероятно	Исключительно медленно
4.		Только отдаленно возможно	Очень медленно
5.	3	Необычно, но возможно	Медленно
6.		Неопределенно возможно	Неопределенно быстро
7.	4	Практически возможно	Быстро
8.		Вполне возможно	Очень быстро
9.	5	Наиболее возможно	Исключительно быстро
10.		Достоверно возможно	Почти мгновенно
11.		Абсолютно достоверно	Практически мгновенно

В работе даны рекомендации по способам задания функций принадлежности лингвистических переменных и использованию универсальных шкал - как для оценки психофизиологических свойств людей, так и для прогноза риска вызванных ими предпосылок к происшествиям. Эти рекомендации предложено применять в экспертных системах, позволяющих автоматизировать процедуру профотбора специалистов ОПО, например, - с использованием следующих реляционных правил: "Если груз - очень тяжелый, частота его подъема - средняя, удаление груза от тела при подъеме - малое, а высота подъема - незначительная, то риск предпосылки и причинения ущерба исполнителю данной работы - высокий".

Обоснование программы подготовки отобранных кандидатов осуществлялось путем уяснения трех моментов: чему, как и до каких пор учить. При поиске ответа на первый из них предложено руководствоваться результатами моделирования происшествий: теоретически учить людей нужно методам прогнозирования и недопущения нестандартных ситуаций, а практически - способам их своевременной ликвидации и снижения ущерба от происшествий. Определение рациональных способов обучения проводилось с учетом невозможности непосредственного приобретения соответствующих знаний и навыков путем натурного экспериментирования с происшествиями. Поэтому основной акцент при обучении безопасности должен делаться на семинары, деловые игры и тренажи на учебных ХТУ.

Для обоснования времени завершения подготовки персонала ОПО, использованы модели, позволяющие прогнозировать ее качество: затраты S_n(P) на обучение и результативность Е{, оцениваемую по ожидаемому от учебы снижению Y(P) среднего ущерба от происшествий. В качестве условий прекращения подготовки были предложены: а) время , после которого затраты превышают ожидаемый от нее эффект, и б) достижение заданной вероятностей безошибочных и своевременных действий обучаемых в нестандартных ситуациях - Р(t) и Р(п), зависящих от времени t или циклов n их подготовки.

Моменты прекращения обучения в каждом случае определялись по следующим зависимостям между этими вероятностями и учитываемыми ими параметрами процесса обучения:

(2.22)

(2.23)

где P₀, P - уровни начальной и предельно высокой обученности специалистов, измеряемые вероятностью ликвидации ими критических ситуаций; е, основание натурального логарифма и интенсивность приобретения необходимых навыков, определяемая приростом этой вероятности за единицу времени t обучения; N - общее число отрабатываемых обучаемыми блоков алгоритма действий; P₀,P₀ - вероятность своевременного и безошибочного выполнения H-м специалистом неосвоенного блока алгоритма и ее дополнение до единицы; P,P - подобные вероятности для уже освоенного им блока; k^ij - условные вероятности оценки инструктором действий и знаний обучаемых: правильная (i,j=1) и ошибочная (i,j=0); , q=1- - вероятность корректировки обучаемым своих действий и ее дополнение до единицы.

Определение длительности обучения по моделям «научаемости» (2.22 и 2.23) возможно путем детерминистской и стохастической (с заданной вероятностью) постановок и решения данной задачи. В первом случае, для достижения требуемой вероятности P нужно время

, (2.24)

где m, n₀ - время одного занятия с персоналом ХТУ и необходимое количество занятий.

В работе даны способы определения всех параметров, а апробация этих моделей на конкретных примерах подтвердила их адекватность и возможность применения в системе МТР.

2.3.3в. Обеспечение качества рабочей среды и учет ее влияния на техногенный риск. Необходимость создания условий, комфортных для людей и безвредных для техники ОПО, обусловлена возможностью снижения там риска происшествий - как косвенно (уменьшая ошибки персонала и отказы техники), так и непосредственно, например, исключением отравления людей парами токсичных веществ или их удушья от дефицита кислорода. При оценке вклада среды в техногенный риск руководствовались известной классификацией условий труда по его напряженности и результатами логико-лингвистического моделирования.

При этом основной акцент в МТР на ОПО был сделан как на предупреждение профзаболеваемости персонала, так и на уточнение способов оценки его безошибочности и быстродействия с учетом дискомфортных условий среды. Уточнение вероятностей появления и устранения его ошибок, а также необходимого для этого времени проводилось по формулам:

, (2.25)

где P'(y_l|x_k),(y_l|x_k) - вероятность безошибочных и своевременных действий человека и необходимое для этого время в комфортных условиях; K_Б, K_С - коэффициенты, учитывающие снижение этих параметров из-за дискомфортности и рассчитываемые следующим способом:

, (2.26)

где K_эу - используемый в эргономике коэффициент экстремальности среды; R - интегральный показатель ее влияния, определяемый по таблице или с помощью зависимости:

,(2.27)

где X_max, X_i - балльные оценки i-х факторов рабочей среды: максимальная из учитываемых (кроме самого сильнодействующего) и наиболее вероятные; - относительные длительности действия соответственно превалирующего и остальных факторов рабочей среды.

Условия рабочей среды	Класс вредности по Р2.2.2006-05.	Значение показателя G	Ожидаемое сокращение средней продолжительности жизни персонала, сутки за 1 год работы
Приемлемые Вредные 1,2 степени Вредные 3,4 степени Опасные (экстремальные)	2 3.1 - 3.2 3.3 - 3.4 4	[0 - 3,3[ [3,3 - 4,5[ [4,5 - 5,9[ [5,9 - 6,0]	[2,5 - 5[ [5 - 12,5[ [12,5 - 25[ [25 - 75]

В работе также проанализированы особенности влияния физических, химических, биологических, психофизиологических вредных факторов и приведена методика, облегчающая их учет при прогнозировании техногенного риска создаваемых ХТУ.

2.3.3г. Обеспечение персонала ХТУ средствами защиты и учет их качества. Так как не все применяемые там средства гарантированно защищают персонал от воздействия опасных и вредных факторов, то целесообразно оценивать их надежность. В работе предложено учитывать как постоянный, так и случайный характер появления подобных факторов: в первом случае безопасность людей должна обеспечиваться длительной стойкостью средства защиты, а во втором - своевременным выявлением и устранением возникшего источника.

Учет стойкости средств защиты рекомендовано проводить с помощью модели накопления повреждений, в предположении об их аддитивности и возможности аппроксимации нормальным законом, а условие поражения персонала - выражать вероятностью Q_сз() превышения наработкой (t) средства защиты его допустимого ресурса _сз. При этом решались две задачи: а) при заданной величине 1-Q_сз() и ожидаемых уровнях вредных факторов определять значение _сз, гарантирующее безотказность используемых средств защиты; б) устанавливать ресурс _сз, обеспечивающий их безотказность с заданной вероятностью 1-Q_сз().

В работе приведены математические постановки и решения каждой задачи, устанавливающие необходимый ресурс средств защиты и позволяющие использовать их для предупреждения несчастных случаев с персоналом ОПО. Их пригодность для МТР подтверждена иллюстративными расчетами. В целом же, изложенные в разд. 2.3.2-2.33 рекомендации создали предпосылки для контроля и поддержания приемлемого техногенного риска.

2.3.4. Контроль степени приемлемости техногенного риска предложено осуществлять: а) на ранних этапах разработки ХТУ - автономно, проверкой качества и взаимной совместимости компонентов соответствующих ЧМС; 6) на головном ОПО - статистической оценкой степени удовлетворения заданным требованиям к величине вероятности Q^*() происшествий. Учитывая их редкость и большую дисперсию сделанных по ним оценок q(), для повышения достоверности статистического контроля данного параметра риска, рекомендованы: а) учет не только происшествий, но и предпосылок к ним; б) интервальное оценивание q() при заданной доверительной вероятности ; в) учет в байесовских статистиках результатов моделирования в качестве априорной информации о реальном значении q() (в предположении о допустимости ее объединения со статистическими данными головного ОПО).

Идея повышение точности такого контроля (сужения доверительных границ) основана на использовании функции распределения оценки параметра потока регистрируемых событий (их среднего числа x=(t) при =1), выражаемой следующей формулой Т. Байеса:

, (2.28)

где - функция правдоподобия, составленная по зарегистрированным на головном ОПО данным о происшествиях; - априорное распределение плотности их параметра.

Входящие в эту формулу члены в последующем аппроксимировались следующими распределениями: - пуассоновским, - гамма, а - хи-квадрат, соответствующие параметры которых: , и k= 2(x+c) рассчитывались с использованием как априорных, так и статистических данных. При этих допущениях, нижняя и верхняя доверительные границы для оценки среднего количества происшествий и предпосылок к ним на головном ОПО оказались соответственно равными:

, (2.29)

где ² - случайная величина, определяемая по таблицам хи-квадрат распределения для выбранной доверительной вероятности и степени свободы, равной 2(x+с).

Доверительные пределы для оценки х, найденные по формулам (2.29) и правилам ГОСТ 11.005-74 при разных вероятностях , показаны на рис. 2.14 графиками, демонстрирующими хорошее совпадение результатов моделирования со стандартной методикой. Это подтвердило приемлемость предложенного способа повышения достоверности статистического контроля вероятности происшествий на головном ОПО, где точности оценки Q() и имеющейся априорной информации обычно невелики и, как правило, соизмеримы между собой.

Анализ полученных результатов показал, что при определении доверительных интервалов априорная информация действует подобно увеличению объема выборки фиксируемых событий на величину (с-1), одновременно как бы удлиняя время наблюдений на d единиц. Для облегчения уточненного статистического контроля степени приемлемости риска вновь созданных ХТУ на головном ОПО, в работе предложена следующая методика:

1. Определение параметров с и d априорного распределения числа происшествий: а) расчет w_пр проводится по формуле (2.4), с учетом того, что при малых , величины Q_k(t) и w_пр(t), обычно не превышающие 0,01, можно считать одинаковыми; б) дисперсия D этого параметра оценивается линеаризацией выражения (2.5), при известных дисперсиях оценок его членов.

2. Регистрация значений , и уточнение их величины с учетом априорной информации (результатов моделирования) - осуществляется по формулам:

3. Расчет допустимого (за время работы всех ХТУ головного ОПО) числа происшествий и предпосылок к ним рекомендуется проводить по формуле: , где w^*_пр(t) - параметр, определяемый из (2.4 и 2.19).

4. С помощью формул (2.29) определяется доверительный интервал [х_Н, x_В] и принимается решение о соответствии зарегистрированного на ОПО числа происшествий допустимому: если х_доп "накрывается" этим интервалом, то данное требование считается выполненным.

Помимо головного объекта в работе также содержатся рекомендации по совершенствованию статистического контроля эффективности мероприятий по снижению риска на уже эксплуатируемых ОПО, подготовленные с учетом возможности: а) такой оценки в ходе внедрения мероприятий лишь на их части, б) прекращения наблюдения за ОПО при появлении там происшествия, в) выявления эффекта принятием одной из следующих двух гипотез:

Н_О: _ПР = _ПР; Н_А: _{ПР ПР}, (2.30)

где _пр, _пр - продолжительности "средней наработки" на происшествие на ОПО с внедренными и невнедренными мероприятиями, соответственно равные 1/w_пр и--1/w_пр.

После а) аппроксимации ожидаемого прироста =_пр-_пр нормально распределенной случайной величиной с математическим ожиданием и дисперсией ², б) выделения квантилей из составленных на случай справедливости Н_о и Н_а статистик, в) приравнивания соответствующих таким квантилям выражений, может быть получена следующая формула для определения объема выборки (количества подлежащих статистическому контролю) ОПО:

, (2.31)

где z_1-, z_1- - (1-) и (1-) процентные квантили стандартной нормально распределенной случайной величины; , - ошибки 1-го и 2-го рода; Т - время наблюдения за выборкой ОПО.

Анализ полученного выражения указал на целесообразность статистического контроля эффективности не отдельно взятых мероприятий, а их комплексов, что будет сопровождаться большим значением и требовать, поэтому меньших величин T или V. Адекватность модели (2.31) проверена исследованием влияния на V вариации ее параметров и присвоением им граничных значений; тогда как работоспособность двух предложенных способов совершенствования контроля требований к допустимому риску подтверждена в работе примерами.

2.3.5. Поддержание приемлемого техногенного риска рассматривалось как конечная цель оперативного управления, осуществляемого администрацией ОПО путем реализации изложенных в разд. 2.1.3 принципов. Особое место при этом рекомендовалось уделять 1) поддержанию высокой подготовленности персонала, 2) оптимизации контрольно-профилактической работы по предупреждению и снижению повторяемости происшествий.

Предложение (1) включало две задачи: (1а) обоснование периодичности переподготовки персонала ОПО и (1б) разработка методики проведения его инструктажей по технике безопасности. Для решения задачи (1а) использована "модель утраты знаний" персоналом с экспоненциальным понижением вероятности его безошибочных и своевременных действий:

, (2.32)

где P^H, P^H₀ - текущее и начальное значения этой вероятности; , - параметры, зависящие от качества требуемых знаний и их сложности; t - время с конца обучения специалиста Н.

Данная модель позволила определить интервал (_мо=t₂-t₁) между циклами обучения специалистов ОПО и длительность его повторения (_по=t₃-t₂), которые в совокупности обеспечивают поддержание вероятности Р(t) в заданных границах Р_Н, Р_В]:

;

.(2.33)



Параметры выражений (2.33) - те же, что и у формул (2.22-2.24), а иллюстрация заданной ими динамики приобретения и утраты персоналом навыков графически представлена на рис. 2.15. Рассчитанные по этим формулам параметры рациональной цикличности его переподготовки по мерам безопасности оказались довольно правдоподобными.

Задача (1б) решалась с учетом возможности возникновения на ОПО предпосылок к техногенным происшествиям и необходимости принятия своевременных мер по их своевременному предупреждению, выявлению и исключению. Для выработки таких мер предложено руководствоваться следующими вспомогательными вопросами: 1) в чем заключается опасность конкретных работ на ХТУ, 2) появление каких событий при их проведении недопустимо, 3) почему каждое из них может произойти. Ответы на них рекомендованы принятой выше ЭЭК: опасность - в используемой там энергии; не допускать ее нежелательного и разрушительного высвобождения; вследствие ошибок людей, отказов техники и неблагоприятных воздействий извне. Задача обучения и инструктажа - научить персонал выявлять из этих предпосылок наиболее вероятные, исключать или готовиться к их появлению.

Изложенная методика проиллюстрирована примером предотвращения происшествий при перевозке АХОВ автотранспортом ОПО - следующей логикой рассуждения (рис. 2.16):

1. Опасность - в энергии: а) кинетической и потенциальной - автоцистерн и расположенных в них людей, б) химической - АХОВ, топлива и электролитов, в) электрической - аккумуляторов и генераторов, г) сжатых газов - автошин, тормозных и пусковых баллонов, д) других транспортных средств и близлежащих линий электропередач, газопроводов и трубопроводов.

Рис. 2.16. Логика и последовательность проведения инструктажа

2. Не допустимы: а) столкновения с подвижными и неподвижными объектами, б) опрокидывания автоцистерн и падения людей с них, в) проливы АХОВ на людей и грунт или воспламенения топлива и электролитов, г) короткие замыкания электрооборудования, д) взрывы или резкое падение давления в баллонах и автошинах.

3. Предпосылки: а) ошибки - превышение скорости, сокращение дистанции, выезд на встречную полосу; б) отказы - выход из строя тормозных устройств, рулевого управления, колес и светосигналов; в) нерасчетные воздействия извне - неожиданно появившиеся на дороге люди и другие предметы, резкое торможение впереди идущего транспорта или наезд встречного, гроза и дождь, разрушение дорожного покрытия и соседних строений.

Рекомендации группы (2) касались совершенствования контрольно-профилактической работы на ОПО химической отрасли путем постановки и решением следующих задач: 1. Обоснование выборки периодически проверяемых ХТУ. 2. Разработка план-графиков их обследования. 3. Оценка эффективности подготовленных при этом альтернативных мероприятий. 4. Выбор из них наиболее эффективных по принятому критерию. 5. Организация контроля за работами повышенной и особой опасности. 6. Страхование техногенного риска.

Первая задача связана с определением такого состава из т ХТУ или ОПО, инспектирование которых обеспечивает максимальную информативность обстоятельств появления зарегистрированных на них х_i() происшествий и предпосылок, а требуемые для этого затраты времени их администрации не превышают выделенных на инспектирование - TВ:

(2.34)

где r, s - коэффициенты времени изучения обстоятельств появления одного происшествия (предпосылки) и следования к i-ому объекту; d_i - его удаление; _i - булева переменная.

Вторая задача учитывала дислокацию надзорных органов химической отрасли и подведомственных им ХТУ или ОПО, а также необходимость экономии средств и времени на их обследование. В предположении о пропорциональности транспортных расходов d_ij пути следования тех групп инспекторов, которые должны посетить каждый из т запланированных объектов, могла быть найдена очередность _ij(m) их посещения, удовлетворяющая условиям:

(2.35)

а при необходимости срочного, поочередного инспектирования всех т объектов двумя группами - отыскивалась перестановка _m, обеспечивающая минимум следующего выражения:

, (2.36)

где _ij - булева переменная; ₂(_m) - длительность инспектирования второй группой последнего объекта в выбранной последовательности; T₁(_m), T₂(_m-1) - общие (с учетом возможных простоев) продолжительности обследования т объектов первой и (т-1) - второй группами.

Третья задача касалась количественной оценки эффективности мероприятий, разработанных в результате инспектирования. Ее предлагается решать как априорно (с помощью рассмотренных в разделе 2.2 методов), так и апостериорно (статистически) - с учетом рекомендаций п. 2.3.4. Для облегчения априорной оценки рекомендованы машинные алгоритмы.

Четвертая задача связана с выбором из множества W={1,2,...,k,..., m} альтернативных мероприятий их комплекса W_k, обеспечивающего максимально возможное снижение ожидаемого ущерба и требующего затрат S(W_k), не превышающих выделенные S_ВЫД(W) для этого:

 (2.37)

где - ожидаемое от внедрения мероприятий уменьшение среднего ущерба, определяемое снижением Q_K вероятностей появления происшествий и их тяжестью Y_K.

Пятая задача направлена на совершенствование контроля безопасности работ с повышенной опасностью, путем определения наборов X₁ и Х₂ контролируемых операций, обеспечивающих либо минимум вероятности Q(X₁) возникновения на ОПО происшествий и предпосылок к ним, либо минимум требуемых на пооперационный контроль затрат S(X₂):

(2.38)

где S_B() - затраты, выделенные для контроля и устранения вскрытых при этом предпосылок, а Q^*() - допустимая вероятность возникновения происшествий и предпосылок.

Для особо опасных ХТУ рассматриваемая здесь задача сводилась к выделению таких операций Х₃ и Х₄, которые подлежали бы уже не однократному, а более пристальному (двойному или тройному) контролю:

(2.39)

Шестая задача связана с перераспределением ответственности за причинение ущерба источником техногенного ОПО риска путем компенсации такого ущерба и средств З на предупреждение происшествий страховым покрытием В. При этом считалось, что страховые случаи возникают с вероятностью Q(З), а факт их обнаружения и предъявления иска на возмещение ущерба - с Р(З,К) (где К - переменная, зависящая от качества работы системы МТР на ОПО). Страховая премия П принята пропорциональной сумме возмещаемого ущерба: П=ТВ, где Т - тарифная ставка страхования, а для его возмещения использовалась стоимость С застрахованных ХТУ.

Для принятия рационального (в условиях неполной определенности и с учетом модели, показанной на рис. 2.17) решения можно использовать следующее минимаксное выражение:

И=3+ТВ+Q(3)P(3,K)min[mах (Y-В,0),0].

Рис. 2.17. Дерево решений по страхованию риска

При решении всех перечисленных задач МТР на ОПО химической отрасли предложено использовать известные математические методы и машинные алгоритмы: (2.34) - ветвей и границ (задача о рюкзаке), (2.35 и 2.36) - линейного программирования (модифицированная "задача о коммивояжере" и составления расписания для m работ на =2,3 станках), (2.37) - динамического программирования (задача распределения) и (2.38, 2.39) - градиентный метод поиска экстремума, а размеры В и Т - рассчитывать методами актуарной математики.

Основные результаты и выводы по диссертационной работе

Совокупным результатом настоящей диссертации являются теоретические основы менеджмента техногенного риска ОПО химической промышленности, включающие методологию системного прогнозирования и программно-целевого регулирования его показателей.

Методология прогнозирования содержит в себе: а) общую структуру всего данного процесса; б) аппарат формализации и моделирования условий появления техногенных происшествий и причинения ими ущерба людским, материальным и природным ресурсам; в) совокупность оригинальных моделей и методик, подтверждающих работоспособность выбранного аппарата; г) особенности применения, достоинства и недостатки каждого типа ДПСС и метода моделирования, а также вытекающие из них ограничения и области использования.

Методология ПЦРТР включает а) общую структуру регулирования техногенного риска - стратегическое планирование и оперативное управление данным процессом; б) совокупность решаемых при этом задач - обоснование, обеспечение, контроль и поддержание приемлемых для администрации ОПО показателей техногенного риска; в) метод обоснования оптимальной (по минимуму суммарных издержек) вероятности появления техногенных происшествий конкретного типа; г) способы обеспечения этого параметра при создании техники ОПО, профотборе и подготовке эксплуатирующего ее персонала, обеспечении их комфортными условиями рабочей среды и средствами защиты; д) предложения по повышению достоверности статистического контроля техногенного риска при приеме и серийной эксплуатации ОПО; е) рекомендации по поддержанию высокой обученности их персонала, оптимизации контрольно-профилактической работы надзорных органов системы МТР химической промышленности и перераспределению техногенного риска страхованием.

В целом же полученные в диссертации научные положения (концепция, модели, методы, этапы, задачи, показатели и критерии) представляют собой новое крупное научное достижение в области обеспечения производственно-экологической безопасности химически опасных объектов. Новизна основанной на этом информационной технологии состоит в системном подходе к управлению процессом обеспечения ПЭБ на базе концепции приемлемого техногенного риска, начиная от выдачи технического задания на создание ОПО и кончая утилизацией выработавшего ресурс оборудования. В этом же - ее отличие от существующей парадигмы, при которой системную безопасность еще делят и обеспечивают по частям, забывая, что она не поддается механическому редукционизму без потери своей сущности.

Внедрение в практику предложенных в работе теоретических основ МТР будет способствовать снижению аварийности и травматизма на ОПО за счет совершенствования надежности и эргономичности технологического оборудования, профпригодности и подготовленности персонала и экономного расходования средств на контрольно-профилактическую работу по предупреждению и снижению повторяемости техногенных происшествий.

Цель последующих исследований может состоять в разработке новых моделей и построении необходимых для практики экспертных систем, баз знаний и методик.

СПИСОК ОСНОВНЫХ НАУЧНЫХ ТРУДОВ

МОНОГРАФИИ, ОПУБЛИКОВАННЫЕ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ:

1. Белов П.Г. Теоретические основы обеспечения безопасности эксплуатации вооружения и военной техники. М.: МО СССР. 1988. Часть 1 - 109 с.; часть 2 - 111 с.

Белов П.Г. Теоретические основы системной инженерии безопасности. М.: ГНТП "Безопасность населения и народнохозяйственных объектов с учетом риска возникновения природных и техногенных катастроф". 1996. - 424 с.; Киев: Изд-во КМУГА. 1997. - 428 с.

Белов П.Г. Моделирование опасных процессов в техносфере. М.: Изд-во Акад. гражд. защиты МЧС. 1999. -124 с.; Киев: Изд-во КМУГА. 1999. - 124 с.

Белов П.Г. Методологические аспекты национальной безопасности России. М.: ФЦНТП «Безопасность населения и народнохозяйственных объектов с учетом риска возникновения природных и техногенных катастроф». 2001. - 300 с.

Белов П.Г. Национальная безопасность России: категории, модели, методы. М.: ФЦНТП «Безопасность населения и народнохозяйственных объектов с учетом риска возникновения природных и техногенных катастроф». 2004. - 460 с.

Белов П.Г. Методологические основы национальной безопасности России / в 2-х томах. СПб: Изд-во СПбГПУ. 2004. - 574 с.

Белов П.Г. (в соавторстве) Безопасность России. Анализ риска и проблем безопасности / Многотомное издание. Часть 1. М.: МГФ «Знание». 2006. - 640 с./54 с.

НАУЧНЫЕ И НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКИЕ СТАТЬИ:

8. Белов П.Г. Оценка и оптимизация мероприятий по повышению безопасности производственных процессов / Безопасность труда в промышленности. 1984, №2. - С. 39 - 42.

9. Белов П.Г. Возможный подход к нормированию безопасности производственных процессов / Стандарты и качество. 1984, №9. - С. 33 - 36.

10. Белов П.Г. Способ количественной оценки безопасности производственных процессов / Безопасность труда в промышленности. 1985, №2. - С. 37 - 39.

11. Белов П.Г. Обеспечение безопасности производственных процессов при их создании / Вестник машиностроения. 1985, №7. - С. 79 - 81.

12. Белов П.Г. О программированном управлении безопасностью производственных процессов / Стандарты и качество. 1986, №5. - С. 56 - 59.

13. Белов П.Г. Методологические основы безопасности труда / Безопасность труда в промышленности. 1987, №7. - С. 52 - 55.

14. Белов П.Г. Безопасность работ гарантируется, если.../ Стандарты и качество. 1992, №1. - С. 51 - 55.

15. Белов П.Г. Системная инженерия безопасности: методологические основы / Проблемы безопасности при чрезвычайных ситуациях. 1993, №8. - С. 49 - 65.

16. Белов П.Г. Инженерия и экономика безопасности производственных процессов / Приборы и системы управления. 1993, №10. - С. 14 - 16.

17. Белов П.Г. Системный подход к прогнозированию техногенного риска / Проблемы безопасности при чрезвычайных ситуациях. 1994, №4. - С. 36 - 48.

18. Белов П.Г. Прогнозирование техногенного риска: системный подход / Химическая промышленность. 1994, №5. - С. 45 - 52.

19. Белов П.Г. Безопасность экологическая или производственно-экологическая? / Химическая промышленность. 1994, №6. - С. 70 - 76.

20. Белов П.Г. Принципы системного обеспечения безопасности населения / Проблемы безопасности при чрезвычайных ситуациях. 1995, №4. - С. 22 - 35.

21. Белов П.Г. Концепция программно-целевого обеспечения производственно-экологической безопасности / Безопасность труда в промышленности. 1995. №8. С. 36 - 38.

22. Белов П.Г. Закон нуждается в переработке / Безопасность труда в промышленности. 1996, №11. - С. 57 - 58.

23. Белов П.Г. Сущность, принципы и методы регулирования техногенного риска / Управление риском. 1998, №4. - С. 14 - 19.

24. Белов П.Г. Смысл, категории и методы национальной безопасности / Управление риском. 1999, №1. - С. 40 - 45.

25. Белов П.Г. Особенности страхования от техногенного риска / Управление риском. 1999, №2. - С. 17 - 22.

26. Белов П.Г. Страхование техногенного риска / Безопасность труда в промышленности. 2000, №5. - С. 45 - 48.

27. Белов П.Г. Методологические основы производственно-экологической безопасности / Экология и промышленность России. 2000, №9. - С. 4 - 9.

28. Белов П.Г., Гражданкин А.И. Экспертная система оценки техногенного риска опасных производственных объектов / Безопасность труда в промышленности. 2000, №11. С. 6 - 10.

29. Белов П.Г. Проблемы безопасности: образовательный аспект» / Проблемы безопасности при чрезвычайных ситуациях. 2002, №5. - C. 105 - 117.

30. Белов П.Г. О стратегических рисках и их роли в обеспечении национальной безопасности / Управление риском. 2003, №3. - С. 18 - 24.

31. Белов П.Г., Гражданкин А.И., Махутов Н.А. Стандартизация и регламентация в сфере безопасности: проблемы и решения / Стандарты и качество. 2004, №2. - С. 26 - 33.

32. Белов П.Г. Менеджмент техногенного риска в химической промышленности: категории, принципы, методы / Химическая промышленность. 2004, №5. - С. 266 - 272.

33. Белов П.Г., Гражданкин А.И. Менеджмент техногенного риска: категории, принципы, методы / Стандарты и качество. 2004, №7. - С. 36 - 41.

34. Белов П.Г., Гражданкин А.И., Лисанов М.В., Можаев И.Л., Печеркин А.С., Пчельников А.В. Основные принципы оценивания и нормирования приемлемости техногенного риска / Безопасность труда в промышленности. 2004, №8. - С. 45 - 50.