Топоров А.А. Критерий для оценки допустимого техногенного риска технологических комплексов

	Донецкий национальный технический университет Кафедра “Машины и аппараты химических производств”

Вернуться к списку публикаций Прогрессивные технологии и системы машиностроения: Международный сборник научных трудов.-Донецк, 2002. Критерий для оценки допустимого техногенного риска технологических комплексов Чубенко А. В., Топоров А.А., Гурнак А. Я., Романенко Е.П., Семеренко С.В. (ДонНТУ, г. Донецк, Украина, ОАО "Авдеевский КХЗ", г. Авдеевка, Украина *) The integrative quantitative index is proposed for evaluation of technogenik risk of technological units До настоящего времени в Украине не существует, к сожалению, общепринятых методик оценки допустимого техногенного риска (R доп) для технологических комплексов (ТК). Рекомендуемые государственными органами (МЧС Украины, Госкомохраны труда, Гостехнадзором и др.) методики носят фрагментарный характер и не позволяют в полном объеме решать важные практические задачи, например, при подготовке паспортов безопасности на потенциально опасные объекты (ПОО), заключении договоров страхования, обеспечении безопасных условий труда для работников, охране природной среды и др.[1]. Изложенные в них методы оценки техногенных рисков (например, "потоковые графы", "деревья происшествий", "деревья событий " и т.п.) имеют существенные недостатки для практики современного производства. Во-первых, они трудоемки и требуют высокой квалификации исполнителей. Во-вторых, для их реализации необходимы многочисленные количественные данные. Кроме того, в них часто путается понятие техногенного риска (ТР) и понятие вероятности риска, четко не прописаны стадии изучения ТР и др. Указанные недостатки являются непосредственной причиной того, что эти методы не находят широкого применения на практике. При анализе научных публикаций очевидны различные подходы к разрешению проблемы. Например, через систему экспертных оценок ТР ТК, [2,3] вычислительным ядром которой являются имитационные модели процессов возникновения происшествий в человеке - машинных системах. Такое моделирование менее чувствительно к неточности и нечеткости исходных данных, дает возможность одновременно учитывать десятки разрозненных параметров. Сама экспертная система оценки позволяет снизить квалификационный уровень пользователя и уменьшить трудоемкость выполняемых оценочных работ. Недостатки, присущие этой системе оценок, достаточно полно изложены в [3]. Их, как "субъективное измерение", необходимо учитывать в разумных пределах. Предлагается в качестве оценочного показателя-применение интегрированного количественного критерия (ИК) эффективности мероприятий, направленных на уменьшение ТР через повышение надежности ТК [4]. На сегодня однозначно признано, что практическим инструментом исследования уровней опасностей ТК является анализ и количественная оценка ТР этих комплексов. Сущность анализа ТР ТК состоит в построении всевозможных (не противоречащих законам природы) сценариев (моделей) возникновения и развития аварий, обусловленных ними чрезвычайных ситуаций (ЧС), а также в оценке частоты и масштабов ущерба при возможной реализации каждой из этих моделей для конкретного ТК. Логика построения анализа может быть следующей: энергоэнтропийная концепция и принцип неопределенности сложных систем Л.Заде [2,5,6]; качественный анализ (анализ значимости и критичности событий), применимость критериев значимости; количественная оценка. Отметим, что с позиций системного подхода к очень сложной системе "человек-машина- среда" необходимо учитывать, что риск возникновения аварий и катастроф, опасных ситуаций на производстве, в отношениях между людьми при всем своем явном различии может иметь единую методологию стратегической оценки-интегрированный количественный критерий (ИК). Адаптация ИК в условиях неопределенности на стадии принятия стратегических решений позволит проводить: -сравнение уровней рисков от любых факторов; -распределение ресурсов (материальных, финансовых, демографических и т.п.) на те системы, где можно достичь самого высокого уровня снижения риска; -выбор наиболее выгодного (экономического, технического и др.) сценария. При разработке методологии допустимого ТР ТК необходимо учитывать четыре главных модуля, которые характеризуют основные компоненты оценки риска: -значимость риска на основе восприятия; -значимость ущерба; -неопределенность и случайность; -значимость риска на основе расчетов. Значимость риска на основе восприятия, в свою очередь, содержит такие базовые составляющие, как затраты, а также социальные, политические и др. последствия этого риска. Значимость ущерба (оценка ущерба) основана на знании источников риска и времени его экспозиции. При установленных критериях оценки и вероятности возможно определение приоритета риска и значение фактора (рецептора) регулирования и возмещения величины ущерба. Неопределенность в данном случае приводит к неопределенности последствий, а случайность приводит к тому, что в одинаковых (сходных) условиях одно и тоже событие происходит неодинаково. Это определяет невозможность однозначного предвидения наступления предполагаемого результата, поэтому имеет большое значение определение уровня ТР на основе расчетов. Такой подход дает возможность при помощи современного методологического аппарата идентифицировать, определять и рассчитывать ТР ТК, и, соответственно, управлять техногенной безопасностью как системы ТК, так и отдельного человека и среды обитания. Теоретическое обоснование ИК ТР ТК сводится к следующему. Известно [2], что под ТР понимают не величину вероятности наступления происшествия в системе ТК (поломка, авария, несчастный случай), а произведение частоты нештатного события (р) и ущерба от него (U), другими словами: ТК изначально [6] обладает способностью, в случае аварийной ситуации, причинить некоторый ущерб U0 с вероятностью ро . Управленческое решение, направленное на реализацию профилактических и защитных мероприятий может обеспечить снижение ожидаемого ущерба до величины UN , а также снижение вероятности возникновения этого ущерба до величины рN , т. е. нормировать до Rдоп. На практике это сводится к выбору рациональных методов и средств снижения размеров ожидаемого ущерба и вероятности возникновения аварийной ситуации при наименьших затратах. Основной трудностью при этом будет невозможность построить сколько-нибудь непрерывную зависимость размеров ожидаемого ущерба и вероятности возникновения аварий от затрат, направляемых на их снижение. Кроме того, с позиции повышения надежности, необходимо сравнить эффективность различных мероприятий за весь оцениваемый срок функционирования ТК. С другой стороны реализация профилактических и защитных мероприятий будет изменять математическое ожидание ущерба (М), равное произведению вероятности аварии (р) и суммы ожидаемого ущерба (U). По определению [2] это будет количественная величина ТР ТК - М= рU. За весь срок службы ТК накопленное математическое ожидание ущерба составит [4]: где t- номер шага расчета (t=0, 1 ,2,. . .,Т), Т - горизонт расчета. В качестве t принимаются номера периодов, на которые разбивается рассматриваемый срок функционирования ТК, а Т - приравнивается к количеству таких равных по времени периодов; Е - ставка дисконтирования (позволяет получить текущую оценку возможного будущего ущерба при реализации техногенного риска); pt - вероятность возникновения аварийной ситуации в t - м году; U t - ожидаемый ущерб от аварии. Как отмечено в [2,6,7] и других научных публикациях ,- pt U t будет ожидаемым техногенным риском для ТК, следовательно, р U может быть взят за уровень допустимого техногенного риска (Rдоп). На Rдоп можно влиять внедрением более безопасных технологий, развитием спасательных и аварийных служб, повышением культуры производства и т. д. Риск, не поддающийся снижению с помощью доступных приемов, можно исключить через страхование. В этом случае Rдоп ТК будет определять ставку страховой премии при стопроцентном страховом покрытии ожидаемого ущерба. Необходимо отметить, что расчеты RДОП для технологического комплекса носят оценочный характер и будут отличаться от реальных сумм ущерба при полномасштабных авариях, а параметр р U из оценочного (на момент принятия управленческого решения) превратится в последующем в реальные затраты. Эти затраты вынужденная плата за уровень допустимого техногенного риска при текущем состоянии науки, технологии, культуры производства и других факторов. Следовательно, в показатель Rдоп необходимо ввести дополнительный множитель аt ,учитывающий долю ожидаемого ущерба, покрываемую страховкой. За весь срок функционирования ТК затраты (Z) будут определяться выражением [4]: С учётом изложенного можно сформулировать интегрированный количественный критерий (ИК) как показатель Rдоп для ТК: Данная формула учитывает достаточно сложные взаимосвязи между ее членами. Важно понимать, что критерий R ик учитывает только затраты на обеспечение надежности ТК, не оценивая его экономическую эффективность. Оперируя этим критерием при определении допустимого ТР ТК необходимо учитывать вред от потенциально опасных технологий и процессов в сравнении с пользой, которую они приносят. Не следует вместе с тем и сильно повышать требования. Допустимый техногенный риск должен быть на уровне риска, который добровольно допускается людьми в повседневном существовании как добровольный для себя риск. В целом, мировая практика в теории риска пользуется принципом Алара: "Любой риск должен быть снижен настолько, насколько это практически достижимо или же до уровня, который настолько низок, насколько это разумно достижимо". В предложенном интегрированном количественном критерии возможна достоверная оценка ТР ТК, точные и достоверные расчеты и величины. Они должны базироваться на существующих нормах и расценках, правилах страхования и т. п. Сама вероятность возникновения аварийных ситуаций и причинения ущерба может быть определена исходя из имеющихся на предприятии статистических данных по аварийности, либо на основе публикаций по авариям на аналогичных ТК. Шкалой для измерения величины ущерба могут служить не только денежные, а и относительные единицы, принимающие значения из интервала 0...1. Для этого можно измерять финансовый ущерб в долях, от общего объема имеющихся на предприятии активов [8,9]. Применение предлагаемого критерия должно иметь практическую пользу при управлении техногенным риском на ПОО и других промышленных предприятиях. Список литературы: 1. Про захист населения і території від надзвичайних ситуацій техногенного та природного характеру. Закон України. 8 червня 2000.- № 1089. 2. Гражданкин А. И., Белов П. Г. Экспертная система оценки техногенного риска опасных производственных объектов // Безопасность труда в промышленности. -2000.-№ П.- с. 6-9. 3. Перегудов Ф. И., Тарасенко Ф. П. Введение в системный анализ: Учеб. Пособие для вузов.- М.: Высш. шк., 1989.- 367с. 4. Клейменов А. В., Гендель Г,Л. Критерий эффективности мероприятий, повышающий надежность производственного объекта // Безопасность жизнедеятельности.- 2002.- № 2.- с.10- 12. 5. Хенли Э. Дж., Кумамото X. Надежность технических систем и оценка риска: Пер. с анг.- М.: Машиностроение, 1984. -528с. 6. Откидач В. В., Темнохуд В. А., Мартовицкий В. Д. Энтропо-энергетическая концепция природы риска системы "человек-производство-среда" //Технополис.- 2002.- № 1.- с. 26-27. 7. Елохин А.Н., Лебедев А. В. Методическое и программное обеспечение анализа риска аварий на предприятиях нефтяной промышленности //Безопасность жизнедеятельности.- 2002.- № 2.- с. 7- 9. 8. Омельченко И. П., Козунко Д. Б. Управление рисками производственно-хозяйственной деятельности в условиях неопределенности на стадии принятия стратегических решений // Вестник машиностроения.- 1999.- № 5.- с.40- 45. 9. Пфанцгаль И. Теория измерений.- М.: Мир, 1976.- 220с. Вернуться к списку публикаций
ДонНТУ >> Портал магистров

Донецкий национальный технический
университет

Кафедра “Машины и аппараты химических
производств”

Вернуться к списку публикаций
Прогрессивные технологии и системы машиностроения: Международный сборник научных трудов.-Донецк, 2002.

Критерий для оценки допустимого техногенного риска технологических комплексов

Чубенко А. В., Топоров А.А., Гурнак А. Я., Романенко Е.П.*, Семеренко С.В.*
(ДонНТУ, г. Донецк, Украина, ОАО "Авдеевский КХЗ", г. Авдеевка, Украина *)

The integrative quantitative index is proposed for evaluation of technogenik risk of technological units

До настоящего времени в Украине не существует, к сожалению, общепринятых методик оценки допустимого техногенного риска (R доп) для технологических комплексов (ТК). Рекомендуемые государственными органами (МЧС Украины, Госкомохраны труда, Гостехнадзором и др.) методики носят фрагментарный характер и не позволяют в полном объеме решать важные практические задачи, например, при подготовке паспортов безопасности на потенциально опасные объекты (ПОО), заключении договоров страхования, обеспечении безопасных условий труда для работников, охране природной среды и др.[1].

Изложенные в них методы оценки техногенных рисков (например, "потоковые графы", "деревья происшествий", "деревья событий " и т.п.) имеют существенные недостатки для практики современного производства. Во-первых, они трудоемки и требуют высокой квалификации исполнителей. Во-вторых, для их реализации необходимы многочисленные количественные данные. Кроме того, в них часто путается понятие техногенного риска (ТР) и понятие вероятности риска, четко не прописаны стадии изучения ТР и др. Указанные недостатки являются непосредственной причиной того, что эти методы не находят широкого применения на практике.

При анализе научных публикаций очевидны различные подходы к разрешению проблемы. Например, через систему экспертных оценок ТР ТК, [2,3] вычислительным ядром которой являются имитационные модели процессов возникновения происшествий в человеке - машинных системах. Такое моделирование менее чувствительно к неточности и нечеткости исходных данных, дает возможность одновременно учитывать десятки разрозненных параметров. Сама экспертная система оценки позволяет снизить квалификационный уровень пользователя и уменьшить трудоемкость выполняемых оценочных работ. Недостатки, присущие этой системе оценок, достаточно полно изложены в [3]. Их, как "субъективное измерение", необходимо учитывать в разумных пределах.

Предлагается в качестве оценочного показателя-применение интегрированного количественного критерия (ИК) эффективности мероприятий, направленных на уменьшение ТР через повышение надежности ТК [4].

На сегодня однозначно признано, что практическим инструментом исследования уровней опасностей ТК является анализ и количественная оценка ТР этих комплексов. Сущность анализа ТР ТК состоит в построении всевозможных (не противоречащих законам природы) сценариев (моделей) возникновения и развития аварий, обусловленных ними чрезвычайных ситуаций (ЧС), а также в оценке частоты и масштабов ущерба при возможной реализации каждой из этих моделей для конкретного ТК. Логика построения анализа может быть следующей: энергоэнтропийная концепция и принцип неопределенности сложных систем Л.Заде [2,5,6]; качественный анализ (анализ значимости и критичности событий), применимость критериев значимости; количественная оценка.

Отметим, что с позиций системного подхода к очень сложной системе "человек-машина- среда" необходимо учитывать, что риск возникновения аварий и катастроф, опасных ситуаций на производстве, в отношениях между людьми при всем своем явном различии может иметь единую методологию стратегической оценки-интегрированный количественный критерий (ИК).

Адаптация ИК в условиях неопределенности на стадии принятия стратегических решений позволит проводить:
-сравнение уровней рисков от любых факторов;
-распределение ресурсов (материальных, финансовых, демографических и т.п.) на те системы, где можно достичь самого высокого уровня снижения риска;
-выбор наиболее выгодного (экономического, технического и др.) сценария.

При разработке методологии допустимого ТР ТК необходимо учитывать четыре главных модуля, которые характеризуют основные компоненты оценки риска:
-значимость риска на основе восприятия;
-значимость ущерба;
-неопределенность и случайность;
-значимость риска на основе расчетов.

Значимость риска на основе восприятия, в свою очередь, содержит такие базовые составляющие, как затраты, а также социальные, политические и др. последствия этого риска. Значимость ущерба (оценка ущерба) основана на знании источников риска и времени его экспозиции. При установленных критериях оценки и вероятности возможно определение приоритета риска и значение фактора (рецептора) регулирования и возмещения величины ущерба.

Неопределенность в данном случае приводит к неопределенности последствий, а случайность приводит к тому, что в одинаковых (сходных) условиях одно и тоже событие происходит неодинаково. Это определяет невозможность однозначного предвидения наступления предполагаемого результата, поэтому имеет большое значение определение уровня ТР на основе расчетов. Такой подход дает возможность при помощи современного методологического аппарата идентифицировать, определять и рассчитывать ТР ТК, и, соответственно, управлять техногенной безопасностью как системы ТК, так и отдельного человека и среды обитания.

Теоретическое обоснование ИК ТР ТК сводится к следующему. Известно [2], что под ТР понимают не величину вероятности наступления происшествия в системе ТК (поломка, авария, несчастный случай), а произведение частоты нештатного события (р) и ущерба от него (U), другими словами: ТК изначально [6] обладает способностью, в случае аварийной ситуации, причинить некоторый ущерб U0 с вероятностью ро . Управленческое решение, направленное на реализацию профилактических и защитных мероприятий может обеспечить снижение ожидаемого ущерба до величины UN , а также снижение вероятности возникновения этого ущерба до величины рN , т. е. нормировать до Rдоп. На практике это сводится к выбору рациональных методов и средств снижения размеров ожидаемого ущерба и вероятности возникновения аварийной ситуации при наименьших затратах. Основной трудностью при этом будет невозможность построить сколько-нибудь непрерывную зависимость размеров ожидаемого ущерба и вероятности возникновения аварий от затрат, направляемых на их снижение. Кроме того, с позиции повышения надежности, необходимо сравнить эффективность различных мероприятий за весь оцениваемый срок функционирования ТК.

С другой стороны реализация профилактических и защитных мероприятий будет изменять математическое ожидание ущерба (М), равное произведению вероятности аварии (р) и суммы ожидаемого ущерба (U). По определению [2] это будет количественная величина ТР ТК - М= рU. За весь срок службы ТК накопленное математическое ожидание ущерба составит [4]:

где t- номер шага расчета (t=0, 1 ,2,. . .,Т), Т - горизонт расчета. В качестве t принимаются номера периодов, на которые разбивается рассматриваемый срок функционирования ТК, а Т - приравнивается к количеству таких равных по времени периодов; Е - ставка дисконтирования (позволяет получить текущую оценку возможного будущего ущерба при реализации техногенного риска); pt - вероятность возникновения аварийной ситуации в t - м году; U t - ожидаемый ущерб от аварии.

Как отмечено в [2,6,7] и других научных публикациях ,- pt U t будет ожидаемым техногенным риском для ТК, следовательно, р U может быть взят за уровень допустимого техногенного риска (Rдоп). На Rдоп можно влиять внедрением более безопасных технологий, развитием спасательных и аварийных служб, повышением культуры производства и т. д. Риск, не поддающийся снижению с помощью доступных приемов, можно исключить через страхование. В этом случае Rдоп ТК будет определять ставку страховой премии при стопроцентном страховом покрытии ожидаемого ущерба. Необходимо отметить, что расчеты RДОП для технологического комплекса носят оценочный характер и будут отличаться от реальных сумм ущерба при полномасштабных авариях, а параметр р U из оценочного (на момент принятия управленческого решения) превратится в последующем в реальные затраты. Эти затраты вынужденная плата за уровень допустимого техногенного риска при текущем состоянии науки, технологии, культуры производства и других факторов. Следовательно, в показатель Rдоп необходимо ввести дополнительный множитель аt ,учитывающий долю ожидаемого ущерба, покрываемую страховкой. За весь срок функционирования ТК затраты (Z) будут определяться выражением [4]:

С учётом изложенного можно сформулировать интегрированный количественный критерий (ИК) как показатель Rдоп для ТК:

Данная формула учитывает достаточно сложные взаимосвязи между ее членами. Важно понимать, что критерий R ик учитывает только затраты на обеспечение надежности ТК, не оценивая его экономическую эффективность. Оперируя этим критерием при определении допустимого ТР ТК необходимо учитывать вред от потенциально опасных технологий и процессов в сравнении с пользой, которую они приносят. Не следует вместе с тем и сильно повышать требования. Допустимый техногенный риск должен быть на уровне риска, который добровольно допускается людьми в повседневном существовании как добровольный для себя риск.

В целом, мировая практика в теории риска пользуется принципом Алара: "Любой риск должен быть снижен настолько, насколько это практически достижимо или же до уровня, который настолько низок, насколько это разумно достижимо".

В предложенном интегрированном количественном критерии возможна достоверная оценка ТР ТК, точные и достоверные расчеты и величины. Они должны базироваться на существующих нормах и расценках, правилах страхования и т. п. Сама вероятность возникновения аварийных ситуаций и причинения ущерба может быть определена исходя из имеющихся на предприятии статистических данных по аварийности, либо на основе публикаций по авариям на аналогичных ТК.

Шкалой для измерения величины ущерба могут служить не только денежные, а и относительные единицы, принимающие значения из интервала 0...1. Для этого можно измерять финансовый ущерб в долях, от общего объема имеющихся на предприятии активов [8,9]. Применение предлагаемого критерия должно иметь практическую пользу при управлении техногенным риском на ПОО и других промышленных предприятиях.

Список литературы:
1. Про захист населения і території від надзвичайних ситуацій техногенного та природного характеру. Закон України. 8 червня 2000.- № 1089.
2. Гражданкин А. И., Белов П. Г. Экспертная система оценки техногенного риска опасных производственных объектов // Безопасность труда в промышленности. -2000.-№ П.- с. 6-9.
3. Перегудов Ф. И., Тарасенко Ф. П. Введение в системный анализ: Учеб. Пособие для вузов.- М.: Высш. шк., 1989.- 367с.
4. Клейменов А. В., Гендель Г,Л. Критерий эффективности мероприятий, повышающий надежность производственного объекта // Безопасность жизнедеятельности.- 2002.- № 2.- с.10- 12.
5. Хенли Э. Дж., Кумамото X. Надежность технических систем и оценка риска: Пер. с анг.- М.: Машиностроение, 1984. -528с.
6. Откидач В. В., Темнохуд В. А., Мартовицкий В. Д. Энтропо-энергетическая концепция природы риска системы "человек-производство-среда" //Технополис.- 2002.- № 1.- с. 26-27.
7. Елохин А.Н., Лебедев А. В. Методическое и программное обеспечение анализа риска аварий на предприятиях нефтяной промышленности //Безопасность жизнедеятельности.- 2002.- № 2.- с. 7- 9.
8. Омельченко И. П., Козунко Д. Б. Управление рисками производственно-хозяйственной деятельности в условиях неопределенности на стадии принятия стратегических решений // Вестник машиностроения.- 1999.- № 5.- с.40- 45.
9. Пфанцгаль И. Теория измерений.- М.: Мир, 1976.- 220с.
Вернуться к списку публикаций

ДонНТУ >>
Портал магистров