Теоретические основы менеджмента техногенного риска 05. 26. 03 «Пожарная и промышленная безопасность (по химической технологии)»

Вид материала

Автореферат диссертации

Содержание 2.3.3в. Обеспечение качества рабочей среды и учет ее влияния на техногенный риск. Kэу – используемый в эргономике коэффициент экстремальности среды; R 2.3.3г. Обеспечение персонала ХТУ средствами защиты и учет их качества. Пятая задача направлена на совершенствование контроля безопасности работ с повышенной опасностью, путем определения наборов X SB() – затраты, выделенные для контроля и устранения вскрытых при этом предпосылок, а Q

Подобный материал:

• Рабочая программа по дисциплине Ф. 13 «Системный анализ процессов химической технологии», 148.25kb.
• Технологические и методологические основы предупреждения и ликвидации газовых фонтанов, 535.54kb.
• Программа второй учебной практики по специальности 280104 «Пожарная безопасность», 190.09kb.
• Рабочая программа дисциплины инновационное развитие химической технологии модуль, 388.84kb.
• Аннотация рабочей программы дисциплины «Социально-педагогическая диагностика семей, 32.24kb.
• Рабочая программа дисциплины системный анализ процессов химической технологии направление, 349.07kb.
• Основные вопросы рабочей программы по химической технологии, 282.59kb.
• Задачи дисциплины: выяснить теоретические и правовые основы банковского менеджмента;, 133.22kb.
• Методические указания по выполнению курсового проекта по дисциплине «Теоретические, 304.06kb.
• В. В. Курилкин основы химической технологии и лесопереработки конспект, 1775.49kb.

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 _пр проводится по формуле (2.4), с учетом того, что при малых , величины Q_k(t) и _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 ^_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/^_пр и 1/_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 – T_В:

(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.