Программа учебной дисциплины опд. Ф. 08 "надежность технических систем и техногенный риск" для специальности 280103 «Защита в чрезвычайных ситуациях»

СОДЕРЖАНИЕ РАБОЧЕЙ ПРОГРАММЫ ПРЕПОДАВАНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ


Выписка из Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования требований к минимуму содержания и уровню подготовки инженера


направления 280100 Безопасность жизнедеятельности

по специальностям 280103 «Защита в чрезвычайных ситуациях»;

280101 «Безопасность жизнедеятельности в техносфере»:


ОПД.Ф.08. Надежность как комплексное свойство технического объекта (прибора, устройства, машины, системы); сущность надежности как способности выполнять заданные функции, сохраняя свои основные характеристики в установленных пределах, при определенных условиях эксплуатации; безопасность, долговечность и сохраняемость как основные компоненты надежности; номенклатура основных источников аварий и катастроф; классификация аварий и катастроф; статистика аварий и катастроф; причины аварийности на производстве; прогнозирование аварий и катастроф; основы теории риска; анализ риска; нормативные значения риска; снижение опасности риска; аварийная подготовленность; аварийное реагирование; управление риском, допустимый риск.


1. Цель и задачи дисциплины


Значение надежности и умение оценивать степень риска в техносфере чрезвычайно важно: лопнула или проржавела труба нефте- или газопровода - заражение почвы, атмосферы, акватории, а то и взрыв, пожар, гибель людей, что уже неоднократно случалось. Аварии на производствах, связанных с радиоактивными или ядовитыми веществами, также проводят к загрязнению окружающей природной среды, опасному для здоровья и жизни человека, для фауны и флоры региона.

Инженер по защите в чрезвычайных ситуациях должен хорошо знать и уметь применять на практике основные положения теории надежности, участвуя в технической экспертизе различных проектов, оценивать надежность и технологичность всех конструкций и сооружений, могущих нанести вред окружающей среде.

Теория надежности в любой отрасли промышленности опирается на математику и технические дисциплины. Абсолютно надежных конструкций и сооружений не бывает, поэтому инженер должен уметь грамотно оценивать техногенный риск, заложенный в предлагаемый проект, представленный на экспертизу, средства и мероприятия, предназначенные для минимизации ущерба в случае производственных аварий, оценивать методы их прогнозирования и предупреждения.

Надежность и техногенный риск тесно взаимосвязаны: повышение надежности уменьшает техногенный риск, но требует дополнительных материальных затрат; при низкой надежности стоимость конструкций и сооружений, как правило, меньше, но потребуется больше затрат на ликвидацию последствий аварий и катастроф. Оптимальное решение этой проблемы посильно только инженеру, хорошо знающему основные положения теории надежности. В соответствии с изложенным преподавание дисциплины "Надежность технических систем и техногенный риск" имеет целью вооружить будущих инженеров по защите в чрезвычайных ситуациях знаниями основных положений теории надежности технических систем и сооружений и умением оценивать надежность и техногенный риск строящихся и модернизирующихся технических систем и сооружений. Так как теория надежности опирается на математический аппарат теории вероятностей и математической статистики, то дисциплина "Надежность технических систем и техногенный риск" должна преподаваться после дисциплины "Высшая математика".


2. Требования к уровню освоения содержания дисциплины


В результате изучения дисциплины "Надежность технических систем и техногенный риск" студенты должны


Знать:

1. Основные понятия теории надежности, такие как качество и надежность объекта, причины и виды отказов.
   
2. Определения и сущность понятий "надежность" и "эффективность", их взаимосвязь и соотношение.
   
3. Законы распределения случайных величин, используемые в теории надежности.
   
4. Понятие и вид функции надежности.
   
5. Математический аппарат, описывающий внезапные, постепенные и комбинированные виды отказов элементов и систем.
   
6. Методы оценки надежности восстанавливаемых систем без ограничения и с ограничением времени восстановления.
   
7. Методы оценки надежности систем с различными видами резервирования.
   
8. Методику оценки показателей надежности по результатам испытаний.
   
9. Основные виды техногенного риска.
   
10. Основные понятия теории риска и прогнозирования аварий и катастроф.
    
11. Методики снижения опасности риска и управления риском.
    

Уметь:

1. Определять характеристики надежности элементов и изделий.

2. Оценивать надежность систем с резервированием и без резервирования.

3. Определять показатели надежности по результатам испытаний.

4. Определять количественные оценки степени риска на производстве.


3. Объем дисциплины и виды учебной работы

Форма обучения дневная

Срок обучения полный

Курс третий

Вид занятий	Всего часов	Семестры и количество часов
		5
Общая трудоемкость	102	102
Аудиторные занятия	51	51
Лекции	34	34
Практические занятия	17	17
Лабораторные работы
Семинары
Другие виды аудит, занятий
Самостоятельная работа	51	51
Курсовой проект
Курсовая работа	30	30
Расчетно-графическая работа
Реферат
Работа над темами для самостоятельного изучения
Подготовка к практическим, семинарским и лабораторным занятиям	21	21
Выполнение домашних заданий
Подготовка к контрольным мероприятиям
Другие виды самостоятельной работы
Рубежи контроля знаний (зачет, курсовая работа)		зачет, курс. работа

4. Содержание дисциплины


4.1. Разделы дисциплины и виды занятий (тематический план).

№ п/п	Разделы дисциплины	Лекции (час)	Практич. занятия (час)	Семинар. занятия (час)	Лабор. занятия (час)	Другие виды ауд. зан.
1	1. Основные положения и методы расчета надежности технических систем. Математические модели теории надежности.	14	14	Не предусмотрены	Не предусмотрены	Не предусмотрены
2	2. Риск. Классификация рисков. Основные источники аварий и катастроф.	12	1

№ п/п	Разделы дисциплины	Лекции (час)	Практич. занятия (час)	Семинар. занятия (час)	Лабор. занятия (час)	Другие виды ауд. зан.
3	3. Методы оценки экологического риска.	8	2	Не предусмотрены	Не предусмотрены	Не предусмотрены

4.2. Содержание разделов дисциплины.


РАЗДЕЛ 1. Основные положения и математические модели теории надежности. (14 часов).

Лекция 1. Введение. Понятие и роль дисциплины "Надежность технических систем и техногенный риск". Надежность, как комплексное свойство технического объекта. Понятия отказа, аварии, катастрофы (2 часа).

Лекция 2. Математические модели теории надежности. Сущность метода блок-схем, как метода где исходную информацию задают в виде известных значений вероятностей безотказной работы элементов (2 часа).

Лекция 3. Деревья отказов, как метод, в основе которого лежит словесно графический способ анализа возникновения аварий из последовательностей и комбинаций неисправностей и отказов. Методика построения дерева отказов (2 часа).

Лекция 4. Сущность метода дерева решений, позволяющего учесть функциональные взаимосвязи элементов системы в виде логических схем (2 часа).

Лекция 5. Метод статистического моделирования как метод решения вероятностных проблем статистическими средствами (2 часа).

Лекция 6-7. Методы расчета надежности резервированных систем. Классификация методов резервирования систем. Математические модели резервированных систем (4 часа).

Самостоятельное изучение. Основные особенности исследования долговечности объектов. Схема потери объектом работоспособности при эксплуатации с установленным периодом непрерывной работы. Схема потери объектом работоспособности при эксплуатации с работой до отказа. Испытания на надежность. Виды испытаний. Определительные испытания. Контрольные испытания. Ускоренные испытания.

Решение задач по теме деревья отказов.


РАЗДЕЛ 2. Риск. Классификация рисков. Основные источники аварий и катастроф. (12 часов).

Лекция 8. Риск как возможная опасность, вытекающая из специфики тех или иных явлений природы и видов деятельности человеческого общества. Классификация рисков. Математическое определение риска. Индивидуальный и коллективный риски (2 часа).

Лекция 9. Потенциальный территориальный риск, как потенциал максимально возможного риска для конкретных объектов воздействия, находящихся в данной точке пространства. Социальный риск, характеризующий масштаб возможных аварий. F-N кривые (2 часа).

Лекция 10. Природные техногенные риски, как риски связанные с проявлением стихийных сил: землетрясения, наводнения, подтопления, бури и т.д. (2 часа).

Лекция 11. Классификация и номенклатура потенциально опасных объектов, в основу которой может быть положена градация по характеру возможных чрезвычайных ситуаций (2 часа).

Лекция 12. Опасности последовательности событий, исходы аварий и их последствия. Технологические опасности. Инициирующие события. Промежуточные события, способствующие эскалации аварии. Промежуточные события, способствующие снижению риска. Исходы аварий (2 часа).

Лекция 13. Структура полного ущерба. Прямой и косвенный ущерб. Социальные, экономические и экологические стороны тяжелой аварии или катастрофы. Общая структура анализа техногенного риска. (2 часа).

Самостоятельное изучение. Математические модели оптимизации рисков. Экологический риск в местах добычи радиоактивных материалов, при уничтожении химического оружия, при обращении с радиоактивными отходами.


РАЗДЕЛ 3. Методы оценки экологического риска. (8 часов).

Лекция 14. Экологический риск. Риск поражения населения на химически опасных объектах, как кратковременное залповое воздействие на окружающую среду крайне интенсивного неблагоприятного фактора (2 часа).

Лекция 15. Риск токсических эффектов. Неблагоприятные изменения здоровья людей, обусловленные повседневным или профессиональным контактом с токсическими веществами, носящие вероятностный характер. Заболеваемость (2 часа).

Лекция 16. Риск для здоровья населения и загрязнение окружающей среды. Расчет поля вероятностей концентрации. Оценка риска, связанного с воздействием ионизирующего излучения. Радиационная авария. Ионизирующее излучение. Доза поглощения. Линейная передача энергии (2 часа).

Лекция 17. Нормативное регулирование безопасности и риска. Лицензирование видов деятельности в области промышленной безопасности. Декларирование промышленной безопасности. Обязательное страхование ответственности (2 часа).

Самостоятельное изучение. Решение задач по определению характеристик надежности элементов изделий, показателей надежности по результатам испытаний, количественных оценок степени риска на производстве.


4.3. Расчетно-графические работы.

Не предусмотрены.


4.4. Курсовая работа

Тематика проектирования: «Изучение методики риска промышленной аварии при эксплуатации опасных производственных объектов» с различными исходными данными об объекте.

Все необходимые расчетные процедуры осуществляются в рамках экспертной системы HAZARD в компьютерном классе кафедры по индивидуальным вариантам задания.


5. Учебно-методическое обеспечение дисциплины.


5.1. Рекомендуемая литература

а) основная литература (1-3 названия)

1. В.Т. Алымов, Н.П. Тарасова Техногенный риск: анализ и оценка М:. Академкнига, 2004. 157 с.

2. В.А. Острейковский Теория надежности. Учеб. пособие для вузов М.: Высш. шк., 2003. - 463с.

3. В.Ф. Воскобоев, С.Б. Слепушкин Надежность технических систем и техногенный риск. Учеб. пособие. Новогорс: Академия гражданской защиты, 1999, 147 с.

б) дополнительная литература

1 Базовский И. Надежность. М.: Мир, 1965. - 374с.

2. Теория надежности и массовое обслуживание. Под ред. Б.В. Гнеденко. М.: Наука, 1969. 304с.

в) методическая литература

1. Усов Ю.И., Федянин В.И. Надежность технических систем и техногенный риск. Практикум. ВГТУ, 2003.


5.2. Средства обеспечения освоения дисциплины

Тестовые задания по дисциплине.


6. Материально-техническое обеспечение дисциплины.

Лаборатория № 407, 409. Персональные компьютеры класса IBM PC в среде локальной вычислительной сети и сети Internet.

Для эффективного усвоения материала и качественного выполнения практических работ используются наглядные пособия – слайды и раздаточный материал по тематике соответствующих практических работ.


7. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины.


Рекомендуются следующие формы контроля текущей успеваемости студентов:

• периодическая проверка конспектов лекций;
  
• контрольный опрос студентов на лекциях и практических занятиях;
  
• проверка полноты и качества выполнения заданий на самостоятельное изучение отдельных вопросов и тем по рекомендованной литературе;
  
• проведение итогового экзамена в письменном виде с последующим собеседованием по отдельным вопросам программы.
  

Изучение дисциплины организовано следующим образом:

• чтение лекций – 2 часа в неделю;
  
• практические занятия – 1 час в неделю;
  
• изучение дисциплины заканчивается сдачей экзамена.
  

8. Рекомендуемый перечень тем практических занятий (по разделам).

№ п/п	№ раздела дисциплины	Наименование занятия	Кол-во часов
1	1	Определение количественных характеристик надежности по статистическим данным об отказах изделия	8
2	1	Аналитическое определение количественных характеристик надежности изделия	4
3	1	Интервальная оценка показателей безотказности	2
4	2	Статистическая оценка неизвестных значений параметров модели	1
5	3	Оценка параметров закона распределения показателя качества объекта по цензурированной выборке	2

9. Дополнительный учебно-методический материал,

раскрывающий рекомендуемый режим и характер учебной работы, с учетом специфики изучаемой дисциплины и специальности, особенно в части организации проведения различных видов самостоятельной работы.


Перечень контрольных вопросов для оценки уровня подготовки студентов.

Раздел дисциплины	Перечень вопросов
1. Основные положения и методы расчета надежности технических систем.	1. Понятия и определение надежности, отказа изделия, повреждения, наработки, ресурса, срока службы. 2. Показатели надежности, безопасности, риска. Вероятность безотказной работы. 3. Математические модели теории надежности. Метод построения блок-схем. 4. Построение деревьев отказов. Методика построения дерева отказов. 5. Построение деревьев событий. 6. Метод статистического моделирования. 7. Резервирование систем. Избыточность. Классификация методов резервирования.
2. Риск. Классификация рисков. Основные источники аварий и катастроф.	8. Риск. Классификация рисков. 9. Математическое определение риска. 10. Классификация рисков с позиции управления техногенной безопасностью. 11. Классификация рисков в зависимости от причины их возникновения. 12. Индивидуальный и коллективный риски. 13. Потенциальный территориальный риск. 14. Социальный риск. F-N кривые. 15. Экологический риск. 16. Природно-техногенные риски. 17. Классификация и номенклатура потенциально опасных объектов и технологий. 18. Какие бывают группы ущерба. 19. Опасности последовательности событий, исходы аварий и их последствия. Технологические опасности. 20. Инициирующие события. Промежуточные события, способствующие эскалации аварии. Промежуточные события, способствующие снижению риска. Исходы аварий. 21. Структура полного ущерба. Прямой и косвенный ущерб. Социальные, экономические и экологические стороны тяжелой аварии или катастрофы. 22. Общая структура анализа техногенного риска.
3. Методы оценки экологического риска.	23. Экологический риск. Риск поражения населения на химически опасных объектах. 24. Риск токсических эффектов. Заболеваемость. 25. Оценка риска, связанного с воздействием ионизирующего излучения. 26. Радиационная авария. Ионизирующее излучение. Доза поглощения. Линейная передача энергии. 27 Нормативное регулирование безопасности и риска.

Приложение 1

Календарный план чтения лекций

№	Номер и краткое название темы (лекции)	№ недели	Кол-во часов
1	Лекция 1. Введение. Надежность, как комплексное свойство технического объекта. Понятия отказа, аварии, катастрофы.	1	2
2	Лекция 2. Математические модели теории надежности. Сущность метода блок-схем.	2	2
3	Лекция 3. Методика построения дерева отказов.	3	2
4	Лекция 4. Сущность метода дерева решений.	4	2
5	Лекция 5. Метод статистического моделирования как метод решения вероятностных проблем статистическими средствами.	5	2
6	Лекция 6-7. Методы расчета надежности резервированных систем. Классификация методов резервирования систем. Математические модели резервированных систем.	6-7	4
7	Лекция 8. Риск как возможная опасность. Классификация рисков. Математическое определение риска. Индивидуальный и коллективный риски.	8	2
9	Лекция 9. Потенциальный территориальный риск. Социальный риск. F-N кривые.	9	2
10	Лекция 10. Природные техногенные риски, как риски связанные с проявлением стихийных сил.	10	2
11	Лекция 11. Классификация и номенклатура потенциально опасных объектов.	11	2
12	Лекция 12. Технологические опасности. Инициирующие события. Промежуточные события, способствующие снижению риска. Исходы аварий.	12	2
13	Лекция 13. Структура полного ущерба. Прямой и косвенный ущерб. Общая структура анализа техногенного риска.	13	2
14	Лекция 14. Экологический риск. Риск поражения населения на химически опасных объектах.	14	2
15	Лекция 15. Риск токсических эффектов. Заболеваемость.	15	2
16	Лекция 16. Риск для здоровья населения и загрязнение окружающей среды. Расчет поля вероятностей концентрации. Оценка риска, связанного с воздействием ионизирующего излучения. Радиационная авария. Ионизирующее излучение.	16	2
17	Лекция 17. Нормативное регулирование безопасности и риска. Лицензирование видов деятельности в области промышленной безопасности. Обязательное страхование ответственности.	17	2

Приложение 2

План-график самостоятельной работы

№ недели	Вид работы	Нормативчас/за-дание	Объем (кол-во заданий)	Трудоем- кость (час)	Всего за неделю (час)
2	Подготовка отчета по практической работе №1	0,5	4	2	2,5
	Самостоятельное изучение дополнительного материала к лекции 1-2	0,5	1	0,5
3	Подготовка отчета по практической работе №2	0,5	4	2	3
	Самостоятельное изучение дополнительного материала к лекции 3	1	1	1
4	Подготовка отчета по практической работе №3	0,5	4	2	3
	Самостоятельное изучение дополнительного материала к лекции 4	1	1	1
5	Подготовка отчета по практической работе №4	0,5	4	2	5
	Самостоятельное изучение дополнительного материала к лекции 5	1	1	1
	Подготовка курсовой работы	2	1	2
6	Подготовка отчета по практической работе №5	0,5	4	2	6
	Самостоятельное изучение дополнительного материала к лекции 6-7	1	1	1
	Подготовка курсовой работы	3	1	3
7	Самостоятельное изучение дополнительного материала к лекции 8	1	1	1	4
	Подготовка курсовой работы	3	1	3
8	Самостоятельное изучение дополнительного материала к лекции 9	0,5	1	0,5	2,5
	Подготовка курсовой работы	2	1	2
9	Самостоятельное изучение дополнительного материала к лекции 10	0,5	1	0,5	2,5
	Подготовка курсовой работы	2	1	2
10	Самостоятельное изучение дополнительного материала к лекции 11	0,5	1	0,5	2,5
	Подготовка курсовой работы	2	1	2
11	Самостоятельное изучение дополнительного материала к лекции 12	0,5	1	0,5	2,5
	Подготовка курсовой работы	2	1	2
12	Самостоятельное изучение дополнительного материала к лекции 13	0,5	1	0,5	2,5
	Подготовка курсовой работы	2	1	2
13	Самостоятельное изучение дополнительного материала к лекции 14	0,5	1	0,5	2,5
	Подготовка курсовой работы	2	1	2
14	Самостоятельное изучение дополнительного материала к лекции 15	0,5	1	0,5	2,5
	Подготовка курсовой работы	2	1	2
15	Самостоятельное изучение дополнительного материала к лекции 16	0,5	1	0,5	2,5
	Подготовка курсовой работы	2	1	2
16	Самостоятельное изучение дополнительного материала к лекции 17	0,5	1	0,5	2,5
	Подготовка к защите курсовой работы	2	1	2
17	Подготовка к сдаче зачета	1	1	1	5
	Подготовка к защите курсовой работы	4	1	4

(Нормы разрабатываются кафедрой методами хронометража, опроса и экспертной оценки, согласовываются с методической комиссией факультета, обучающего студентов)

Приложение 3


Карта обеспеченности студентов учебной и учебно-методической литературой

Рекомендуемая литература	Количество экз. в библиотеке на момент утверждения программы	Год издания	Ожидаемое число обучающихся	Обеспеченность на одного обучающегося
Основная литература
В.Т. Алымов, Н.П. Тарасова Техногенный риск: анализ и оценка М:. Академкнига, 2004. 157 с.		2004	100
В.А. Острейковский Теория надежности. Учеб. пособие для вузов М.: Высш. шк., 2003. - 463с		2003	100
В.Ф. Воскобоев, С.Б. Слепушкин Надежность технических систем и техногенный риск. Учеб. пособие. Новогорс: Академия гражданской защиты, 1999, 147 с.		1999	100
Методическая литература
Усов Ю.И., Федянин В.И. Надежность технических систем и техногенный риск. Практикум. ВГТУ, 2003.		2003	100

Зав. кафедрой ТОГОЧС /д-р техн. наук, проф. В.И. Федянин/


Директор библиотеки /Т.И. Буковшина/


Приложение 4

Пример экзаменационного билета



Специальности: 280103 «Защита в чрезвычайных ситуациях»; 280101 «Безопасность жизнедеятельности в техносфере»

ГОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет»

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ №

1. Показатели надежности, безопасности, риска.

2. На испытание поставлено 100 однотипных изделий. За 4000 часов отказало 50 изделий. За интервал времени 4000-4100 отказало еще 20 изделий. Требуется определить f(t), (t) при t=4000 часов.


Утвержден методической комиссией кафедры ТОГОЧС.

Протокол № 4 от 14.11.2007 г.

Зав. кафедрой, проф. В.И. Федянин




РЕЦЕНЗИЯ

на учебную программу по дисциплине

«Надежность технических систем и техногенный риск»

специальностей 280103 «Защита в чрезвычайных ситуациях», 280101 «Безопасность жизнедеятельности в техносфере»


Изучение курса «Надежность технических систем и техногенный риск» студентами высшего учебного заведения специальностей 280103 «Защита в чрезвычайных ситуациях» и 280101 «Безопасность жизнедеятельности в техносфере» представляется актуальным, так как в настоящее время первостепенное значение имеет эффективность проведения технической экспертизы различных проектов, а также грамотность оценки надежности и технологичности всех конструкций и сооружений, могущих нанести вред окружающей среде.

В соответствии с представленной программой студент должен овладеть знаниями основных положений теории надежности технических систем и сооружений и умением оценивать надежность и техногенный риск строящихся и модернизирующихся технических систем и сооружений.

Рецензируемая программа включает в себя общую часть, в которой определены цель и задачи предмета, перечень вопросов, которыми должен владеть студент после изучения предмета. В основной части закрепляется перечень тем и вопросов, которые должен освоить студент, а также дается список рекомендуемой к использованию литературы.

Программа курса «Надежность технических систем и техногенный риск» полностью соответствует предъявляемым требованиям высшей школы, и может быть реализована в качестве методического обеспечения учебного процесса в подготовке студентов специальностей 280103 «Защита в чрезвычайных ситуациях» и 280101 «Безопасность жизнедеятельности в техносфере».


Научный сотрудник ФГУП «НКТБ «Феррит» Андреев С.Л.


РЕЦЕНЗИЯ

на учебную программу по дисциплине

«Надежность технических систем и техногенный риск»

специальностей 280103 «Защита в чрезвычайных ситуациях», 280101 «Безопасность жизнедеятельности в техносфере»


Изучение курса «Надежность технических систем и техногенный риск» студентами высшего учебного заведения специальностей 280103 «Защита в чрезвычайных ситуациях» и 280101 «Безопасность жизнедеятельности в техносфере» представляется актуальным, так как в настоящее время первостепенное значение имеет эффективность проведения технической экспертизы различных проектов, а также грамотность оценки надежности и технологичности всех конструкций и сооружений, могущих нанести вред окружающей среде.

В соответствии с представленной программой студент должен овладеть знаниями основных положений теории надежности технических систем и сооружений и умением оценивать надежность и техногенный риск строящихся и модернизирующихся технических систем и сооружений.

Рецензируемая программа включает в себя общую часть, в которой определены цель и задачи предмета, перечень вопросов, которыми должен владеть студент после изучения предмета. В основной части закрепляется перечень тем и вопросов, которые должен освоить студент, а также дается список рекомендуемой к использованию литературы.

Программа курса «Надежность технических систем и техногенный риск» полностью соответствует предъявляемым требованиям высшей школы, и может быть реализована в качестве методического обеспечения учебного процесса в подготовке студентов специальностей 280103 «Защита в чрезвычайных ситуациях» и 280101 «Безопасность жизнедеятельности в техносфере».


Ассистент кафедры ТО ГО ЧС Яковлева А.И.