Техногенный риск

Для каждой из трех вышеназванных причин (болезни, несчастные случаи и все причины) статистические данные D_r аппроксимировались выражением:

Y_ij = A _j+ B_i C_j

где Y_ij - расчетное аппроксимирующее значение соответствующего коэффициента смертности, взятого из статистических таблиц, A_j, B_i и С _j— коэффициенты аппроксимации, j — индекс возрастной группы, i — индекс соответствующего года.

На табл. 2.3.6. изображена динамика изменений полных экзогенных рисков для мужского и женского населения Москвы и в целом по России в период 1970-1995 гг., полученная на основе медико-демографических статистических данных. Видно, что начиная с 1990 г. риск гибели населения вследствие внешних причин начал заметно увеличиваться, достигнув максимального значения в 1994 г. Эта тенденция четко прослеживается для каждой из рассмотренных групп населения как в Москве, так и в целом по России, причем, если в 1980 г. доля смертности от экзогенных причин составляла в Москве 15,4% для мужчин и 10,7% для женщин, то в 1994 г. она увеличилась до 40,9% и 13,5% соответственно. В целом для населения России за эти же годы эта доля увеличилась от 30,8% для мужчин и 8,1% для женщин до 59,3% и 20,9% соответственно. Общий уровень экзогенного риска смерти

в Москве ниже, чем в  среднем по России и в 1995 г. наметилось некоторое его снижение.

  ОЦЕНКА РИСКА

После того как  принципиально возможные риски  выявлены, необходимо оценить их уровень и последствия, к которым они могут привести, то есть вероятность соответствующих событий и связанный с ними потенциальный ущерб.

Различные подходы к оценке риска. Разработано несколько методов оценки риска. Наибольшее признание среди них получили следующие методы.

Феноменологический метод базируется на определении возможности или невозможности протекания аварийных процессов, исходя из результатов анализа необходимых и достаточных условий, связанных с реализацией тех или иных законов природы. Этот метод наиболее прост в применении, но дает надежные результаты, если только рабочие состояния или процессы таковы, что можно с достаточным запасом определить состояние компонентов рассматриваемой системы (он не надежен вблизи границ резкого изменения состояния веществ и систем). Феноменологический метод хорош при определении сравнительного потенциала безопасности различных типов промышленных установок, но мало пригоден для анализа разветвленных аварийных процессов, развитие которых зависит от надежности тех или иных частей установки или/и ее средств защиты.

Детерминистский метод предусматривает анализ последовательности этапов развития аварий, начиная от исходного события через последовательность предполагаемых стадий отказов, деформаций и разрушения компонентов до установившегося конечного состояния системы. Ход аварийного процесса изучается и предсказывается с помощью математического моделирования, построения имитационных моделей и проведения сложных расчетов. Детерминистский подход обеспечивает наглядность и психологическую приемлемость, так как дает возможность выявить основные факторы, определяющие ход процесса. В ядерной энергетике этот подход долгое время являлся основным при определении степени безопасности ядерных энергоблоков в нормативных документах, связанных с регулированием использования ядерной энергии. Но и этот метод также обладает недостатками: существует потенциальная возможность упустить из вида какие-либо важные цепочки событий при развитии аварии, построение достаточно адекватных математических моделей является трудной задачей, для тестирования расчетных программ часто требуется проведение сложных и дорогостоящих экспериментальных исследований.

В вероятностном методе анализ риска содержит как оценку вероятности возникновения аварии, так и расчет относительных вероятностей того или другого пути развития процессов. При этом анализируются разветвленные цепочки событий и отказов оборудования, выбирается подходящий математический аппарат и оценивается полная вероятность аварий. Расчетные математические модели в этом подходе как правило можно значительно упростить в сравнении с детерминистскими схемами расчета. Основные ограничения вероятностного анализа безопасности (ВАБ) связаны с недостаточностью сведений по функциям распределения параметров, а также недостаточной статистикой по отказам оборудования. Кроме того, применение упрощенных расчетных схем снижает доверительность получаемых оценок риска для тяжелых аварий. Тем не менее, вероятностный метод в настоящее время считается одним из наиболее перспективных для применения в будущем.

Возможно  использование и сочетаний перечисленных  выше методов.

ОСНОВНОЙ МЕТОДОДИЧЕСКИЙ ИНСТРУМЕНТАРИЙ

Метод построения деревьев событий, представляет собой, графический способ прослеживания последовательности отдельных возможных инцидентов, например, отказов или неисправностей каких-либо элементов технологического процесса или системы с оценкой вероятности каждого из возможных событий и вычисления суммарной вероятности главного события, приводящего к выходу из строя системы или причинения вреда окружающей среде, жизни и здоровью людей или ущербу их имуществу. Дерево событий строится начиная с заданных исходных событий, т. е. каких-то отказов в системе, которые могут привести к аварии. Затем прослеживаются возможные пути развития последствий этих событий в зависимости от отказов или срабатываний элементов системы обеспечения безопасности.

Например, исходное событие для случая развития аварии ядерного реактора на АЭС, приводящей к утечке теплоносителя — разрыв главного трубопровода. Течение аварии зависит от последовательного поведения системы электропитания, системы аварийного охлаждения активной зоны (САОЗ), системы удаления продуктов деления (ПД) и локализующей системы (защитной оболочки). На каждом шаге развития событий рассматриваются две возможности: срабатывание системы (верхняя ветвь дерева) или отказ системы (нижняя ветвь дерева). Около каждой ветви отказа указывается вероятность отказа Р. Для независимых событий вероятность реализации данной цепочки определяется произведением вероятностей каждого из событий цепочки. Полная вероятность приведена в правой части диаграммы. Поскольку вероятности отказов, как правило, очень малы, а вероятность срабатывания есть 1-Р, то для всех верхних ветвей здесь вероятность принята равной 1.

Построение  дерева событий позволяет проследить за последствиями каждого возможного исходного события и вычислить максимальную вероятность главного события от каждого из таких исходных событий. Основное в этом анализе — не пропустить какое-либо из возможных исходных событий и не упустить из рассмотрения возможные промежуточные события. Но основная ценность метода дерева событий связана с возможностью на проектном уровне выявить различные последовательности событий, приводящих к главному событию, и тем самым определить возможные последствия каждого из исходных событий. Анализ вероятности главного события обычно проводится другим методом, в какой-то мере представляющим собой инверсию дерева событий, а именно, методом деревьев отказов, который будет рассмотрен ниже.

Конечно, такой  анализ может дать достоверную величину вероятности главного события только в том случае, если достоверно известны вероятности исходных и промежуточных событий. Но это общее и непременное условие любого вероятностного анализа безопасности.

Метод "События — последствия" (или СП-метод) — это, по существу, тот же метод деревьев событий, но только без использования графического изображения цепочек событий и оценки вероятности каждого события. Такой подход к идентификации и оценке последствий тех или иных событий на этапе проектирования широко используется в химической промышленности. По существу, СП-метод — это критический анализ работоспособности предприятия с точки зрения возможности неисправностей или выхода из строя всего или части оборудования. Основная идея подхода — расчленение сложных производственных систем на отдельные более простые и легче анализируемые части. Каждая такая часть подвергается тщательному анализу с целью выявить и идентифицировать все опасности и риски.

В рамках этого  метода процесс идентификации риска  разделяется на четыре последовательных шага, или этапа, на каждом из которых следует ответить на ключевой вопрос. Эти вопросы следующие:

• назначение исследуемой части установки или процесса;
• возможные отклонения от нормального режима работы;
• причины отклонений;
• последствия отклонений.

Сначала выделяется конкретная часть установки или процесса и определяется ее назначение. Очевидно, что это ключевой момент, поскольку если назначение неточно установлено, то и отклонение параметров режима работы также нельзя точно установить. Исследование выполняется последовательно для каждой из частей установки. Очень важно, чтобы такая работа выполнялось группой специалистов, а не одним человеком, поскольку маловероятно, чтобы один человек, как бы квалифицирован он ни был, хорошо знал назначения всех составных частей сложной промышленной установки, условия их работы и последствия отклонений параметров.

После того как  назначение всех частей установки или  процесса определены, необходимо перечислить возможные отклонения параметров от нормальных проектных значений. Перечень отклонений — это и есть, по существу, основное ядро исследований. Чтобы структурировать перечень отклонений, используются специальные ключевые слова.

Следующий шаг  — составление перечня причин каждого отклонения. Необходимо перечислить все возможные причины, а не только наиболее вероятные или те, которые имели место в прошлом.

И, наконец, составляется перечень последствий возможных  отклонений параметров или режимов. Анализ последствий позволяет разработать различные меры безопасности. Эти меры часто принимаются еще в процессе исследований, не дожидаясь пока все исследование будет закончено.

Отметим следующие преимущества метода. Выявление возможных рисков выполняется здесь очень детально. Маловероятно, чтобы при таком подходе что-нибудь существенное было упущено, конечно, если исследование выполняется аккуратно и тщательно. Безусловно, проведение исследований группой специалистов дает определенные гарантии получения квалифицированной оценки и обеспечения полноты выявленных рисков. И такая оценка скажется в дальнейшем на результативности работы риск-менеджера. Метод позволяет также подробно проанализировать каждую часть или секцию сложной системы, что едва ли можно достигнуть без структурирования системы.

В то же время  рассматриваемому методу присущи и определенные недостатки. Главный недостаток — это значительные затраты времени на проведение полного комплекса исследований. Причем это затраты времени не только риск-менеджера, но и тех специалистов, которые привлекаются к исследованиям. Такая работа в результате обходится довольно дорого. Второй недостаток связан с методологией исследований. Для того, чтобы нарисовать схему установки, часто ее необходимо упростить, тем самым опуская некоторые детали. Поэтому всегда существует опасность, что некоторые аспекты риска могут быть упущены.

Следующий метод, а именно использование деревьев отказов позволяет выполнить количественную оценку риска. Деревья отказов — это диаграммное представление всех событий, последствия которых могут привести к некоторому главному событию. Такая диаграмма определяет пути, по которым отдельные индивидуальные события могут в результате их комбинированного воздействия привести к потенциально опасным ситуациям. Данный подход заставляет рассматривать все аспекты проблемы, включая количественный анализ вероятностей событий. Этот метод широко используется в самых различных отраслях техники и технологии, особенно для анализа риска потенциально опасных объектов. В последние десятилетия он получил широкое применение в ядерно-энергетической промышленности.

Пример. Пусть на предприятии создается автоматическая система синтеза химических веществ, причем эта система, схема которой изображена на табл. 2.4.1., находится еще на стадии проектирования. Сырьевые материалы поступают в бункер, где частично размалываются. Из бункера они по ленточному транспортеру поступают в сборник и подвергаются более мелкому размалыванию. Затем размолотое сырье засасывается в бак, где к нему добавляются химические присадки. Бак оборудован предохранительным клапаном давления. После завершения процесса смешивания вся смесь поступает через выпускную трубу на следующую стадию процесса. В бак с одной стороны всасывается сырье, а с другой его стороны подаются химикалии. Затем смесь выкачивается из бака насосом. Хотя бак оборудован предохранительным клапаном давления, но все же можно представить себе ситуацию, при которой может произойти взрыв. В простейшем случае взрыв может произойти, если увеличится давление смеси в баке, а предохранительный клапан не сработает.

Событие взрыва — это вершина дерева, а два события, которые могут привести к взрыву, это ветви дерева. Эти два события связаны с вершиной дерева калиткой (условием) И, поскольку, чтобы взрыв произошел, должны произойти оба эти события.

Часто бывает так, что одно или другое из двух или более событий могут вызвать другое событие, поэтому кроме условия И используется и условие ИЛИ. Например, в баке может повыситься давление, если или отказывает насос и частицы резины не отсасываются из бака, или бак чрезмерно загружен сырьевыми материалами. Каждое из этих двух событий может привести к повышению давления в баке.

Дерево отказов строится следующим образом. Рассматриваемое  главное событие изображается на вершине дерева. Далее при построении дерева логическая схема отталкивается от главного события. Исходная точка — это не причины, приведшие к событию, а само событие. И только задав событие, начинают исследование возможных причин его появления. Ветви дерева представляют собой пути, по которым событие может осуществиться, а связь между исходными событиями и главным событием осуществляется через "калитку", или условие, которое может иметь вид И или ИЛИ, других возможностей не существует. Эти логические калитки представляют собой логические условия, которые выбираются, исходя из "здравого смысла" работы системы.