Моделирование и системный анализ процесса прогнозирования параметров риска

В результате усвоения материала данного раздела студенты должны:

знать

• методологию графо-аналитического моделирования процесса возникновения происшествий в человекомашинных системах и технологию ручного и автоматизированного количественного анализа соответствующих моделей с целью априорной оценки не только вероятности и ущерба от рассматриваемых аварий, катастроф и несчастных случаев, но и величины того снижения этих параметров риска, которое ожидается от внедрения альтернативных мероприятий и знание которого необходимо для принятия рациональных решений в риск-менеджменте;

уметь

• определять тип наиболее подходящей модели и создавать ее структуру таким образом, чтобы она не только учитывала все самые существенные факторы исследуемого происшествия, задаваемые минимально необходимым числом доступных и достоверных сведений о рассматриваемой человеко-машинной системе, но также была пригодна для последующего системного (качественного и количественного) анализа с целью прогноза параметров соответствующего риска и количественной оценки вклада в них каждого учтенного фактора;

владеть

• • современными методиками ручного и автоматизированного количественного анализа создаваемых и стандартных моделей процессов появления наиболее тяжелых и (или) распространенных происшествий в человеко-машинных системах;
• • навыками уверенного применения современных компьютерных средств, общепринятых количественных показателей риска и критериев оценки эффективности решений по парированию всех его доминирующих факторов.

Идентификация и предварительный анализ источников риска

Изложение материала второго раздела книги целесообразно начать со знакомства с основными методами идентификации источников риска, а также с теми процедурами предварительной оценки его значимости, которые описывают все учитываемые ими факторы и показатели на качественном и полуколичественном уровнях. Данный этап выявления и оценивания риска должен проводиться на ранних этапах жизненного цикла объектов повышенной опасности (ОПО), т. е. когда отсутствуют сведения о всех значимых для него параметрах. Вместе с тем усвоение подобных сведений способно не только избавить администрацию объектов от крупных ошибок с выбором принципиальных схем и мест их дислокации, но и указать приоритеты в последующем уточненном (количественном) прогнозе риска.

Данная глава книги иллюстрирует работоспособность и конструктивность рассмотренных в первом разделе теоретико-методологических основ применительно к оценке риска техногенных происшествий на качественном уровне. Ее результаты используются затем как исходные данные для уточненного прогноза таких показателей риска ОПО, как вероятность наступления подобных неблагоприятных событий и ожидаемый от них средний ущерб. Естественно, что делается это на основе моделирования и системного анализа вначале процесса появления конкретных техногенных происшествий, а затем и процесса их развития с причинением какого-либо ущерба.

Концепция выявления и предварительного (качественного) анализа источников риска

Как следует из определения риска (см. параграф 6.4), данная интегральная характеристика включает в себе две меры, описывающие и возможность, и результат нежелательного проявления какой-либо опасности. Легко понять, что при создании ОПО эти два показателя могут выражаться лишь на качественном либо полуколичественном уровне — соответственно лингвистическими переменными типа «низкий», «высокий» и в баллах или долях отрезка [0; 1]. Равно как и то, что устранить на этом этапе любые вскрытые недочеты наиболее дешево.

Вот почему знакомство со способами системного исследования техногенных происшествий целесообразно начать с их подобного анализа. При этом логично вначале определиться с соответствующей концепцией и используемыми терминами, а затем сформулировать цель, задачи и последовательность проведения предварительного анализа, а также продемонстрировать его работоспособность и конструктивность каким-либо правдоподобным примером. Сделаем это последовательно, начиная с раскрытия содержания следующих терминов.

Идентификация источников техногенного риска — процесс выявления наиболее опасных технологических операций и технических устройств ОПО, а также обстоятельств, причин и факторов их возможного проявления в форме конкретных техногенных происшествий.

Ранжирование источников техногенного риска — составление их перечня в порядке убывания присвоенных им мер возможности и результата нежелательного проявления;

Мера возможности — качественный или количественный показатель, характеризующий вероятность или частоту подобного проявления источника техногенного риска в виде лингвистической переменной [26] либо полуколичественной (балльной) оценки.

Мера результата — качественный или количественный показатель, отражающий последствия (размер ущерба, время до наступления) техногенного происшествия в форме соответствующих лингвистических переменных или полуколичественных оценок.

Идентификацию источников техногенного риска целесообразно проводить, руководствуясь принятой выше (см. параграф 6.3) энергоэнтропийной концепцией. В частности, из нее следует, что технические устройства ОПО, обладающие высоким термодинамическим или электрическим потенциалом, а также вредные и аварийно химически опасные вещества (АХОВ) представляют повышенную опасность. Ведь в случае нежелательного высвобождения и неконтролируемого распространения подобного энергозапаса воздействие соответствующих потоков на незащищенные от них объекты из состава людских, материальных и природных ресурсов способно причинить социально-экономический ущерб.

Обеспечение безопасности функционирования подобных объектов техносферы, т. е. снижение техногенного риска до приемлемого уровня, обычно достигается выполнением соответствующих мероприятий. Однако ни вероятность появления каких-либо происшествий на ОПО, ни ожидаемый от них ущерб даже в самом благоприятном случае не могут быть нулевыми. Следовательно, приемлемость сопутствующего техногенного риска должна достигаться осуществлением комплекса мероприятий, включающих:

• а) идентификацию источников опасностей, причин и признаков их возможного проявления в форме различных техногенных происшествий;
• б) априорную оценку показателей, свидетельствующих о мере возможности или частоте возникновения данных случайных событий;
• в) априорную оценку показателей, характеризующих меру результата (тяжесть и длительность времени) проявления вредных последствий таких происшествий;
• г) предварительную оценку достаточности имеющихся либо дополнительных мер по снижению техногенного риска и обоснование соответствующих предложений;
• д) прогнозирование и обработку интегральных показателей техногенного риска с целью принятия решения о его соответствии приемлемым требованиям.

Предлагаемая процедура может быть облегчена заблаговременным делением технологического оборудования ОПО на ограниченное число типов — в соответствии с протекающими физико-химическими процессами и используемыми вредными веществами. Ведь в последующем подобное решение ограничит состав моделей инициирования, возникновения, развития и причинения ущерба от тех фактически однородных техногенных происшествий, которые могут иметь место при эксплуатации оборудования одной категории.

Вот почему в качестве конкретных источников техногенного риска эксплуатируемых ОПО ниже предлагается использовать ответственные технические устройства (ОТУ) — те главные функциональные компоненты промышленных и транспортных объектов, которые могут интерпретироваться в общем случае как человекомашинные системы. Что касается обоснованности модельного представления ОТУ в виде систем «человек — машина — среда», то необходимые для этого доводы были приведены в предыдущих главах. Там же (см., например, параграф 6.4) даны и рабочие определения всех основных компонентов этих сложных систем, а также их ближнего и дальнего окружения.

Что касается методологии предварительной (качественной или полуколичественной) оценки риска, то она должна содержать следующие способы и этапы реализации.

• 1. Идентификация источников и признаков возможного проявления техногенного риска в виде различных аварийных происшествий. Данный этап рекомендуется выполнять, основываясь на следующих закономерностях возникновения и нежелательного проявления объективно существующих опасностей: а) наличие источников техногенного риска обусловлено нахождением ОТУ в термодинамически неравновесном состоянии, а значения меры результата их проявления растут по мере накопления запасов обращающейся энергии или вредного вещества; б) возникновение техногенных происшествий следует рассматривать и как начало аварийного выброса подобного энергозапаса, и как следствие образования причинной цепи предпосылок (ПЦП), состоящей из ошибок людей, отказов техники и нерасчетных (превышающих допустимые пределы или неожиданных) внешних воздействий.
• 2. Выявление совокупности инициирующих факторов-предпосылок к аварийному выбросу энергозапаса ОТУ и прогнозирование наиболее вероятных сценариев (исходов его последующего неконтролируемого истечения, распространения, превращения и разрушительного воздействия) с причинением возможного ущерба. Эту часть процедуры рекомендуется проводить в соответствии с логикой, графически представленной на рис. 8.1.

Данная модель имитирует процесс возникновения и разрушительного развития конкретного техногенного происшествия (аварийного выброса энергозапаса ОТУ) в виде прохождения сигнала от исходных событий левой части к центру диаграммы, а от него — к конечным исходам правой. Прогнозирование же наиболее вероятных причинных цепей и сценариев рекомендуется осуществлять методами дедукции и индукции соответственно.

3. Оценка мер возможности и результата проявления конкретного источника риска в виде техногенного происшествия. При выполнении данного этапа основное внимание следует уделять учету тех препятствий-барьеров на пути распространения только что упомянутого сигнала, которые показаны на рис. 8.2 и которые должны быть предусмотрены проектно-конструкторской и эксплуатационно-технической документацией ОПО. Оценка их достаточности определяется с учетом специфики района его дислокации, значимости выявленных источников риска и статистики аварий на аналогичных объектах.

В этих условиях содержанием упомянутой выше деятельности администрации ОПО должно стать своевременное получение информации о причинах и признаках возможного проявления источников техногенного риска, а также ее возможное использование в следующих целях:

• 1) оценка соответствующего вклада разных частей конкретных ОТУ с целью обнаружения узких мест с точки зрения обеспечения безопасности их функционирования;
• 2) прогноз меры возможности и меры результата проявления вскрытых источников техногенного риска, а также оценка достаточности мероприятий, необходимых для его снижения при эксплуатации конкретных ОТУ;
• 3) обоснование наиболее результативных стратегий обеспечения безопасности функционирования ОПО в целом, а также оптимизация соответствующих управляющих воздействий.

Рис. 8.1. Модель происшествия с выбросом энергозапаса Отметим также, что предварительный анализ техногенного риска представляет собой лишь начальный этап той деятельности администрации ОПО, которая затем будет связана с его прогнозированием и регулированием. Поэтому главной целью излагаемой здесь процедуры является представление информации, необходимой для последующего решения таких основных задач риск-менеджмента техногенных происшествий:

• 1) мониторинг технического состояния функциональных подсистем ОПО на предмет своевременного выявления узких мест в их конструкции и технологии эксплуатации;
• 2) оценка эффективности и целесообразности внедрения дополнительных мероприятий по уменьшению риска техногенных происшествий в процессе эксплуатации каждого ОТУ;

Рис. 8.2. Логика учета барьеров при оценке риска конкретного происшествия.

1) выработка оптимальных управленческих решений, учитывающих особенности технического состояния ОТУ и направленных на снижение меры возможности появления техногенных происшествий при ограниченных затратах на внедрение соответствующих мероприятий и уменьшение данного показателя техногенного риска до приемлемого уровня путем внедрения мероприятий, требующих минимальных затрат.

Предварительная оценка мер возможности и результата проявления источников техногенного риска на ОПО должна осуществляться рабочими группами, формируемыми их администрацией и включающими специалистов по надежности технических систем, охране труда и технике безопасности, пожарному, технологическому и энергетическому надзору. Для проведения дополнительных исследований и оказания аудиторской помощи могут привлекаться специализированные организации. Возглавлять же рабочую группу должен главный инженер ОПО или его заместитель, отвечающий за обеспечение промышленной и экологической безопасности.

Особое внимание при подборе рабочей группы и привлекаемых специалистов следует обращать на их способность:

• а) выявлять те факторы, которые считаются существенными для возникновения техногенных происшествий и оценки частот появления инициирующих их событий-предпосылок;
• б) излагать аргументированные суждения относительно величины соответствующего ущерба и времени до его наступления;
• в) предлагать конкретные мероприятия по снижению техногенного риска и оценивать их предполагаемую результативность.

Основным источником исходных данных, необходимых для осуществления предварительной оценки и снижения риска возможных на ОПО происшествий, являются проектно-технологическая и эксплуатационно-техническая документация на все ОТУ, отчеты о результатах периодического освидетельствования, поверок и технического диагностирования входящих в них объектов технологического надзора, средств измерений и других наиболее ответственных элементов, а также экспертные суждения специалистов рабочей группы и достоверные статистические данные по аналогичным производственным объектам, технологическим процессам и оборудованию. Получаемая при этом информация должна касаться следующих сведений и целевого предназначения.

• 1. Дислокация ОПО и характеристика окружающей среды: взаимное расположение данного объекта техносферы и особо ответственных потребителей его продукции; средняя плотность людей, проживающих и пребывающих в ближайших населенных пунктах; климатические, ландшафтные, сейсмические и топографические условия района их расположения и т. п. Эти данные служат входными параметрами как для процедуры оценки риска (например, сейсмическая обстановка позволяет судить о возможности неблагоприятных внешних воздействий на ОТУ), так и для его обработки (чаще всего — для обоснования мер по снижению тяжести последствий или перераспределения риска наиболее тяжелых техногенных происшествий, например, путем страхования).
• 2. Состав и свойства ОПО: характеристика помещений и производственного оборудования с указанием расположения и грузогабаритных параметров; данные о технологических процессах и обращающихся в них вредных веществах; сведения, характеризующие техническое состояние используемого оборудования (структурные схемы надежности, интенсивности отказов их элементов, свойства конструкционных материалов, имеющиеся дефекты и т. д.); численность и размещение персонала на территории и в помещениях. Указанные сведения требуются для идентификации источников техногенного риска и признаков их возможного проявления, определения вероятных сценариев развития возможных происшествий и оценки их частоты, идентификации вторичных поражающих факторов и степени их влияния на соседние с ОТУ технологические установки, а также для определения меры возможности и параметров эскалации наиболее крупных катастроф и аварий на ОПО.
• 3. Технико-экономические и справочные данные, непосредственно относящиеся к предупреждению и смягчению последствий техногенных происшествий на конкретном ОТУ: системы контроля загазованности, предназначенные для выявления утечек горючих веществ и инициаторов их возможного воспламенения; наличие и состояние средств пожаротушения (пожарных насосов, пожарных трубопроводов и огнетушителей); совершенство гражданской защиты и обороны (оснащенность сооружений и персонала путями эвакуации, средствами от проникновения сторонних лиц и ведения различных аварийно-спасательных работ); сведения о других защитных мерах и времени реагирования на инциденты, а также о стоимости каждой единицы оборудования ОПО и тяжести техногенных происшествий на аналогичных объектах.

Основными результатами предварительного анализа техногенного риска эксплуатируемых ОПО являются качественные показатели, характеризующие наличие и серьезность не только соответствующих источников, но и предпосылок к техногенным происшествиям, а также меры возможности и последствия их возникновения с учетом организационно-технических мероприятий по предупреждению и снижению ущерба — как уже реализованных, так и предлагаемых рабочей группой для снижения техногенного риска.