Безопасность жизнедеятельности

Под общей редакцией д-ра техн. наук, проф. С. В. Белова

Издание пятое, исправленное и дополненное

Рекомендовано Министерством образования Российской Федерации

в качестве учебника для студентов высших учебных заведений

Москва «Высшая школа» 2005

Глава 11

Защита от опасностей технических систем и производственных процессов

11.1. Анализ опасностей

11.1.1. Понятия и аппарат анализа опасностей

Предмет анализа опасностей. Объектом анализа опасностей является система «человек – машина – окружающая среда (ЧМС)», и которой в единый комплекс, предназначенный для выполнения определенных функций, объединены технические объекты, люди и окружающая среда, взаимодействующие друг с другом. Основными компонентами такой системы являются человек, машина, среда, а сложные процессы, происходящие между основными компонентами, нуждаются в управлении.

Из принципа иерархичности управления следует, что система ЧМС является многоуровневой, а при переходе от одного уровня к другому компоненты системы ЧМС должны претерпевать изменения. Иерархия делит людей как бы на «человека», который формулирует задачу, организует, управляет, и «человека», который совместно с техникой образует компонент «машина», непосредственно осуществляющий замысел.

Рис. 11.1. Схематичное изображение системы ЧМС:

Ч – человек, М – машина, С– среда, ос –обратная связь, УД – управляющие действия

Иначе говоря, человек системы ЧМС более высокого уровня (рис. 11.1) рассматривает людей и технику системы ЧМС более низкого уровня как единый компонент – своеобразную человеко-машину, предназначенную для выполнения определенных функций.

В компонент «среда» в общем случае могут входить люди, не входящие в подсистему «человек–машина», с искусственной средой их жизнедеятельности, производственная среда (техническая, социальная и т.д.), окружающая среда (например, часть «чистой» природы – естественной среды обитания человека).

Кроме уровней и компонентов, в системе ЧМС целесообразно выделить отдельные стадии жизненного цикла. Для простоты можно ограничиться следующими из них: стадия проектирования, когда определяются задачи, формируются требования, рассчитываются параметры, разрабатываются чертежи; стадия создания, когда в процессе изготовления или производства концепция и конструкция начинают воплощаться в жизнь; стадия эксплуатации, когда система ЧМС осуществляет возложенные на нее рабочие функции и затем ликвидируется.

Таким образом, с точки зрения анализа и управления опасностями необходимо рассматривать и анализировать структурные элементы системы ЧМС, показанные на рис. 11.2.

Взаимодействие компонентов, входящих в систему ЧМС, может быть штатным и нештатным. Нештатное взаимодействие может выражаться в виде ЧП – нежелательных, незапланированных, непреднамеренных событий, нарушающих обычный ход вещей и происходящих в относительно короткий отрезок времени. Катастрофы, аварии, несчастные случаи будем называть ЧП- несчастьями или, сокращенно, н-ЧП. Отказы и инциденты обычно предшествуют н-ЧП, но могут иметь и самостоятельное значение.

Рис. 11.2. Структурные элементы системы ЧМС.

Обозначения: У – уровни; В – высший; Н – низший; С – стадии жизненного цикла;

К – компоненты

Рис. 11.3. Структурные элементы системы управления опасностями на стадии эксплуатации

Анализ опасностей делает предсказуемыми перечисленные выше ЧП и, следовательно, их можно предотвратить соответствующими мерами. К главным моментам анализа опасностей относится поиск ответов на следующие вопросы. Какие объекты являются опасными? Какие ЧП можно предотвратить? Какие ЧП нельзя устранить полностью и как часто они будут иметь место? Какие повреждения неустранимые ЧП могут нанести людям, материальным объектам, окружающей среде?

Поиск причин ЧП в конечном счете приводит к анализу системы управления опасностями. На разных стадиях жизненного цикла системы ЧМС функциональные модели системы управления опасностями (СУО) могут состоять из разных элементов, при этом обязательным является наличие информационной системы, обратных связей и алгоритма функционирования. Наиболее сложной является функциональная модель СУО на стадии эксплуатации системы ЧМС (рис. 11.3).

На рис. 11.3 компонент «человек», выбирая цель, создает управляющие действия, которые оказывают влияние на компоненты «машина» и «среда». Результат этих действий анализируется информационной системой управления опасностями, которая производит отбор и обработку информации, а также предлагает варианты возможных решений при обнаружении отклонений в работе системы. В качестве управляющего действия рассматривается также программа управления опасностями (ПУО), которая включает такие составляющие, как политику, проводимую менеджментом в сфере безопасности; технические требования (например, стандарты), заложенные в ПУО; организационные и информационные моменты, а также наличие ресурсов для выполнения задач, поставленных ПУО. Кроме этого, программа включает системы профилактики – готовности, реагирования и восстановления.

Наличие обратных связей и информационной системы позволяет осуществлять сбор данных по отклонениям, отказам, ЧП и т.д., проводить анализ опасностей и их ранжирование, сравнивать результаты функционирования системы ЧМС с программой управления опасностями, принимать решения и выбирать и осуществлять управляющие действия. В производственной системе ЧМС информационные функции, в частности, выполняют: рапорты инспекторов, акты расследования ЧП, протоколы аттестации рабочих мест, инструкции по безопасности и т. д. За счет обратных связей обеспечивается устойчивость функционирования СУО и ее развитие при наличии положительных обратных связей.

Рис. 11.4. Алгоритм функционирования системы управления опасностями

Как сказано выше, СУО в общем случае работает в разных режимах и ее важным элементом является алгоритм функционирования, который вместе с некоторыми компонентами СУО можно представить так, как показано на рис. 11.4.

Отметим, что режим работы СУО зависит от типов ЧП, происходящих в системе ЧМС. При режимных ЧП система ЧМС функционирует штатно и работа СУО не выходит за рамки режима профилактики и готовности (см. рис. 11.4).

При проектных и запроектных ЧП система ЧМС функционирует за пределами штатного режима; СУО работает в режиме реагирования и восстановления, при этом, если имеют место проектные ЧП, то исполняются некоторые элементы режима реагирования и режима восстановления (см. рис. 11.4), а при запроектных ЧП – практически все элементы, заложенные в эти подсистемы, и, в частности, необходимый комплекс восстановительных работ.

Анализ опасностей описывает их качественно и количественно и заканчивается планированием предупредительных мероприятий. Он базируется на знании алгебры, логики и событий, теории вероятностей, статистическом анализе, требует инженерных знаний и системного подхода.

Основные понятия. ЧП и высказывания обычно обозначают прописными буквами A, B, C, D и т.д., полагая, например, А = 1, если ЧП А произошло или высказывание А истинно, и А = 0, если ЧП не произошло или высказанное ложно. Тождественно истинное высказывание и ЧП, которое происходит всегда (достоверное событие), обозначают через I, а тождественно ложное высказывание и невозможное ЧП – через 0. Для этих элементов всегда имеем: 1 = 1,  = 0.

В табл. 11.1 представлены основные операции, которые могут быть применены к элементам А, В – ЧП или высказываниям.

Таблица 11.1. – Двухместные операции над высказываниями и ЧП

Примечание. Для упрощения записи знак * часто опускают, например, вместо А*В*С пишут ABC.

Таблица 11.2. – Группы ЧП-несчастий

В дальнейшем будут рассматриваться только те события, которые относятся к разряду случайных. Катастрофы, аварии, несчастные случаи образуют группу ЧП, которую будем называть ЧП-несчастьями или, сокращенно, н-ЧП (табл. 11.2). Отказы и инциденты обычно предшествуют н-ЧП, но могут иметь и самостоятельное значение.

Согласно принятой терминологии, авария определена как ЧП, заключающееся в повреждении собственности и (или) окружающей среды, а произведение N _* A = K, где К обозначает катастрофу.

Все н-ЧП определяются как повреждения. Вопрос состоит в том, что считать повреждением. Например, повреждение организма может привести к летальному исходу. Однако в других случаях повреждение может быть таким, что его трудно или невозможно будет диагностировать (например, при взрыве установки в рабочего попало мягкое резиновое уплотнение). В настоящее время отсутствует единица «количества повреждения». С точки зрения анализа опасностей, существенным является то, что любое «нулевое повреждение» принимается во внимание и исследуется.