Системное прогнозирование параметров риска происшествий с помощью диаграмм типа «дерево»

Рассматриваемые здесь причинно-следственные модели получили ныне самое широкое распространение при системном исследовании производственно-экологической безопасности с целью ручного и автоматизированного прогноза показателей надежности, живучести и параметров риска отказов и происшествий в различных человекомашинных системах, что обусловлено их многими достоинствами. Поэтому материал данной главы достоин самого углубленного усвоения из-за его перспективности для последующей профессиональной деятельности в сфере менеджмента техногенного риска. Кроме того, конструктивность этих моделей демонстрируется далее в данном (гл. 13) и третьем (гл. 19−21) разделах книги.

Правила построения диаграмм типа «дерево происшествия» и «дерево событий»

Системное исследование наиболее опасных отказов и техногенных происшествий с помощью «дерева происшествия» (ДП) и «дерева событий» (ДС) включает следующие этапы:

• 1) предварительный анализ риска с целью выявления на ОПО его главных источников и способов проявления в форме каких-либо чрезвычайных ситуаций;
• 1) представление условий их возникновения в виде ДП, а развития — в виде ДС;
• 2) проведение качественного анализа каждой такой разработанной модели;
• 3) количественная оценка с их помощью вероятности исследуемого техногенного происшествия и размеров ожидаемого от него ущерба;
• 4) обоснование мероприятий по снижению только что оцененных мер возможности и результата проявления соответствующих источников техногенного риска.

Кратко рассмотрим особенности реализации четырех последних этапов, имея в виду, что проведение первого по методикам гл. 7 позволит выявить источники техногенного риска, требующие дополнительного исследования с целью принятия неотложных мер по его перераспределению или снижению.

Что касается построения древовидных моделей процессов появления и развития техногенных происшествий, то главная особенность данного этапа их системного исследования состоит в необходимости учета всех наиболее существенных факторов и отсутствии в настоящее время соответствующих строгих процедур. По этим причинам обычно не удается обеспечить идентичность результатов моделирования одного и того же происшествия, полученных различными исследователями с целью прогноза соответствующих параметров и выработки рекомендаций по их оптимизации какими-либо способами.

Для упорядочения процедур построения ДП и ДС предлагается использование положений энергоэнтропийной концепции, касающихся основных закономерностей аварийности и травматизма в техносфере, в особенности того утверждения, что любое техногенное происшествие является одновременно и (1) следствием причинной цепи соответствующих предпосылок к началу аварийного высвобождения энергозапаса ОТУ, и (2) результатом последующего неконтролируемого истечения, распространения, трансформации и разрушительного воздействия соответствующих потоков на оказавшиеся вблизи объекты. Последовательно продемонстрируем конструктивность предложенного подхода, начиная с ДП.

В частности, из утверждения (1) следует, что при определении структуры дерева происшествия под его элементами нужно подразумевать следующее:

• а) головное событие — начало нежелательного высвобождения конкретного вида энергии или вредного вещества;
• б) ветви — минимально необходимые для этого причинные цепи предпосылок, каждая из которых состоит из событий, объединенных связями и логическими условиями;
• в) исходные события-предпосылки, иногда называемые «листьями» ДП, в качестве которых обычно имеются в виду отказы техники,

ошибки людей, а также неблагоприятные (вредные, опасные или неожиданные) для них внешние воздействия.

Рекомендуется также не прямая, а обратная последовательность поиска подобных причинных цепей головного события. Иначе говоря, построение ДП следует начинать не снизу вверх (от инициирующих ошибок, отказов и неблагоприятных внешних воздействий — к головному событию), а наоборот. При этом головное событие, его возможные предпосылки и объединяющие их логические условия необходимо выявлять дедуктивно, т. е. руководствуясь общими закономерностями возникновения техногенных происшествий.

При выявлении соответствующих факторов нужно помнить, что основными источниками опасности в промышленности и на транспорте служат обращающиеся в их ОТУ вредные (в том числе перегретые и переохлажденные) вещества, а также источники электроэнергии, подвижное технологическое оборудование и сосуды, работающие под высоким давлением или вакуумом. Следовательно, возможные происшествия необходимо увязывать с нежелательным высвобождением подобного энергозапаса, а инициирующие это технические предпосылки — с отказами или неисправностью ответственных элементов оборудования вследствие естественного износа, старения или усталости; загрязнения, окисления, пересушки или переувлажнения под воздействием рабочей среды; неадекватных воздействий со стороны персонала.

Второй группой предпосылок техногенных происшествий следует считать ошибочные и несанкционированные действия, допущенные людьми при конструировании, изготовлении, монтаже, техническом обслуживании и ремонте технологического оборудования ОПО. Появление подобных предпосылок может быть обусловлено как внутренними (отсутствие должных психологических установок, знаний и навыков), так и внешними для человека факторами (несовершенство используемой техники и технологии, высокая напряженность труда или неблагоприятные условия рабочей среды).

При построении ДП также полезно руководствоваться следующими правилами и рекомендациями:

• а) четко определять условия появления головного события;
• б) декомпозировать сложные предпосылки до простых;
• в) уточнять время, место и причины возникновения каждой из них;
• г) выявлять совместно действующие факторы и разделять их;
• д) исключать обратные связи между элементами этой модели;
• е) увязывать события-инициаторы причинной цепи происшествия с внешними факторами;
• ж) указывать родовую принадлежность предпосылок: «отказ», «ошибка» или «воздействие извне» ;
• з) конкретизировать причины их появления, например «вследствие удара» или «по причине захвата движущими частями» ;
• и) проверять достоверность всех принятых допущений и исходных данных.

Создание этой модели заканчивают проверкой полноты образующих ее элементов и связей между ними, а также алфавитно-цифровым кодированием всех событий. Иногда на данном этапе также составляют структурные функции (эквивалентные ДП выражения булевой алгебры). При их формировании осуществляются следующие замены: все предпосылки данной диаграммы — на их алфавитно-цифровые коды; узлы логического перемножения «х» и сложения «+» — на условия конъюнкции " л" и дизъюнкции " V" ; а имеющиеся в ней причинные цепи предпосылок — на дизъюнктивно-конъюнктивные соотношения типа ранее показанных в выражении (9.2).

Что касается дерева событий, то процедура его построения, основанная на втором (2) из ранее выбранных утверждений энергоэнтропийной концепции, во многом сходна с вышеизложенной. Действительно, ДС также строится сверху вниз, т. е. от центрального события к тем совокупностям учтенных им промежуточных и конечным исходов, которые соединены дугами. В качестве центрального события этой графической модели обычно берется головное событие конкретного ДП, что удобно для решения всех рассмотренных выше (см. на рис. 9.1 нижний блок) задач системного исследования. Ведь последующий совместный анализ этих двух диаграмм позволит выявлять закономерности появления и предупреждения конкретных происшествий, оценивать меры возможности и результата проявления соответствующих источников риска и обосновывать рациональные меры по его парированию.

Однако главным методом построения ДС будет уже индукция, т. е. воспроизведение лишь тех вариантов развития (сценариев проявления) моделируемого техногенного происшествия, которые не противоречат объективно существующим законам природы и наиболее вероятны в исследуемых условиях. Кроме того, все подобные сценарии нужно рассматривать как последовательности исходов завершения не менее чем на трех этапах данного довольно сложного, а значит — и случайного процесса:

• 1) истечение потоков энергии или вредного вещества, аварийно высвобождающихся из конкретного ОТУ;
• 2) их распространение от источника выброса до близлежащих незащищенных объектов, иногда — с учетом трансформации некоторых АХОВ в форме воспламенения или взрыва;
• 3) разрушительное воздействие первичных потоков или продуктов их интенсивной трансформации на соответствующие объекты из состава людских, материальных и природных ресурсов.

При этом следует определять следующие параметры:

• а) количество высвободившегося энергозапаса;
• б) размеры зон распространения и трансформации соответствующих потоков;
• в) мощность вызванных ими поражающих факторов;
• г) находящиеся в этих зонах людские, материальные, природные ресурсы и их стойкость к таким факторам;
• д) условные вероятности каждого учтенного в ДС исхода.

Из вышеизложенного следует, что в структуре каждого ДС должно быть не менее трех уровней. Первый из них предназначен для отражения вариантов аварийного истечения и оценки количества высвободившихся при этом энергии или вредного вещества, каждого — со своей вероятностью и средним объемом утечки. Основными учитываемыми здесь характеристиками следует считать объем накопленного в ОТУ энергозапаса, возможность ограничения его эмиссии предусмотренными для этого приборами безопасности, гидравлическое или иное сопротивление каналов утечки и наполняемой потоками среды и т. д.

Второй уровень ДС характеризует особенности неконтролируемого распространения в новой среде высвободившихся потоков энергии и вредного вещества. При этом учитывается возможность как их преобразования (например, испарения пролитого сжиженного газа или интенсивного горения либо мгновенного взрыва его паров), так и появления вторичных поражающих факторов подобной трансформации (осколков, теплового импульса, избыточного давления). Естественно, что все параметры данного уровня определяются количеством и видом аварийно высвободившегося энергозапаса, а также свойствами среды, в которой распространяются и накапливаются соответствующие вещества.

Наконец, на третьем уровне прогнозируется разрушительная работа высвободившихся потоков и сопутствующих им поражающих факторов, совершаемая с незащищенными от них объектами. Здесь рассматривается не только прямой ущерб людям, их имуществу и природной среде, но и косвенный, обусловленный нарушением существующих между ними связей. Размеры совокупного ущерба определяются с учетом уровней подобных факторов, образовавшихся в соответствующих зонах, а также плотности и стойкости подвергнутых их воздействию ресурсов, поглощенных ими доз энергии и вредного вещества, своевременности проведения аварийно-спасательных и ремонтновосстановительных работ.

Построение ДС — исходов конкретного техногенного происшествия — должно завершаться проверкой полноты учтенных вариантов истечения, распространения, трансформации и поглощения аварийно высвободившихся потоков. При этом следует руководствоваться правилами определения и деления понятий на классы, рекомендуемые формальной логикой (см. гл. 1) и теорией вероятностей для независимых и зависимых событий. В частности, нужно контролировать указание не только родовой принадлежности всех конечных исходов ДС, (например, для людей это «гибель, увечье или временная потеря трудоспособности»), но и межвидовых отличий внутри рода (например, «вследствие ингаляции или адсорбции вредного вещества» или «воздействия воздушной ударной волны»).

Кроме того, в обозначении узлов ДС (да и ДП тоже) следует избегать использования на одном уровне событий, одно из которых является частью другого, а также не допускать как применения понятия с неясным содержанием, так и его раскрытия с помощью признаков, уже имеющихся в наименовании определяемого события, т. е. допускать ошибку, иногда называемую «круг в определении». Наконец, при выявлении логических условий и причинно-следственных связей между узлами обеих этих моделей следует руководствоваться соответствующими методами формальной логики [5]: остатков, сопутствующих изменений, единственного сходства, единственного различия и их комбинацией. Соблюдение этих правил обычно позволяет обеспечить требуемую адекватность построенных ДП и ДС, а стало быть — и их пригодность для последующего системного анализа и синтеза безопасности в техносфере.