Раздел 3. Моделирование и системный анализ процессов причинения техногенного ущерба

Лекция 6. Общие принципы моделирования и системного анализа процессов причинения техногенного ущерба. Модели и методы прогнозирования зон, вероятности и тяжести техногенных происшествий.

К основным поражающим факторам техногенного характера относят: а) термический (тепловое излучение, «удар» пламенем или криогенным веществом) – 56% от общего числа причин разрушительного воздействия; б) бризантно-фугасный (дробящее, метательное или осколочное воздействие движущихся тел, включая непосредственные продукты взрыва) – 29%; в) агрессивные или токсические вещества вредных или аварийно опасных химических веществ – около 10%.28 Выделяют 4 этапа в развитии происшествия: 1. высвобождение (расконсервация) накопленной в ЧМС системе энергии или запасов вредного вещества вследствие возникшей там аварии; 2. неконтролируемое распространение (трансляция) их потоков в процессе истечения вещества и энергии в новую для них среду и перемещение в ней; 3. физико-химическое их превращение (трансформация) там с дополнительным энерговыделением и переходом в новое агрегатное или фазовое состояние; 4. разрушительное воздействие (адсорбция) первичных потоков и/или наведенных ими поражающих факторов на незащищенные от них объекты. Целью априорной количественной оценки техногенного риска служит обычно не точный количественный прогноз соответствующей случайной величины, который невозможен в принципе для таких сложных систем, как человекомашинные, а сравнительная количественная оценка опасности нескольких однотипных производственных или транспортных объектов и оценка эффективности альтернативных мероприятий по снижению возможного техногенного риска. Областью предпочтительного использования рассматриваемой методики будут сравнительно простые производственные и транспортные объекты, эксплуатация которых декомпозируется на отдельные технологические операции - функционирование простейших человеко- машинных систем. В качестве основного показателя опасности исследуемых объектов используется величина связанного с их функционированием техногенного риска, рассчитываемая как математическое ожидание случайной в общем случае величины ущерба. [Y] =tВ = MtR k m = å 1 Qkс Ykc+ l n = å 1 Qlн Ylн, где k=1...m -число типов происшествий (аварийных вредных выбросов), возможных при функционировании данного предприятия; Qkс,Ykc -вероятности возникновения происшествия каждого типа за время и размеры обусловленного ими среднего ущерба;t l =1...n -число типов непрерывных энергетических (шум, вибрации, тепло...) и материальных (дым, шлаки...) вредных выбросов; выбросов каждого типа иtQlн,Ylн - вероятности появления за время размеры обусловленного ими среднего ущерба. Другой способ упрощенного прогноза последствий разрушительного воздействия АОХВ связан с определением "зон поражения". В этом случае априорную оценку величины риска (среднего ущерба таким ресурсам) удобно рассчитывать по следующей формуле:29 [Y] =tY = MtR =k å 1 3 Fk×Skq×(Qkq Ck)+× =k å 1 3 Fk×(Skd Ck),× где Qkq -вероятность причинения людским (k=1), материальным (k=2) и;tприродным (k=3) ресурсам ущерба заданной степени тяжести за время Skq,Skd -соответственно площади зон вероятного и достоверного уничтожения рассматриваемых ресурсов поражающими факторами; Fk,Ck - средние плотность и стоимость единицы каждого ресурса в зонах вероятного и достоверного поражения. Для априорной оценки техногенного ущерба удобно пользоваться зависимостями между вероятностями вывода из строя учитываемых нами ресурсов и полученной ими мощностью дозы вредных факторов - DР. Такие зависимости, называемые "доза-эффект" - R(DР), могут иметь различный характер: как простой (линейно-беспороговый), так и более сложный (нелинейно-ступенчатый). Непосредственными источниками опасности исследуемых нами производственных и транспортных объектов следует считать генераторы или аккумуляторы энергии и вредных веществ – насосы и компрессоры, цистерны и сосуды с токсичными жидкостями, резервуары и трубопроводы со сжатыми газами, пожароопасные и взрывчатые вещества, подвижные энергоблоки. При идентификации конкретных источников опасности, нужно руководствоваться величиной накопленной в них энергии, а при принятии решения о необходимости дополнительных мер по обеспечению безопасности или составлению декларации о безопасности - предельно допустимыми запасами энергии и вредных веществ. Для выявления сценариев нежелательного высвобождения энергозапаса должны использоваться как эмпирические данные и сравнительно простые диаграммы типа дерево событий (преимущественно - в ходе выполнения домашних и курсовых работ), так и результаты более адекватного моделирования - при оценке и декларировании безопасности производственных и транспортных объектов, а также в процессе дипломного проектирования. Оценку вероятности или частоты сценариев разрушительного воздействия вредных веществ и энергии нужно осуществлять по результатам моделирования, полученным на предыдущем шаге, или с помощью статистических данных об аналогичных происшествиях. Определение количества аварийно высвободившейся энергии или объема вредных веществ также следует проводить с помощью моделей соответствующих истечений. Оценку частоты или вероятности причинения непосредственного (прямого) ущерба следует проводить исходя из частоты воздействия поражающих факторов на не защищенные от них ресурсы и полученной ими мощности дозы поражающего фактора. Величина зон поражения людских, материальных и природных ресурсов, 30 а также уровни наблюдаемых в них опасных факторов могут рассчитываться приближенно, путем представления зон достоверного поражения кругом или шаром с радиусами, оцененными по статистическим данным. Оценка частоты или вероятности причинения вторичного (косвенного) ущерба, всегда крайне желательна, поскольку тяжесть таких косвенных издержек обычно превышает прямой ущерб в 3-4 раза. Риск причинения ущерба конкретному ресурсу может быть рассчитан стандартным способом. Количественная оценка интегрального техногенного риска, учитывающего ущерб от конкретного производственного или транспортного объекта для всех видов ресурсов (людских, материальных и природных), должна проводиться подобно предыдущим этапам рассматриваемой методики. Для проверки правдоподобности результатов, полученных при прогнозировании риска, а также при выполнении курсовых работ по отдельным аспектам моделирования опасных процессов, целесообразно руководствоваться имеющимися статистическими данными.

Лекция 7. Системный анализ и моделирование неконтролируемого истечения и распространения энергии и вредного вещества в техносфере.

Наиболее простыми из моделей и методов данного класса являются те, которые описывают высвобождение энергии (механической, тепловой, электрической), а также истечение инертных или не меняющих при этом агрегатное состояние жидкостей и газов. Сложнее обстоит дело с ситуацией выброса в-в, меняющих свое агрегатное состояние в результате интенсивного вскипания и испарения после разгерметизации емкости, например, сжиженных газов или криогенных жидкостей. Моделирование и прогноз параметров распространения химических и радиоактивных в-в связаны с необходимостью учета большого числа факторов. Например, концентрация данных в-в в точке с радиус-вектором r(x, y, z), обычно выражаемая функцией c(r, t) этих прямоугольных координат и времени, зависит от трех групп факторов: а) источник – его геометрия, расход, термодинамические параметры; б) среда – температурная и скоростная стратификация на макроуровне, а также ее локальная неоднородность, нерегулярность и турбулентность; в) вредное в-во – плотность, размер частиц, их склонность к физико-химическим превращениям после контакта со средой и ограничивающей поверхностью. Минимальный объем входной информации, должен включать следующие сведения:

1. координаты местоположения, энергетические потенциалы, масса и термодинамические параметры вредного в-ва, содержащегося в их аккумуляторе или генераторе, а также геометрия поверхности истечения из них;

2. мощность истекающего потока энергии и физико-химические характеристики аварийно-опасного или иного вредного в-ва,  определяющие их агрессивность либо инертность по отношению к новой среде;

3. геометрия и динамика параметров этой среды, определяющие ее сопротивление истечению, распространению или рассеянию в ней потоков энергии и вредного в-ва. Объем выходной информации должен включать следующее:

1. количество заполнивших новую среду вредных в-в или уровни потенциала потоков энергии в различных точках соответствующего пространства;

2. геометрические характеристики зоны загрязнения этими в-вами или вредного воздействия такой энергией, а также динамика ее размеров;

 3. локальные характеристики концентрационного поля в точках этой зоны, включая изолинии или изоповерхности потенциалов энергии и токсонагрузок вредного в-ва. Чаще всего, при оценке массы или объема утечки аварийно опасных и других вредных в-в, находящихся в каком-либо сосуде в газообразном или жидком состоянии, рекомендуется рассматривать по два наиболее вероятных сценария:

 1) высвобождение всего их количества по причине полного разрушения сосуда;

2) частичное опустошение емкости или магистрали вследствие нарушения их герметичности. Существуют способы предварительной оценки размеров зон распространения вредного в-ва и энергии. Исходя из невозможности рассмотрения всех потенциальных жертв и вредных факторов, ограничимся прогнозом наиболее характерных зон их поражения. Выделяют три случая:

1) аварийное высвобождение и неконтролируемое распространение потоков энергии, сопутствующих механическому воздействию движущихся тел,

2) физико-химические превращения взрывопожароопасных веществ и

3) распространение в атмосфере токсичных парогазовых и мелкодисперсных смесей. Рассмотрим первую ситуацию, т.е. прогноз зон распространения аварийных потоков механической энергии, то есть подразумевается рассмотрение эффектов, связанных с а) инерционными силами движущихся тел или их осколков и б) потенциальной энергией, накопленной ими до начала перемещения.

 В первом случае обычно имеется в виду кинетическая энергия Эк и работа так называемой центробежной силы Fцб; во втором — энергия, накопленная под влиянием тяготения Земли или обусловленная упругостью газа, который находится в объеме V(м3), под давлением Р (Па). Энергия и силы, порожденные инертностью массы движущихся тел, рассчитываются по соотношениям классической физики: Эк = М W 2 /2; Fu6 = M W 2 /R, а количество потенциальной энергии: Эпт — тяготения и Эпг сжатых газов по соотношениям: Эпт = МgВ; Эпг = PVγ [(P/P0) (γ-1)/γ ]/(γ - 1), где W, R — скорость (м/с) и радиус (м) траектории криволинейного движения тела в данный момент; М, В — масса (кг) и высота (м) относительно другого 32 расположенного ниже предмета: Р, P0 — давление газа соответственно до и после расширения; γ — показатель адиабаты, Па; g — ускорение свободного падения. Для определения размера области пространства, в пределах которого может проявиться вредный эффект рассмотренных выше видов механической энергии, помимо ее величины, необходим знать и сопротивление, оказываемое соответствующим телам cо стороны других тел или несущей среды. В общем случае путь разрушительного распространения потоков такой энергии определяется как частное от совершаемой ею работы и противодействующей этому силы. Применительно к движению в атмосфере величина аэродинамического сопротивления Fac оценивается, например, по такому математическому соотношению: Fа.с. =.(ρW2 /2)Пл.с., где kл.с - коэффициент лобового сопротивления тел различной формы, учитывающий снижение соответствующей силы из-за неполного разрежения потока после их обтекания; ρ — плотность атмосферы, кг/м3; W — скорость тела или потока воздуха, м/с; Пл.с - плошадь лобового сопротивления тела, т.е. того его сечения, которое перпендикулярно скорости движения тела или направлению обтекающего его потока, м2. Приведенные аналитические зависимости свидетельствуют о том, что область неуправляемого распространения потока механической энергии однозначно определяется величиной как самой этой энергии, так и противодействующей ей силы. Это проявляется, например, в том, что при столкновении твердых тел возникают большие силы, а совершаемая ими работа завершается разрушением или изменением положения тел в пространстве. В то же время взаимодействие неупругих тел приводит к их взаимному нагреву и деформации. Статистика современных аварий и катастроф свидетельствует: наибольший техногенный ущерб людским, материальным и природным ресурсам (60%) ныне связан с пожарами и разрушениями зданий (транспортных средств). При этом основными поражающими факторами являются: тепловой - 56%, фугасный - 16%, осколочный - 13% и токсический - 7%. Большинство техногенных происшествий обусловлено неконтролируемым высвобождением энергии, которая накоплена во взрывчатых веществах (ВВ), топливовоздушных смесях (ТВС) или в сосудах, находящихся под давлением сжатых газов. Методы прогнозирования размеров зон поражения. Оценка зон фугасного поражения. Основным поражающим фактором аварийного взрывного высвобождения энергии является воздушная ударная волна (ВУВ). Чтобы количественно оценить последствия ее фугасного воздействия на людские, материальные и природные ресурсы, необходимо Pф. ЧащеDзнать характер изменения избыточного давления на фронте ВУВ - всего этот параметр определяется по формуле М.Садовского: Pф=(106/Хф)+(428/ХфD 2)+(1400/Хф 3), кПа; Хф=Хф/M 1/3, где Хф - расстояние от предполагаемого центра взрыва, м;33 М - масса взрывающегося вещества, эквивалентная по мощности соответствующему весу тротила, кг. Прогноз материального ущерба. Для уточненной предварительной оценки размеров ущерба конкретным объектам, находившимся в зоне возможного поражения и подвергнутым барическому воздействию, должны учитываться параметры их стойкости. Так, для зданий и сооружений могут использоваться а) два давления: Pjср и среднее арифметическое от давлений, приводящих кDбазовое - P0jср, и б) два коэффициента,Dповреждениям определенной тяжести - указывающих на их стойкость по отношению к ВУВ: KHj -его высоты (Нj,м) и KFj-доли фронтального остекления (Fj,%). Эти коэффициенты рассчитываются по следующим формулам: KHj=1+(3,40/Нj); KFj=[(1,36+Fj) 2+Vj(1-Fj)]1/2 -0,36, Pji, приводящие к разрушениям каждой изDа уточненные давления - рассмотренных выше четырех степеней тяжести, - таким образом: P0jср;D×KFj×Pjср=KHjDi); ×Pjср(0,07+0,37DPji=D P0jср определяетсяDВходящий во вторую формулу параметр экспериментально Pjср,DКритерии оценки ущерба. При известных значениях давлений Pji, следует руководствоваться 1) детерминистскими или 2)DP0jср и D вероятностными критериями оценки тяжести ущерба. PфDВ первом случае, например, такими: а) если барическое давление Pj4, то в данной точке зоны поражения будут необратимыеDпревышает повреждения зданий и транспортных средств, массовая гибель людей; б) при Pj4, возможны реставрацияD£PфD<Pj3Dдавлениях на фронте ВУВ неподвижных и подвижных сооружений, выживание людей; в) при DR3 -полное разрушение остекления зданий и увечья людей; г) при£PфD<DR2 DR2 - незначительные повреждения остекления и мелкие ушибы£PфD<DR1 людей. Во втором случае - при вероятностной оценке исхода фугасного воздействия на здания и сооружения, учитывающей реально наблюдаемый разброс прочностных свойств даже однотипных объектов, можно руководствоваться зависимостью между вероятностями конкретных (i -ых) степеней повреждения - Oi и ее средним значением - i ср. Прогноз зон теплового поражения. Оценка ущерба людским, материальным и природным ресурсам от данного фактора наиболее актуальна при оценке ущерба от аварийного выброса веществ, способных в последующем выделять накопленную в них химическую энергию следующими тремя основными сценариями: а)факельное горение струи топлива, б)поверхностное его выгорание в пределах образовавшегося бассейна, в)испарение сжиженных газов с образованием ТВС, завершающееся вспышкой в форме огненного шара или взрывом типа BLEVE. Поражающий эффект в первых трех случаях определяется величиной теплового импульса, излучаемого очагом пожара или взрыва, и зависит от диаметра и массы огненного шара, скорости его выгорания, а также от стойкости подверженных воздействию объектов и полученной ими тепловой дозы. При определении разрушительного эффекта тепловых факторов, рекомендуется руководствоваться следующим. Для возникновения у людей ожогов первой степени, требуется удельная тепловая мощность не менее 1,7 кВт/м2. Умеренные и тяжелые ожоги второй степени возникают соответственно при получении человеком тепловой энергии в 42 и 84 кДж/м2, а тяжелые ожоги третьей степени требуют 162 кДж/м2.

Лекция 8. Системный анализ и моделирование процессов разрушительной трансформации и адсорбции энергии и вещества в техносфере.

Особенности моделирования и оценки ущерба людским, материальным и природным ресурсам. Актуальность и состояние проблемы. Для определения эффекта токсического поражения человека и других биоособей, необходимо как можно точнее оценить полученную ими ингаляционную дозу химических веществ или экспозиционную - радиоактивных. Рассмотрим метод прогноза полученных людьми токсодоз, исходя из нестационарного концентрационного поля, которое генерируется мгновенным или непрерывным источником, находящимся в точке x ¢ (x1¢ ¢,x2 ¢,x3 ¢) и извергающим массу вредного вещества -М, а также учитывая степень его отражения от земли и ветер, обычно совпадающий с осью x1 и имеющий скорость u1. Способы прогноза токсического ущерба. В общем случае концентрация с(х,t) будет считаться функцией двух основных параметров - расстояния между источником загрязнения и местом расположения и х), а также длительности времени¢поражаемых ресурсов (между точками х с момента выброса вредного вещества - t0, длительности воздействия таких =t-t0 и их концентрации в конкретной точке x(x1,x2,x3) вtвредных веществ данный момент времени - t. Параметр t0 может обозначать как момент начала выброса вредных веществ источником, так и начало их поглощения человеком, не имеющим средств зашиты органов дыхания и оказавшимся в будетtзоне рассеяния токсичных веществ. Смысл символов t, t0 и оговариваться в каждом конкретном случае. Возможный поражающий эффект вредных веществ (например, процент или других биоособей) может быть оценен двумя способами,gгибели людей - каждый из которых основывается на расчете поглощенных токсодоз и использовании зависимостей “доза-эффект”. При прогнозе разрушительного эффекта, должны также учитываться параметры стойкости потенциальных жертв, зависящие от их возраста, состояния здоровья и интенсивности физической нагрузки (объема вдыхаемого загрязненного воздуха). Первый способ - приближенный. Он базируется на допущении о стационарности поля концентраций (С=с(х,t)=const) и применении известных пробит-функций. Мощность получаемой за этот период токсодозы 35 рассчитывается по такой формуле: DP=C n. Входящий в эту формулуt× показатель степени n и другие постоянные коэффициенты, совместно со gсмертельно опасными концентрациями типичных вредных веществ -LC (мг/м3), приведены в таблицах. Второй (более точный) способ базируется на специальных моделях поглощения и разрушительного воздействия вредных веществ на человека и другую биоту. В отличие от первого, здесь предполагается нестационарное концентрационное поле, которое создается выбросом количества К=М таких и их распространением под воздействием движущейся¢веществ из точки х воздушной или водной среды, с учетом эффектов турбулентного или дисперсионного обмена между ними. Общее выражение для концентрации в интересующей нас точке х имеет такой вид:),t,¢G(x,.x×C(х,t) = М) - функция, называемая "фактором метеорологическогоt,¢где G(x,x разбавления" вредных веществ в зоне рассеяния. Модификация и упрощение моделей. Если принять, что t0=0 и как разность между началом и концом времени ингаляции (tН-tопределить tК), то суммарную дозу DН, полученную людьми от источника непрерывных) следует складывать из двух частей: а)токсодозы,t>выбросов (для всех t приобретенной в период работы источника, и б)токсодозы, полученной после прекращения вредных выбросов, считая, что люди остались подверженными их воздействию, хотя интенсивность его будет неуклонно снижаться. Анализ опасности режимов выброса. Практический интерес представляет сравнительная оценка доз, полученных людьми от одного и =0-tк, при условии, если ихtтого же количества М вредных веществ за время выброс был: а)мгновенным и б)непрерывным, с постоянной интенсивностью. Это нетрудно сделать с помощью вышеприведенной формулы.tm=M/ Оказывается, что для мгновенного выброса, токсодоза, полученная человеком, всегда превышает соответствующее ее значение от непрерывного 0. Иначе говоря, имеют место такие зависимости:>DDисточника на величину ×D=(М/tК)DD; DDM(х,t)=DН(х,t)+ 0 tк ò.l)dl)(tк-l,¢G(x,x Последние соотношения справедливы для любых источников вредных выбросов, всех функций метереологического разбавления, в том числе - для каждой из тех моделей их распространения, которые были рассмотрены нами в предыдущем параграфе. Заметим, однако, что для прогноза разрушительного эффекта токсичных и радиоактивных веществ, недостаточно знания одних лишь доз ч/м3×DН и DМ, имеющих размерность [кг ]. Для перехода к ингаляционной дозе токсичного вещества -DРТ или экспозиционной мощности дозы – радиоактивного -DРR, и использования известных для них зависимостей “доза-эффект”, в каждом конкретном случае необходимо перемножать дозу 36 D на объем воздуха V [м3 /ч], прошедшего через органы дыхания человека или иной биоособи во время пребывания их в зоне заражения.

  Раздел 4. Моделирование и системный синтез управления производственно-экологической безопасностью

Лекция 9. Общие принципы программно-целевого планирования и управления процессом совершенствования безопасности.

Выбор приемлемых для системной инженерии безопасности специальных методов осуществлялся с учетом специфики ее объекта и предмета. Специфичность рассматриваемого здесь объекта определяется объективной сложностью системы «ч-м-с», обусловленной наличием в ее составе самих по себе сложных и взаимосвязанных компонентов. Такие компоненты как человек и машина могут вести себя самым неожиданным образом вследствие случайных воздействий внешней среды, нестабильностью собственных параметров. Например, посмотрим, как внешние условия влияют на работу человекомашинной системы: высокая информационная насыщенность труда человека-оператора снижает вероятность своевременного обнаружения им возможных отклонений параметров. Незначительная эмоциональная напряженность более благотворно влияет на трудовую деятельность в сравнении с полным отсутствием таковой или постоянным пребыванием в стрессовых ситуациях. Далее, повышение мотивации и добросовестное отношение к работе способствуют росту безошибочности людей, однако излишняя ответственность приводит их к ненормальной возбужденности и возможным срывам. Приобретение навыков повышает надежность выполнения технологических операций, но слишком богатый практический опыт часто приводит человека к излишней самонадеянности. Все это в совокупности и указывает на объективную сложность рассматриваемого здесь объекта и предмета исследования. Поэтому, в качестве основного метода исследования безопасности нами выбрана системная инженерия, а в качестве основного аппарата - моделирование. Их использование является наилучшим способом практической реализации таких требований, как объективность и всесторонность рассмотрения интересующих нас явлений и объектов. Неслучайно системную инженерию называют "прикладной диалектикой", а моделирование - "инструментарием современного исследователя". Основными этапами их итеративного применения являются эмпирический системный анализ, проблемно-ориентированное описание, теоретический системный анализ (так называемая гибкая системная методология). В качестве основного метода обеспечения безопасности вновь создаваемых объектов и совершенствования - уже существующих нами выбрано программно-целевое планирование и управление такими процессами, а в виде аппарата - математическая теория организаций. Это обусловлено большой продолжительностью производственных процессов, многообразием факторов, определяющих их безопасность, и 37 необходимостью привлечения для ее достижения специальных сил и средств. Вот почему, для обеспечения и совершенствования безопасности требуется не проведение разового мероприятия, а длительная, планомерная и целенаправленная работа. Иначе говоря, необходимо управление процессами обеспечения и совершенствования безопасности, под которым подразумевается совокупность взаимосвязанных мероприятий, осуществляемых в целях установления, обеспечения, контроля и поддержания требуемых (оптимальных по выбранным критериям) показателей безопасности. При этом эффективное управление безопасностью достигается:

 а)стратегическим планированием (обоснованием требований к ее уровню и разработкой целевых программ их обеспечения) и

 б)оперативным управлением выполнением таких программ (своевременным контролем и поддержанием заданного уровня безопасности).

Перечисленные задачи должны решаться в течение всего жизненного цикла производственных и транспортных объектов, начиная от их проектирования и кончая утилизацией выработавшего ресурс технологического оборудования. Цели и задачи системы обеспечения безопасности Уяснение природы аварийности и травматизма свидетельствует о необходимости создания системы обеспечения безопасности, под которой условимся понимать совокупность взаимосвязанных нормативных актов, организационно-технических и иных мероприятий, а также соответствующих им сил и средств, предназначенных для снижения ущерба от техногенно- производственных и природно-экологических опасностей. Как следует из данного определения, в составе данной системы можно выделить, по меньшей мере, таких три компонента: а) нормативные акты (руководящие документы), регламентирующие требования по обоснованию, обеспечению, контролю и поддержанию приемлемого уровня безопасности; б) организационно-технические, природоохранные и другие мероприятия, выполняемые при подготовке, проведении и окончании работ с целью снижения ущерба от происшествий (аварийных выбросов вещества и энергии) и ограничения непрерывного рассеяния двух последних; в) ресурсы (т.е. силы и средства), необходимые для практического осуществления таких мероприятий и выполнения других требований безопасности. При уточнении предназначения (или цели) данной системы, следует учитывать и реальные практические возможности человека, т.е. «безопасность» не следует интерпретировать в общепринятом смысле, предполагающем отсутствие опасностей, т.е. невозможность причинения какого-либо ущерба. Поэтому принятие в качестве цели данной системы этого реально недостижимого условия нельзя считать применимым. В качестве цели целесообразно принять либо а) максимально возможное сокращение (минимизацию) ущерба от аварийности и 38 травматизма в техносфере, либо б) удержание величины такого ущерба на самом низком уровне, определяемом доступными для безопасности средствами. Обратим внимание на три наиболее существенных момента в каждой из только что предложенных формулировок цели:

1. предполагается не абсолютный, а относительный уровень безопасности, учтенный в сделанном ранее ее определении вероятностью происшествий и приемлемым ущербом от перманентных выбросов энергии или вредного вещества;

2. цель системы обеспечения безопасности рассматривается не как главная задача, а как подчиненная обеспечению жизнедеятельности людей, т.е. безопасность техносферы – не самоцель, а средство выживания;

3. наконец, обе формулировки цели являются как бы условными, поскольку учитывают необходимость соблюдения технологии процессов и ограниченность ресурсов на обеспечение безопасности их проведения. Указанные цели позволили сформулировать главные задачи данной системы.

К ним мы отнесли: а) предупреждение гибели, других несчастных случаев и профзаболеваний людей; б) исключение аварий на производстве и транспорте; в) минимизация их вредных выбросов в окружающую людей рабочую и природную среду; г) заблаговременная подготовка к проведению возможных аварийно-спасательных работ; д) эффективное использование сил и средств, выделенных для предупреждения и ликвидации последствий техногенных происшествий. Показатели качества системы обеспечения безопасности. При обосновании показателей качества рассматриваемой здесь системы, мы исходили из следующих основных требований: а) показатели качества должны быть связаны с показателями эффективности и экономичности производственных процессов; это требование исходит из того, что аварийность снижает рентабельность производственных процессов, поэтому показатели качества должны показывать насколько уровень безопасности сказывается на результативности таких процессов; б) параметры должны характеризовать качество соответствующих человеко-машинных систем и интенсивность использования их отдельных компонентов, поскольку безопасность достигается требуемым качеством системы и взаимной совместимостью их компонентов. в) универсальность, наглядность и чувствительность к изменениям своих параметров на различных этапах жизненного цикла. Оказалось, что лучше всего предъявленным требованиям удовлетворяют вероятностно-возможностные показатели. Именно эта группа показателей - интегральная характеристика качества систем, где явления и процессы носят стохастический характер. Так, вероятность возникновения происшествий при выполнении конкретных работ, ожидаемый от них средний ущерб и предполагаемые средние затраты на обеспечение безопасности могут наглядно указывать не только на возможность появления 39 таких событий, но и на связанные с ними издержки. Поэтому, в качестве базового показателя системы обеспечения) проведения конкретногоt(dбезопасности использовалась вероятность Р и вtтехнологического процесса без происшествий в течение времени условиях, установленных нормативно-технической документацией. Физический смысл этого показателя – объективная мера невозможности появления происшествий при таких обстоятельствах. Другими показателями качества системы обеспечения безопасности могу служить следующие, связанные с - базовым:) - вероятность возникновения хотя бы одного (любого)t(d)=1-РtQ(происшествия (катастрофы, аварии, несчастного случая) в подобных обстоятельствах; [Z] - математическое ожидание величины задержек (Z) времениtM выполнения конкретного процесса вследствие необходимости работ по ликвидации последствий возможных происшествий (ожидаемые средние задержки); [Y] - математическое ожидание величины (риск) социально-tМ экономического ущерба (Y) от происшествий и непрерывных вредных;tвыбросов в течение времени [S] - математическое ожидание величины стоимостных и/или временны'хtM затрат (экономических расходов) (S) на обеспечение безопасности выполнения конкретного процесса в это же время. Анализ приведенных показателей подтвердил возможность применения [Y],t), риска ущерба (показатель тяжести последствий) Mt(dвероятности Р [S] для оценки качества системыt[Z] и затрат Mtсредних задержек M обеспечения безопасности и результативности производственных и [Z]t) и задержки Mt(dтранспортных процессов в целом. Вероятность Р могут быть учтены при оценивании эффективности производственных процессов, направленных, например, на снабжение электроэнергией или [Y] показатель тяжестиtсырьем, решение транспортных проблем. M последствий должен учитываться при калькуляции издержек, связанных с проведением отдельных техносферных процессов. Все перечисленные показатели следует рассматривать как компоненты вектора Е(t), т.е. выходной характеристики объекта исследования. Моделирование и системный анализ процесса обоснования требований к уровню безопасности Нормирование в настоящее время понимается как вынужденное соотношение между возможностью возникновения происшествий в техносфере и реально доступными в это время технико-экономическими возможностями их предупреждения и снижения тяжести последствий. Другими словами, приемлемый уровень безопасности определяется теми издержками, которые готово нести общество за обладание ею, т.е. соотношения между затратами на обеспечение безопасности и ценой ущерба от предполагаемых техногенных происшествий.40 Возникает вопрос – как выработать этот приемлемый уровень риска? Есть три известных ныне способа –

1. установление приемлемых показателей аварийности и травматизма на производстве и транспорте путем приравнивания их величины к частоте возникновения стихийных бедствий или бытовых несчастных случаев;

2. выбор величины показателей безопасности в соответствии с теми их значениями, которые достигнуты в наиболее благополучных отраслях техносферы;

3. обоснование оптимальных по выбранным критериям количественных показателей безопасности.

Охарактеризуем возможности применения каждого из указанных подходов. По первому способу необходимо использовать статистические данные о частоте возникновения несчастных случаев с людьми как на производстве так и вне его. Допустимые значения частоты или вероятности возникновения происшествий при проведении конкретных процессов могут устанавливаться пропорционально данным таблицы. Например, в ядерной энергетике Франции допустимая вероятность появления происшествия с неприемлемыми последствиями не может превышать одной миллионной для всех ее ядерных реакторов (что соизмеримо с частотой естественных стихийных бедствий), тогда как возникновение расчетной аварии за год эксплуатации одного реактора должно быть менее вероятно в десять раз. При использовании второго подхода учитывается накопленный опыт ведущих отраслей промышленности, а достигнутые в них результаты могут служить нормой для остальных. Например, нормами МАГАТЭ учтены реальные возможности современной ядерной энергетики, что проявилось в назначении таких максимально возможных значений вероятности тяжелой аварии на тех же АЭС: 10-4 за год работы одного ныне существующего реактора и 10-5 – для уже строящегося или еще проектируемого. Известна также попытка применения данного подхода в Великобритании, когда в качестве эталонной частоты смертельных несчастных случаев была предложена так называемая социально приемлемая цена риска, оцениваемая для корпорации «Империал кемикал индастриз» гибелью двух работников за 10 млн человекочасов выполнения производственных процессов или величиной ущерба в 200 тыс фунтов стерлингов. Это предложение встретило сопротивление остальных отраслей промышленности, которые сочли невозможным (по экономическим соображениям) законодательно введение столь высоких требований к безопасности. Рассмотренные два подхода - это сугубо эмпирический подход, нелишенный недостатков. Использование для нормирования безопасности одного лишь опыта и общественного мнения, которые могут даже интерпретироваться по-разному, не гарантирует успеха. Третий подход - обоснование оптимальных значений количественных 41 показателей безопасности. При этом в качестве критерия оптимизации выберем суммарные экономические издержки, связанные как с предупреждением возможных происшествий, так и с ликвидацией последствий их появления. Очевидно также, что повышение рентабельности отдельных производственных предприятий и обеспечение безопасности их персонала будут всегда проявляться как единство и борьба противоположностей. Представляется, что общество интуитивно учитывает это при регулировании на практике уровня безопасности отдельных производств и технологий, в том числе и оптимизируя его по критерию минимума суммарных социально- экономических издержек, обусловленных объективно существующими там опасностями. Однако имеются и не совсем удачные попытки