ИЗМЕРЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДЕЖНОСТИ

АНАЛИЗ ПРИРОДЫ РИСКА И ЕГО ВЛИЯНИЕ НА ПРИНЯТИЕ РЕШЕНИЙ

В настоящее время наблюдается широкое внедрение понятия «риск» в различные сферы деятельности человека. В СТС риск предполагает «большую» или «малую» опасность каких-то явлений, происходящих в ее оборудовании, при достижении цели.

Многочисленные определения риска, от предельно общего до имеющего прикладной характер, по существу, отражают взаимодействие между действительностью и возможностью возникновения событий с нежелательными последствиями. Под риском подразумевают меру опасности, одновременно указывающую и на возможность причинения ущерба в течение некоторого времени, и на его величину. Риск — это категория случайная и рассматривается как неопределенность, вероятность, случайность, неожиданность. Содержание риска в научной трактовке применительно к техническим системам — это отклонение параметров объектов (процессов) от устойчивого уровня. Такое понятие определяет последствия риска: если отклонение в благоприятную сторону, то будет положительное явление, в неблагоприятную — отрицательное, приносящее ущерб.

В аспекте управления сложной системой исследование риска позволяет рассматривать его как специфическую форму управленческой деятельности, которая реализуется оператором — лицом, принимающим решения, — в различных условиях определенности, неопределенности, конфликта, отсутствия информации. В любом случае, важно иметь количественную оценку безопасности того процесса или объекта, который представляет опасность для достижения цели системой.

В общем случае риск измеряют единицами ущерба, а если тяжесть конкретного ущерба или характер неблагоприятного события предварительно известны, то — безразмерной вероятностью или частотой проявления таких событий. Риск является одним из наиболее оперативных критериев оценки безопасности. Его оценивают следующим выражением:

где Н — ущерб от неблагоприятного события; Q — вероятность возникновения неблагоприятного события; Р — вероятность благоприятного события.

Если в исследуемой системе или процессе может быть несколько неблагоприятных событий с разными вероятностями и величинами ущерба, то показателем риска можно выбрать сумму:

где N — число неблагоприятных событий; Д — ущерб от неблагоприятного /-го события. При этом выполняется условие 2 // = 1.

Риск в СТС изучают в двух аспектах: оценка и управление риском.

Задачу оценки риска решают при проектировании систем. Это предусматривает идентификацию опасности, оценку характеристики риска и сравнение с другими с целью определения его приемлемости. В случае неприемлемости предусматривают мероприятия защитного характера, которые выводят техническую систему из действия или изменяют структуру и связи в ней.

Задача управления риском — это разработка целей и планов действий при принятии решений по снижению и контролю риска. Решения принимают на основе анализа риска по имеющейся информации. Анализ риска — это изучение состояния, ситуации (ситуаций), возможных сценариев с присущими признаками опасности, неопределенности, случайности. Управление риском — это действия в условиях опасности, неопределенности и случайности. Другими словами — это процесс оптимального использования воздействий на объект с целью снижения различных видов риска в условиях ограниченных возможностей, предусмотренных при проектировании. Управляемый риск обеспечивает такой уровень безопасности обслуживающего персонала, населения и окружающей среды, какой только достижим в существующих условиях при его заданной степени.

Под приемлемым риском будем понимать такой уровень риска, который является оправданным с точки зрения экономических, военных, социально-политических, научно-технических факторов, т.е. с которым общество готово мириться ради могущества страны, ее защищенности, высокой интеллектуальности, получения благ в результате своей деятельности. Другими словами, приемлемый риск — это оптимальный уровень риска, при котором нецелесообразно его дальнейшее снижение при существующих экономических условиях в стране.

Другим распространенным критерием безопасности является коэффициент безопасности, который учитывает, что причинение ущерба происходит в течение некоторого времени. Под ним понимают отношение периода безопасности Т к ущербу Н:

Коэффициент безопасности показывает, какая доля периода безопасности приходится на единицу ущерба, нанесенного неблагоприятным событием. Например, время безопасной работы атомной электростанции составляло 105 ч (более 10 лет), после этого произошла авария, которая нанесла ущерб в 109 руб. Тогда коэффициент безопасности составляет S = 1(Г4 ч/руб.

Часто безопасность оценивают индивидуальным риском, отражающим гибель людей в течение года по определенной причине. В соответствии с декларацией Российского научного общества анализа риска «О предельно допустимых уровнях риска» значение приемлемого индивидуального риска принимается 1(Г4 чел./г. Степень риска для атомных электростанций не должна превышать КГ7 реакторов в год. В то же время степень риска для экипажей серийных реактивных истребителей и летчиков-испытателей составляет (5... 10) • 1(Г5 чел./ч.

Для СТС принимается стратегия, согласно которой ущерб является не вполне случайной величиной, так как он определяется стоимостью оборудования системы и численностью обслуживающего персонала. Кроме того, при достаточно высокой безопасности, которую она должна иметь, в ее структуру включают средства, а также предусматривают мероприятия, понижающие степень риска возникновения неблагоприятных событий. К способам повышения безопасности СТС можно отнести резервирование оборудования, использование ИИС и систем автоматики, разработку сценариев развития опасных ситуаций и т.п.

В соответствии с этой стратегией в качестве основных критериев безопасности принимают показатели надежности: вероятность безотказной работы, время непрерывной работы и др. При этом приемлемый риск обеспечивается допустимым значением вероятности безотказной работы за период Т, требуемым временем непрерывной работы или другими приемлемыми показателями надежности. Например, в качестве допустимого уровня значений вероятности безотказной работы принимают диапазон в пределах Р= 0,98...0,9999 в зависимости от значимости объекта.

В последнее время наряду с терминами «расчет» и «оценка» надежности получил распространение термин «измерение» надежности. Граница между измеренными и оцениваемыми величинами заключается в следующем: измеренные — это такие физические величины, методы измерения которых уже созданы, а оцениваемые — величины, методы измерений которых пока не созданы.

Наличие метода измерения предполагает, что в распоряжении исследователя имеется уравнение измерения и некоторая мера, на основе которых проводят оценку как самой измеряемой величины, так и ее точности.

Методология обеспечения точности измерения, регламентированная международными стандартами И СО, позволяет при отсутствии эталонов для оценки близости результатов измерений к истинному значению использовать опорное значение — значение, согласованное для сравнения и полученное одним из разрешенных способов, а именно, как теоретическое и базирующееся на научных принципах.

Существует два принципиально различных подхода к определению показателей надежности — это методы прямого и косвенного измерения.

Прямым измерением показателя надежности называется определение числа отказавших объектов или времени работы t, при котором реализуется уравнение, называемое уравнением измерения:

где P*(t >t3) — измеряемый показатель надежности, или статистическая оценка вероятности безотказной работы; t — случайная величина времени работы объекта до наступления отказа; t3 заданное (директивное) время работы; с — цена деления шкалы; m(t) — функция преобразования величины, отсчитываемой в эксперименте в измеряемую величину вероятности безотказной работы.

Условие (f > /3) называется критерием безотказной работы, а (/ < /3) — критерием отказа.

С точки зрения метрологии как науки, занимающейся измерениями, оценку показателей надежности по имеющимся данным о времени безотказной работы или численности отказов можно называть прямым измерением, так как в процессе эксперимента совершается многократный отсчет именно этих величин за рассматривав - 142

мый отрезок времени [0, /]. Далее результаты многократных измерений обрабатывают с помощью функций преобразования для получения показателей надежности. В качестве меры принимают теоретические значения показателей, которые базируются на научных принципах о принятых законах распределения. Таким образом, прямое измерение показателя надежности является его статистической оценкой по частоте появления благоприятных событий или отказов при условии, что теоретические законы распределения случайной величины известны и выполняют функцию опорного значения.

Из определения прямого измерения надежности следует его отличительная особенность. Она заключается в том, что результаты, полученные прямым измерением, дают оценку вероятности события, связанного с потерей объектом работоспособности, независимо от его физической природы.

При косвенном измерении показателя надежности используют уравнение, представляющее измеряемую величину P*(t >t3) в виде явной функции одного или нескольких аргументов, измеряемых непосредственно:

где х, и, у — измеряемые переменные (аргументы); a, b, t — параметры уравнения измерения.

При косвенном измерении показателей надежности величинами, отсчитываемыми при проведении испытаний, являются переменные х, и, у с учетом некоторых параметров, например а или Ь. Параметр t характеризует время проведения испытаний. Отказы при испытаниях могут не наблюдаться.

Показатели надежности, полученные косвенным измерением, дают оценку вероятности события, связанного с физической природой потери объектом работоспособности, например с потерей прочности из-за старения и износа.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >