Системное прогнозирование параметров риска происшествий с помощью диаграмм «Дерево»

Метод анализа с помощью дерева отказов был разработан X. А. Уотсоном. Данный метод состоит в выявлении и анализе отказов системы. Он помогает графически представить материал и осуществить качественный и количественный анализ надежности системы.

Структура дерева отказов включает отказ системы и последовательность событий, которые могут привести к отказам системы. Логические знаки (например, «И», «ИЛИ» и др.) помогают построить последовательность событий.

События над логическим знаком и все события, которые имеют более элементарные причины отказов, помешаются в прямоугольник, а само событие описано в этом прямоугольнике.

Отказ системы, который является предметом анализа, помещается сверху дерева (конечное событие) и соединяется с другими событиями с помощью логических символов. Преимуществом данного метода в сравнении с другими является ограничение анализа выявлением элементов системы, которые приводят к данному отказу.

Внизу логического знака находятся входные события, в верхней -выходные.

Количество входных событий - два или более, выходных - одно. Выходное событие логического знака «И» проявляется если, все входные события действуют одновременно. Выходное событие логического знака «ИЛИ» проявляется в случае, если действует любое из входных событий.

Причинные связи, определяемые логическими связями «И» и «ИЛИ», являются детерминированными в том смысле, что появление выходного события полностью определяется входными.

Для представления вероятностных причинных связей применяется логический знак «Запрет». Наличие входа вызывает появление выхода тогда, когда происходит условное событие.

Строка

Символ логического знака

Название логического знака

Причинная взаимосвязь

1

0

И

Выходное событие происходит, если все входные события случаются одновременно

2

0

ИЛИ

Выходное событие происходит, если случается любое из входных событий

3

* За прет»

Наличие входа вызывает наличие выхода тогда, когда происходит условное событие

4

ф

«При ори тетное

И»

Выходное событие случается, если все входные события происходят в нужном порядке слева направо

5

«Исключающее ИЛИ»

Выходное событие происходит, если случается одно (но не оба) из входных событий

6

ПР

«т из л»

(голосования или выборки)

Выходное событие происходит, если случается т из л входных событий

Рис. 6. Логические символы

Рассмотрим символы событий (рис. 7).

Для анализа причинных связей в системе используют прямой анализ и анализ с обратным порядком.

Анализ с прямым порядком: определяется перечень отказов и проводится в прямом направлении с определением последствий этих событий. В данном случае используется прямая или индуктивная логика: Что случится, если ... ?

Анализ с обратным порядком: определяется опасное состояние системы. И от него в обратном направлении анализируются возможные причины появления опасного состояния системы. При этом используется обратная или дедуктивная логика: «Каким образом может отказать система?».

№ п п

Символ события

Содержание события

1

Исходное событие, обеспеченное достаточными данными (первичный отказ)

2

Событие, недостаточно детально разработанное (вторичный отказ)

3

Событие, вводимое логически?.! элементом (стоит над логическим символом)

4

^2 2^

Условное событие, используемое с логически?.! знаком «запрет»

Событие, которое может случиться или не случиться

6

Перенос «в» Перенос «из»

Символы переноса

Рис. 7. Символы событий

Старение, окружающая среда и персонал влияют на систему посредством влияния на элементы. Каждый элемент в системе взаимосвязан с другими. Эти связи специфичны и могут проявляться неодинаково в различных системах. Поэтому при проведении анализа надежности системы нужно уточнить взаимосвязи и топографию системы.

Характеристики отказов элементов. Отказы системы разделяются на первичные, вторичные и ошибочные команды. Причиной первичного отказа является сам элемент. Такие отказы проявляются при входных воздействиях. Причина данных отказов - естественное старение.

Причиной вторичного отказа являются предыдущие или текущие избыточные нагрузки на элемент, которые могут быть вызваны соседними элементами, окружающей средой или персоналом.

Ошибочная команда - элемент, который находится в нерабочем состоянии по причине неправильного сигнала управления или помехи.

Первичный Вторичный

отказ отказ

Рис. 8. Отказ элемента

Рассмотрим характеристики отказов элементов:

О - отказ элемента;

  • 1 - первичный отказ;
  • 2 - вторичный отказ;
  • 3 - ошибочная команда;
  • 4 - элемент в заданном режиме работы;
  • 5 - избыточное напряжение;
  • 6 - ошибочная команда;
  • 7 - естественное старение;
  • 8 - соседние элементы;
  • 9 - окружающая среда;
  • 10 - персонал предприятия.

Основные правила построения дерева отказов:

  • • замена абстрактных событий менее абстрактными;
  • • разделение событий на более элементарные;
  • • точное определение причин события;
  • • определение действующих причин события:
  • • точное указание места отказа элемента;
  • • детальная разработка отказов элементов.

Построение дерева отказов сложных систем требует значительных затрат средств и времени. Поэтому, были разработаны альтернативные методы, которые позволили упростить рассматриваемый процесс при помощи таблиц решений, компьютерных программ, позволяющих быстро строить деревья отказов.

Дерево отказов может быть преобразовано в дерево решений.

Дерево решений

Рис. 9. Дерево решений

Дерево решений представляет собой логическую структуру принятия решения. Оно облегчает процесс постановки задачи и выработки правильного решения. Дерево решений можно легко преобразовать (его можно расширить или уменьшить с помощью добавления или исключения ветвей).

Этапы системного анализа техногенных происшествий:

1) проведение анализа риска для определения его основных источников и способов проявления в форме чрезвычайных ситуаций;

  • 2) представление условий их возникновения в виде «дерева происшествия», а развития - в виде «дерева событии»;
  • 3) проведение качественного анализа каждой разработанной модели;
  • 4) проведение количественной оценки изучаемого техногенного события и размеров ожидаемого ущерба;
  • 5) разработка мероприятий по снижению проявления источников техногенного риска.

Основная особенность построения моделей деревьев опасных процессов заключается том, что необходимо учитывать все наиболее существенные факторы. Однако в настоящее время нет четко прописанных процедур этого процесса. Поэтому не получается обеспечить идентичность моделей одного происшествия, разработанных разными исследователями для прогнозирования основных параметров и разработки рекомендаций по снижению риска.

Структура «дерева происшествия» включает следующие элементы:

  • а) основное событие, которое представлено началом опасного высвобождения энергии или вредного вещества;
  • 6) ветви представлены причинными цепями предпосылок, каждая из которых включает события, объединенные связями и логическими условиями;
  • в) листья дерева происшествия представлены исходными событиями, например отказами техники, ошибками людей, неблагоприятными (вредными, опасными) внешними воздействиями.

В данном случае используется обратная последовательность поиска причинных цепей основного события. Построение дерева происшествия начинается не вверх (от отказов к основному событию), а вниз. Основное событие, его предпосылки и условия реализации определяются дедуктивным способом.

Правила построения дерева происшествия:

  • • необходимо определить условия проявления основного события;
  • • выявить предпосылки и отделить сложные предпосылки до простых;
  • • уточнить время, место и причины проявления каждой из них;
  • • выявить факторы и разделить их;
  • • исключить обратные связи элементов данной модели;
  • • связать события, которые стали инициаторами причинной цепи происшествия с внешними факторами;
  • • указать предпосылки отказов, ошибок;
  • • уточнить причины их проявления;
  • • проверить достоверность всех данных.

Процесс создания модели завершается проверкой полноты ее составляющих и связей между ними и кодированием всех событий. Дерево происшествия создается сверху вниз, от основного события к промежуточным и конечным результатам, соединенных дугами. Основным методом создания дерева происшествия является индукция. Воспроизводятся только те варианты развития моделируемого техногенного события, которые соответствуют законам природы и вероятны в данных условиях. Все моделируемые сценарии рассматриваются как последовательность этапов сложного процесса, включающего:

  • • высвобождение энергии или опасного вещества из технического устройства;
  • • выброс данной энергии или опасного вещества на незащищенные объекты, расположенные рядом;
  • • опасное воздействие энергии, вещества или продуктов их трансформации на незащищенные объекты (человеческие жертвы, материальный ущерб).

При этом важны перечисленные параметры:

  • • количество энергии или опасного вещества;
  • • размеры зон распространения энергии или опасного вещества и трансформации данных потоков;
  • • мощность поражающих факторов, вызванных выбросом энергии или опасного вещества;
  • • количество человеческих, материальных, природных ресурсов, находящихся в опасной зоне и их устойчивость к данным поражающим факторам;
  • • вероятности каждого исхода дерева событий.

Структура дерева событий включает следующие уровни:

  • первый отражает варианты аварийного истечения энергии или опасного вещества и оценку их количества с вероятностью и средним объемом утечки;
  • второй показывает особенности распространения энергии или опасного вещества с учетом возможности их преобразования (например, испарения, горения, взрыва) и проявления вторичных поражающих факторов (осколки, тепловой импульс, избыточное давление).
  • третий отражает прямой и косвенный ущерб.

Построение дерева происшествия завершается проверкой полноты вариантов распространения, трансформации и поглощения высвободившихся потоков энергии или опасного вещества. Необходимо не использовать на одном уровне событий, одно из которых является частью другого. При определении причинно-следственных связей между элементами моделей необходимо использовать формальную логику. Соблюдение данных правил обеспечивает адекватность построенных моделей и их пригодность для системного анализа и синтеза безопасности в техносфере.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >