Надежность технических систем и техногенный риск

1. Надежность технических систем и техногенный риск

Лекция

2.

Современная цивилизация столкнулась с
грандиозной проблемой, заключающейся в том, что
основа бытия общества – промышленность,
сконцентрировав в себе колоссальные запасы
энергии и новых материалов, стала угрожать
жизни и здоровью людей, и даже окружающей среде.
В наибольшей степени аварийность свойственна
угольной, горнорудной, химической, нефтегазовой и
металлургической отраслям промышленности,
транспорту. Проблема предупреждения
происшествий приобретает особую актуальность
в атомной энергетике, химической
промышленности, при эксплуатации военной
техники, где используется и обращается мощные
источники энергии, высокотоксичные и
агрессивные вещества.

3.

Основными причинами крупных техногенных аварий
являются:
- отказы технических систем из-за дефектов
изготовления и нарушений режимов эксплуатации;
- ошибочные действия операторов технических систем;
- концентрации различных производств в
промышленных зонах;
- высокий энергетический уровень технических систем;
- внешние негативные воздействия на объекты
энергетики, транспорта и др.
При изучении вопросов надежности рассматривают
самые разнообразные объекты — изделия, сооружения,
системы с их подсистемами. Надежность изделия
зависит от надежности его элементов, и чем выше их
надежность, тем выше надежность всего изделия.

4.

Надежность — свойство объекта сохранять во времени
в установленных пределах значения всех параметров,
характеризующих способность выполнять требуемые
функции в заданных режимах и условиях применения,
технического обслуживания, хранения и
транспортирования. Недостаточная надежность объекта
приводит к огромным затратам на его ремонт, простою
машин, прекращению снабжения населения
электроэнергией, водой, газом и т.д.
Надежность объекта является комплексным свойством,
ее оценивают по четырем показателям —
безотказности, долговечности, ремонтопригодности
и сохраняемости или по сочетанию этих свойств.

5.

Безотказность — свойство объекта сохранять
работоспособность непрерывно в течение некоторого
времени или некоторой наработки. Это свойство
особенно важно для машин, отказ в работе которых
связан с опасностью для жизни людей. Безотказность
свойственна объекту в любом из возможных режимов его
существования, в том числе, при хранении и
транспортировке.
Долговечность — свойство объекта сохранять
работоспособное состояние до наступления предельного
состояния при установленной системе технического
обслуживания и ремонта.
Работоспособным состоянием называют такое
состояние объекта, при котором он способен выполнять
заданные функции, соответствующие требованиям
нормативно-технической и (или) конструкторской
(проектной) документации. Неработоспособное изделие
является одновременно неисправным.

6.

Отказ — событие, заключающееся в нарушении
работоспособного состояния объекта. Отказы по
характеру возникновения подразделяют на случайные
и неслучайные (систематические).
Случайные отказы вызваны непредусмотренными
нагрузками, скрытыми дефектами материалов,
погрешностями изготовления, ошибками
обслуживающего персонала.
Неслучайные отказы — это закономерные явления,
вызывающие постепенное накопление повреждений,
связанные с влиянием среды, времени, температуры,
облучения и т. п.

7.

Показателями надежности называют количественные
характеристики одного или нескольких свойств
объекта, составляющих его надежность.
К таким характеристикам относят временные понятия
— наработку, наработку до отказа, наработку между
отказами, ресурс, срок службы, время
восстановления.
Значения этих показателей получают по результатам
испытаний или эксплуатации.

8.

Управление системой производственной
безопасности
Один из основных элементов регулирования
законодательства по промышленной безопасности –
требование проведения анализа опасности или
риска.
Оценка опасностей и разработка на этой основе
оптимальных мероприятий с учетом всей
совокупности различных факторов социальноэкономического характера – одна из ключевых
проблем управления промышленной безопасностью.

9.

Главные задачи системы обеспечения
промышленной безопасности:
- предупреждение гибели, несчастных случаев и
заболеваний людей от опасных и вредных
факторов;
- исключение аварий и поломок производственного
оборудования;
- уменьшение загрязнения окружающей среды
отходами и побочными результатами
деятельности человека;
- заблаговременное принятие мер по подготовке и
ведению аварийно-спасательных работ и
ликвидации последствий на производстве.

10.

Управление промышленной безопасностью
предполагает анализ и оценку потенциальных
опасностей, опасных и вредных производственных
факторов, анализ последствий и разработку
мероприятий, обеспечивающих требуемый уровень
промышленной безопасности.
Оценку и анализ потенциальных опасностей проводят
в следующей последовательности:
стадия 1 – предварительный анализ опасности
(выявление источников опасности; определение
частей системы, вызывающие эти опасности;
введение ограничений на анализ, т.е. исключение
опасностей, которые не будут изучаться).
стадия 2 – выявление последовательности опасных
ситуаций: построение “дерева” событий и опасностей.
стадия 3 – анализ последствий.

11.

Система обеспечения промышленной безопасности
основана на следующих принципах:
1. Технические принципы. Они направлены на
непосредственное предотвращение действия
опасных факторов и основаны на использовании
физических законов. К ним относятся: принципы
защиты расстоянием и временем; принцип
экранирования; принципы прочности;
недоступности; блокировки; герметизации;
дублирования.
2. Управленческие принципы: принципы
классификации (категорирования) объектов на
классы и категории по признакам, связанным с
опасностями; плановости; контроля; управления;
эффективности; иерархичности; подбора кадров;
стимулирования и ответственности.

12.

3. Организационные принципы: принцип
эргономичности; рациональная организация труда;
компенсации.
При реализации принципов промышленной
безопасности используются следующие методы и
средства обеспечения безопасности:
- механизация и автоматизация производственных
процессов;
- дистанционное управление оборудованием;
- использование роботов и манипуляторов;
- создание безопасной производственной среды:
применение принципа безопасности к
совершенствованию производственной среды;
повышение защитных свойств человека при помощи
коллективных и индивидуальных средств защиты;
адаптация человека к производственной среде путем
обучения и инструктирования.

13.

Объектом анализа опасностей является система
“человек – машина – окружающая среда (ЧМС)”, в
которой в единый комплекс объединены
технические объекты, люди и окружающая среда,
взаимодействующие друг с другом.

14.

Анализ опасностей позволяет определить источники
опасностей, потенциальные аварии и катастрофы,
последовательности развития событий, вероятности
аварий, величину риска, величину последствий, пути
предотвращения аварий и смягчения последствий.
Анализ опасностей начинают с предварительного
исследования, позволяющего идентифицировать
источники опасности. Затем проводят детальный
качественный анализ.
Выбор качественного метода анализа опасностей
зависит от цели анализа, назначения объекта и его
сложности.

15.

Качественные методы анализа опасностей включают:
- предварительный анализ опасностей;
- анализ последствий отказов;
- анализ опасностей с помощью “дерева причин”;
- анализ опасностей с помощью “дерева последствий”;
- анализ опасностей методом потенциальных
отклонений;
- анализ ошибок персонала;
- причинно-следственный анализ.

16.

Применение теории риска в технических системах
Путем применения теории риска можно оценить
неточности, возникающие при расчете и
проектировании конструкций.
Риск определяется на основе обработки
статистическими методами большого числа
наблюдений. Величина риска зависит от ожидаемой
выгоды. Повышение величины риска приводит к
снижению расходов на создание конструкции и
увеличению ожидаемой выгоды. Наиболее полные
статистические данные имеются для риска, которым
характеризуются несчастные случаи в разных областях
производства.

17.

Так, например, риск, характеризуемый числом 10-3
случаев на одного человека в год, является
совершенно неприемлемым. Уровень риска 10-4
требует принятия мер и может быть принят
только в том случае, если другого выхода нет.
По данным, приведенным в работах американских
ученых, риск в автомобильных авариях достигает
уровня 2,8⋅10-4. Уровень риска 10-5 соответствует
естественным случайным событиям, как, например,
несчастным случаям при купании в море, для
которых риск исчисляется 3,7⋅10-5.

18.

Риск допустимый – такой низкий уровень смертности,
травматизма или инвалидности людей, который не
влияет на экономические показатели предприятия,
отрасли экономики или государства.
Согласно международной договоренности,
допустимый риск действия техногенных опасностей
должен находиться в пределах 10-6.
Риск недопустимый (неприемлемый риск) –
вероятность реализации негативного воздействия с
частотой более чем 10-3.

19.

Управление риском – система законодательных,
организационных, инженерно-технических,
технологических, административных мер для
обеспечения безопасности.
Работу ведут, как правило, по трем направлениям:
- совершенствование технических систем и объектов;
- непрерывная подготовка человека по вопросам
безопасности на всех ступенях воспитания и обучения;
- оперативное реагирование на последствия аварий,
катастроф и стихийных бедствий.
С введением концепции риска вводятся и
экономические методы управления риском:
страхование, денежная компенсация ущерба, платежи
за риск и др.