Анализ опасностей

1 Дисциплина «Безопасность жизнедеятельности» Лекция 9 АНАЛИЗ ОПАСНОСТЕЙ Понятия и аппарат анализа опасностей Предмет анализа опасностей. Объектом анализа опасностей является система «человек – машина – окружающая среда (ЧМС)», в которой в единый комплекс, предназначенный для выполнения определенных функций, объединены технические объекты, люди и окружающая среда, взаимодействующие друг с другом. Основными компонентами такой системы являются человек, машина, среда, а сложные процессы, происходящие между основными компонентами, нуждаются в управлении. Из принципа иерархичности управления следует, что система ЧМС является многоуровневой, а при переходе от одного уровня к другому компоненты системы ЧМС должны претерпевать изменения. Иерархия делит людей как бы на «человека», который формулирует задачу, организует, управляет, и «человека», который совместно с техникой образует компонент «машина», непосредственно осуществляющий замысел. Иначе говоря, человек системы ЧМС более высокого уровня рассматривает людей и технику системы ЧМС более низкого уровня как единый компонент – своеобразную человеко-машину, предназначенную для выполнения определенных функций. В компонент «среда» в общем случае могут входить люди, не входящие в подсистему «человек – машина», с искусственной средой их жизнедеятельности, производственная среда (техническая, социальная и т.д.), окружающая среда (например, часть «чистой» природы – естественной среды обитания человека). Стадии жизненного цикла в системе ЧМС • стадия проектирования, когда определяются задачи, формируются требования, рассчитываются параметры, разрабатываются чертежи; • стадия создания, когда в процессе изготовления или производства концепция и конструкция начинают воплощаться в жизнь; • стадия эксплуатации, когда система ЧМС осуществляет возложенные на нее рабочие функции и затем ликвидируется. Взаимодействие компонентов, входящих в систему ЧМС, может быть штатным и нештатным. Нештатное взаимодействие может выражаться в виде ЧП – нежелательных, незапланированных, непреднамеренных событий, нарушающих обычный ход вещей и происходящих в относительно короткий отрезок времени. Катастрофы, аварии, несчастные случаи будем называть ЧП-несчастьями или, сокращенно, н-ЧП. Отказы и инциденты обычно 2 Дисциплина «Безопасность жизнедеятельности» предшествуют н-ЧП, но могут иметь и самостоятельное значение. Анализ опасностей делает предсказуемыми перечисленные выше ЧП и, следовательно, их можно предотвратить соответствующими мерами. К главным моментам анализа опасностей относится поиск ответов на следующие вопросы. Какие объекты являются опасными? Какие ЧП можно предотвратить? Какие ЧП нельзя устранить полностью и как часто они будут иметь место? Какие повреждения неустранимые ЧП могут нанести людям, материальным объектам, окружающей среде? Поиск причин ЧП в конечном счете приводит к анализу системы управления опасностями. На разных стадиях жизненного цикла системы ЧМС функциональные модели системы управления опасностями (СУО) могут состоять из разных элементов, при этом обязательным является наличие информационной системы, обратных связей и алгоритма функционирования. Наличие обратных связей и информационной системы позволяет осуществлять сбор данных по отклонениям, отказам, ЧП и т.д., проводить анализ опасностей и их ранжирование, сравнивать результаты функционирования системы ЧМС с программой управления опасностями, принимать решения и выбирать и осуществлять управляющие действия. В производственной системе ЧМС информационные функции, в частности, выполняют: рапорты инспекторов, акты расследования ЧП, протоколы аттестации рабочих мест, инструкции по безопасности и т.д. Анализ опасностей базируется на знании алгебры логики и событий, теории вероятностей, статистическом анализе, требует инженерных знаний и системного подхода. Источник опасности - явление, откуда может проистекать опасность (явление включает все, что может предстать перед нашим взором или в мыслях); Повреждающий фактор – явление, причиняющее повреждение. Анализ опасностей в первую очередь имеет дело с потенциальными повреждающими факторами и потенциальными ЧП. Потенциальный повреждающий фактор до некоторой поры может быть скрытым, неявным. Его нелегко распознать, выявить. Однако, анализируя цепь потенциальных событий, можно выделить такое событие, которое позволяет его более четко разглядеть, зафиксировать, назвать или сблизить с повреждаемым объектом. Деление на источник, потенциальное ЧП и повреждающий фактор производится в зависимости от тех задач, которые ставятся. Например, летящие осколки при необходимости можно отнести к понятию источник опасности. Тогда потенциальным ЧП может стать попадание осколков в человека, а повреждающим фактором – кинетическая энергия. ЧП-несчастья создают повреждения, которые могут поддаваться или не поддаваться 3 Дисциплина «Безопасность жизнедеятельности» количественной оценке, например смертельные случаи, уменьшение продолжительности жизни, вред здоровью, материальный ущерб, ущерб окружающей среде, неспокойное воздействие на общество, дезорганизация работы. Последствия или «количество нанесенного вреда» зависят от многих факторов, например от числа людей, находившихся в опасной зоне, или количества и качества находившихся там материальных ценностей. С целью унификации различные последствия и вред обозначают термином ущерб. Ущерб измеряют денежным эквивалентом или числом летальных исходов, или количеством травмированных людей и т.п. Как это ни кощунственно, но между этими единицами измерения желательно найти эквивалент, чтобы ущерб можно было измерять в стоимостном выражении. Качественный анализ опасностей На практике анализ опасностей начинают с поверхностного исследования, позволяющего идентифицировать в основном источники опасностей. Затем при необходимости исследования могут быть углублены и может быть проведен детальный качественный анализ. Выбор того или иного качественного метода анализа зависит от преследуемой цели, предназначения объекта и его сложности. Установление логических связей необходимо для расчета вероятностей ЧП. Методы расчета вероятностей и статистический анализ являются составными частями количественного анализа опасностей. Когда удается оценить ущерб, то можно провести численный анализ риска. При анализе опасностей всегда принимают во внимание используемые материалы, рабочие параметры системы, наличие и состояние контрольно-измерительных средств. Исследование заканчивают предложениями по минимизации или предотвращению опасностей. Качественные методы анализа опасностей включают: 1. Предварительный анализ опасностей (ПАО) обычно осуществляют в следующем порядке: - изучают технические характеристики объекта, системы, процесса, а также используемые энергетические источники, рабочие среды, материалы; устанавливают их повреждающие свойства; - устанавливают законы, стандарты, правила, действия которых распространяются на данный технический объект, систему, процесс; - проверяют техническую документацию на ее соответствие законам, правилам, принципам и нормам стандартов безопасности; - составляют перечень опасностей, в котором указывают идентифицированные источники 4 Дисциплина «Безопасность жизнедеятельности» опасностей (системы, подсистемы, компоненты), повреждающие факторы, потенциальные ЧП, выявленные недостатки. При проведении ПАО особое внимание уделяют наличию взрывопожароопасных и токсических веществ, выявлению компонентов объекта, в которых возможно их присутствие, потенциальным ЧП от неконтролируемых реакций и при превышении давления. После того как выявлены крупные системы технического объекта, которые являются источниками опасности, их можно рассмотреть отдельно и более детально исследовать с помощью других методов анализа, описанных ниже. 2. Анализ последствий отказов (АПО) – преимущественно качественный метод идентификации опасностей, основанный на системном подходе и имеющий характер прогноза. Этим методом можно оценить опасный потенциал любого технического объекта. АПО обычно осуществляют в следующем порядке: - техническую систему (объект) подразделяют на компоненты; - для каждого компонента выявляют возможные отказы; - изучают потенциальные ЧП, которые может вызвать тот или иной отказ на исследуемом техническом объекте; - результаты записывают в виде таблицы; - отказы ранжируют по опасностям и разрабатывают предупредительные меры, включая конструкционные изменения. Анализ последствий отказов может выявить необходимость применения других, более емких методов идентификации опасностей. Кроме того, в результате анализа отказов могут быть собраны и документально оформлены данные о частоте отказов, необходимые для количественной оценки уровня опасностей рассматриваемого технического объекта. 3. Анализ опасностей с помощью дерева причин потенциального ЧП (АОДП) обычно выполняют в следующем порядке. Сначала выбирают потенциальное ЧП (например, н-ЧП или какой-либо отказ, который может привести к н-ЧП). Затем выявляют все факторы, которые могут привести к заданному ЧП (системы, подсистемы, события, связи и т.д.). по результатам этого анализа строят ориентированный граф. Вершина этого графа занумерована потенциальным ЧП. Поэтому граф является деревом. Проведение АОДП возможно только после детального изучения рабочих функций всех компонентов рассматриваемой технической системы. На работу системы оказывают влияние человеческий фактор, например возможность совершения оператором ошибки. Поэтому желательно все потенциальные инциденты – «отказы операторов» - вводить в содержание дерева причин. Дерево отражает статический характер событий. Построением нескольких деревьев 5 Дисциплина «Безопасность жизнедеятельности» можно отразить их динамику, т.е. развитие событий во времени. 4. Анализ опасностей с помощью дерева последствий. 5. Анализ опасностей методом потенциальных отклонений (АОМПО). Отклонение – режим функционирования какого-либо объекта, системы, процесса или какой-либо их части (компонента), отличающийся в той или иной мере от конструкторского предназначения (замысла). Метод потенциальных отклонений (МПО) – процедура искусственного создания отклонений с помощью ключевых слов. Этим методом анализируют опасности герметичных процессов и систем. Наибольшее распространение он получил в химической промышленности. АОМПО обычно предшествует ПАО. После того как с помощью ПАО были установлены источники опасностей (системы, ЧП), необходимо выявить те отклонения, которые могут привести к этим ЧП. Для этого разбивают технологический процесс или герметичную систему на составные части и, создавая с помощью ключевых слов отклонения, систематично изучают их потенциальные причины и те последствия, к которым они могут привести на практике. Для проведения анализа необходимо иметь: проектную документацию на стадии проектирования; алгоритм анализа, который позволяет исследовать один за другим все компоненты; набор ключевых слов (НЕ или НЕТ, ЕЩЕ БОЛЕЕ, ЕЩЕ МЕНЕЕ, ЧАСТИЧНО и др.), с помощью которых выявляют ненормальный режим работы компонента. 6. Анализ ошибок персонала (АОП) включает следующие этапы: выбор системы и вида работы; определение цели; идентификацию вида потенциальной ошибки; идентификацию последствий; идентификацию возможности исправления ошибки; идентификацию причины ошибки; выбор метода предотвращения ошибки; оценку вероятности ошибки; оценку вероятности исправления ошибки; расчет риска; выбор путей снижения риска. В результате ошибок персонала возможны аварии (пожары, взрывы, механические повреждения, выбросы токсических химических веществ, проливы и т.д.), несчастные случаи (летальные исходы, травмы и т.д.), катастрофы (разные степени повреждения организма и собственности), которые также могут быть классифицированы. Вероятность ошибки оператора зависит от стажа работы и наличия стрессовых условий на рабочем месте. 7. Причинно-следственный анализ (ПСА) выявляет причины происшедшего ЧП. Тем не менее ПСА является составной частью общего анализа опасностей. Он завершается прогнозом новых ЧП и составлением плана мероприятий по их предупреждению. Анализ начинают со сбора информации, которая призвана описать ЧП точно и объективно. Составляют перечень событий, предшествовавших ЧП, при этом обращают 6 Дисциплина «Безопасность жизнедеятельности» внимание на то, что регистрируемые реальные события и факты бывают двух видов: носящие случайный характер и носящие постоянный характер. Последние участвуют в возникновении ЧП опосредованно и в сочетании со случайными событиями. Например, плохая конструкция ограждений на машине (факт, носящий постоянный характер) способствовала проникновению руки оператора в опасную зону (случайное событие). Перечень может содержать достаточно большое число событий, предшествовавших ЧП, и по нему трудно дать необходимые заключения. В этом случае целесообразно построить ориентированный граф – дерево причин. Процесс создания дерева причин побуждает исследователя к сбору и глубокому анализу информации. По окончании работы исследователь имеет группу факторов и диаграмму развития н-ЧП. Логическая структура дерева причин такова, что при отсутствии хотя бы одного из предшествовавших событий н-ЧП произойти не может. Это является хорошей основой для того, чтобы сформулировать предупредительные меры с целью: а) исключить повторение н-ЧП данного типа; б) избежать более или менее аналогичных н-ЧП (ЧП, которые имеют с данным ЧП общие признаки). Количественный анализ опасностей При анализе опасностей сложные системы разбивают на множество подсистем. Любая опасность есть следствие некоторой причины (причин), которая в свою очередь является следствием другой причины и т.д. Подсистемой называют часть системы, которую выделяют по определенному признаку, отвечающему конкретным целям и задачам функционирования системы (например, подсистема управления безопасностью труда). В рамках этих задач подсистема может рассматриваться как самостоятельная система. Таким образом, иерархическая структура сложной системы такая, что позволяет ее разбивать на подсистемы различных уровней, причем подсистемы низших уровней входят составными частями в подсистемы высших уровней. Подсистемы, в свою очередь, состоят из компонентов – частей системы, которые рассматриваются без дальнейшего деления как единое целое. Построив такие схемы, и имея статистические данные о вероятности проявления причин, можно определить вероятность возникновения опасности, риск поражения человека и найти степень безопасности данного вида деятельности. Из рассмотрения структурной схемы можно выявить причины, на которые следует влиять предупредительными мерами, чтобы уменьшить риск гибели человека в данной системе. Количественная оценка опасности, вероятность проявления нежелательного для человека 7 Дисциплина «Безопасность жизнедеятельности» события называется риском R. Для оценки риска гибели человека при пользуются понятием приемлемый риск, за максимальную величину которого принято значение R=10-6 за год. Профессиональная деятельность по риску гибели человека делится на четыре категории безопасности: 1- безопасная (R  10-4 ) 2- относительно безопасная (R = 10-4 - 10-3); 3- опасная (R составляет более 10-3 до 10-2); 4- особо опасная (R  10-2) Вероятность Р(А) любого события А определяется неравенством 0  Р(А)  1 Если вероятность равняется 1, то это означает, что событие А достоверно, а если вероятность равняется 0 то событие невозможно. При построении структурных схем используют символы событий (рис. 1) и логические операции, называемые вентилями (рис. 2). а) б) ИСОДД СВЛЭ Рис. 1. Символы событий а - круг, исходное событие, обеспеченное достаточными данными (ИСОДД); б - прямоугольник, событие, вводимое логическим элементом (СВЛЭ). Логические операции (вентили) подразумевают определённые математические действия по вычислению вероятностей. 8 Дисциплина «Безопасность жизнедеятельности» а) б) в) А Г И ИЛИ г) Г А ИЛИ ДИ А Б В Д Е Д Е Ж Рис. 2 Логические операции(вентили) а - логическое произведение (вентиль «И» ); б, в - логическая сумма (вентиль «ИЛИ» ); г - знак, показывающий, что событие имеет два взаимно исключающих друг друга исхода (вентиль «ДИ»). Вентиль «И» (рис. 2а) указывает, что перед тем, как произойдёт событие А должны произойти оба события Б и В. Вероятность совершения события А равна произведению вероятностей Б и В Р(А) = Р(В) × Р(Б) . (1) Вентиль « ИЛИ» указывает, что для того, чтобы произошло событие Г ( рис.2б) должно произойти событие Д или Е или оба события вместе Р(Г) = Р(Д) + Р(Е) - Р(Д × Е). (2) Для случая, изображённого на рис. 2в Р(Г) = Р(Д) + Р(Е) + Р(Ж ) - Р(Д ×Е) - Р(Е × Ж) - Р(Д × Ж) + Р(Д × Е ×Ж) (3) Вентиль «ДИ» (рис. 2г) указывает, что независимые события имеют два взаимно исключающих друг друга исхода, т.е. событие А будет противоположным А Р(А) = 1 - Р(А). (4)