Эффективность системы безопасности

РАЗДЕЛ I. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ БЕЗОПАСНОСТИ

ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

ГЛАВА 1. СИСТЕМА «ЧЕЛОВЕК – ТЕХНИКА – СРЕДА»

1.1. ОПИСАНИЕ СИСТЕМЫ «ЧЕЛОВЕК – ТЕХНИКА – СРЕДА»

Человек на производстве всегда окружен определенной средой и техническими устройствами. Мало того, он находится всегда во взаимодействии со средой и техникой, при этом использует технику или среду для своих целей. Все это позволяет определить систему как «совокупность взаимосвязанных элементов, взаимодействие которых направлено на достижение поставленной цели». Цели ставятся человеком, для достижения целей подбирается соответствующая техника. Взаимодействие человека с техникой или средой является некоторым процессом, т.е. систематизирующим системообразующим фактором. В ходе процесса появляется информация, а сам процесс подлежит управлению со стороны человека.

Это совершенно общее описание любой системы производства адекватно описывает систему «человек – техника – среда» (ЧТС), необходимую для анализа и синтеза системы безопасности. Действительно, человек постоянно взаимодействует с различными устройствами, представляющими для него разные опасности. Действует он в условиях естественной (на открытой местности) или искусственной (в помещении) природной среды, которая либо сама создает для него опасности (низкая температура, дождь, снег, гроза, камнепады, сели, наводнение, землетрясение), либо усиливает или ослабляет действие техники. При этом с техникой человек взаимодействует, чтобы достичь определенных целей. Содержание взаимодействия – технологический процесс, в котором может участвовать один человек на одном рабочем месте или несколько человек на нескольких рабочих местах. При этом могут перемещаться материалы или человек, либо и то, и другое. Перемещение техники и людей могут вызывать и изменения окружающей среды.

Технологический процесс сопровождается созданием информации – показания приборов, создание звукового, вибрационного, электромагнитного поля, температуры, перемещения механизмов, фиксированных в документах и другое.

Информация позволяет управлять системой безопасности. На основе информации о состоянии безопасности планируются мероприятия поте по ее повышению, обеспечиваются необходимыми информационными, людскими, материалами и ьными ресурсами, оперативно управляются соответствующими органами, ведется учет и анализ результатов совершенствования безопасности.

Таким образом, определение системы безопасности удовлетворяет требованиям, предъявляемым к выделению из общего многообразия именно системных элементов и может быть рассмотрена именно как сложная система, подлежащая анализу и синтезу с системных позиций.

 

1.2.

МОДЕЛЬ СИСТЕМЫ «ЧЕЛОВЕК – ТЕХНИКА – СРЕДА»

Анализ и синтез системы безопасности (рис.1.1) возможены только в случае математического описания системы, т.е. с помощью модели. Однако моделирование системы безопасности исключительно трудно, так как разнообразие элементов системы – представляют большую сложность в описании элементов, их взаимосвязей и взаимодействия. Поэтому будем использовать математический аппарат, обладающий высокой степенью абстракции. Обозначим:

- L – множество людей;

- T – множество технических устройств;

- E – множество элементов среды;

- J – множество информации;

- Y – множество элементов управления.

Взаимосвязи между элементами определим отношениями R, под которыми можно понимать отношения функциональные, предпочтения, следования и другие, отражающие существо взаимосвязи. Тогда получим:

LR 1 T,	TR 5 L,	ER 9 L,	JR 13 L,	YR 17 L,
LR 2 E,	TR 6 E,	ER 10 T,	JR 14 T,	YR 18 T,
LR 3 J,	TR 7 J,	ER 11 J,	JR 15 E,	YR 19 E,
LR 4 Y,	TR 8 Y,	ER 12 Y,	JR 16 Y,	YR 20 J.

 

 

(1.1)

 

 

                          (1.1)

Система управнлений (1.1) – есть модель системы безопасности, если из всех свойств человека рассматриваются только те из них, которые имеют отношение к безопасности, из всех свойств технических устройств рассматриваются только те, что связаны с опасностями или безопасностью человека, из всех свойств природы рассматриваются только те, которые представляют опасность для человека, наконец, информация только об опасностях и безопасности людей. Управление изначально сформулировано как управление безопасностью.

Поскольку абстрактное описание (1.1) не позволяет непосредственно анализировать и синтезировать системы безопасности, проведем следующие преобразования. Как известно, бинарные отношения могут раскладываться на более сложные с введением дополнительной переменной, называемой состоянием [3], если только множества, связанные отношением, можно разделить по некоторому признаку хотя бы на 2 подмножества. В нашем случае такое деление вполне возможно, например, по признаку опасности: «опасно – не опасно». В этом случае система (1.1) преобразуется следующим образом:

              (1.2)

 

Исходя из (1.2), представляется возможным записать состояния С каждого элемента и системы безопасности в целом.

,                                   (1.3)

,                                   (1.4)

,                                  (1.5)

,                                   (1.6)

,                                   (1.7)

.                                (1.8)

Рис. 1.1. Система безопасности.

Состояние людей зависит от их собственных свойств – здоровья, обученности, дисциплинированности, точности действий, внимательности, а также от того, насколько безопасна техника, насколько безопасна среда, какая информация об опасностях доведена до людей, насколько эффективно управление безопасностью.

Состояние техники зависит от «собственных» свойств безопасности техники, от того, насколько люди безопасно работают на технике, насколько среда воздействует на безопасность техники, насколько информация о технике распространена среди обслуживающего персонала, каким образом система управления безопасностью влияет на технику.

Состояние среды зависит от «собственных» свойств среды – температуры, влажности, скорости движения воздуха и др., от действий людей по изменению безопасного состояния среды, от того, как техника изменяет безопасное состояние среды, от информации о безопасности среды, от воздействия системы управления на среду.

Состояние информации определяется «собственными» свойствами (полнотой, своевременностью и достоверностью), а также влиянием людей на информацию, состоянием техники, выдающей информацию, и влиянием управления на информацию.

Состояние управления безопасностью зависит от «собственных» свойств – эффективности управления и оперативности, а также от того, как люди подготовлены и относятся к управляющим воздействиям по безопасности, каким образом можно воздействовать на среду, как информация позволяет принимать оптимальное решение по управлению безопасностью.

Состояние системы безопасности (системы «человек – техника – среда»), определяется системными свойствами – эффективностью, стоимостью и состоянием элементов системы.

Стоимость системы безопасности очевидна и определяется вложенными средствами при проектировании, испытаниях, изготовлении и монтаже, а также эксплуатационными расходами. Эффективность системы – степень достижения цели – требует отдельного рассмотрения.

Состояние системы (рис. 1.2) может быть безопасным , когда параметры источников опасности не могут привести к травме, гибели или заболеванию человека. Если же существуют необходимые условия, т.е. некоторые параметры могли бы привести к травме, гибели или заболеванию, но отсутствуют достаточные условия, т.е. другие параметры не позволяют нанести ущерб человеку, то такое состояние будем называть опасной ситуацией . Состояние, при котором происходит травма, гибель или заболевание человека, назовем состоянием происшествия .

Система первоначально находится в состоянии . В процессе трудовой деятельности параметры источников опасности изменяются, при этом система может перейти в состояние . Переход в состояние  может быть только из состояния . Время нахождения в состоянии  может быть различным: очень большим (годы) или очень коротким (доли секунды), но система должна находиться в состоянии опасной ситуации. Из состояния  система может перейти или в , или в , а из состояния    система никуда не переходит, так как происшествие уже случилось. Далее может быть только другая система.

 

Рис. 1.2. Изменение состояний системы.

ЭФФЕКТИВНОСТЬ СИСТЕМЫ БЕЗОПАСНОСТИ

Эффективность системы безопасности существенно зависит от формулировки ее цели. По-видимому, другой цели, кроме как исключение травм, гибели, заболевания у системы безопасности быть не может. В этой связи критерием эффективности системы безопасности должен быть критерий, оценивающий отсутствие за определенный период травм, гибели или профессиональных заболеваний работающих. Следовательно, он должен определять возможность непопадания системы ЧТС в состояние . Возможность попасть или не попасть в какое-либо состояние можно оценить вероятностью

P ^п(t) или [1 – Р ^п(t)] = Q ^п(t).                                     (1.9)

При этом понятно, что задавать требования к системе безопасности этим показателем нельзя, можно только оценить существующую систему и сравнить существующие системы.

Исходя из рис. 1.2, вероятность попадания системы ЧТС в состояние  можно определить следующим образом (рис. 1.3).

Обозначим состояние  как состояние «1», состояние  как состояние «2», а состояние  как состояние «3».

Тогда: a₁₂ – вероятность  перехода из «1» в «2», a₂₁ – вероятность перехода из «2» в «1», а a₂₃ – вероятность перехода из «2» в «3».

Рассмотрение таких процессов целесообразно провести с использованием аппарата полумарковских случайных процессов. Полумарковский процесс принят потому, что нет уверенности в экспоненциальности закона распределения случайных событий перехода из одного состояния в другое.

Рис. 1.3. Переходные вероятности.

 

 

Запишем систему алгебраических уравнений вероятностей нахождения в каждом состоянии и нормирующего уравнения

P ₃  =   P ₂ · a₂₃,

P ₂ = P ₁ · a₁₂  –   P ₂  · a₂₃  – P ₂ · a₂₁,                        (1.10)

P ₁ =  P ₂ · a₂₁ – P ₁ · a₁₂,

P ₁ + P ₂ + P ₃ = 1.

Подставляя P ₂ в P ₁, а затем в P ₃, получим

.

Вероятность попадания или не попадания системы ЧТС в состояние происшествия действительно определяет эффективность системы.

.                           (1.11)

При равенстве вероятностей перехода системы из безопасного состояния в состояние опасной ситуации a₁₂(t) и из состояния опасной ситуации в безопасное состояние a₂₁(t) показатель эффективности определяется вероятностью P ₁ и a₂₃. Если же a₂₁(t) больше a₁₂(t), т.е. вероятность возвращений больше вероятности переходов в опасную ситуацию, то это означает хорошую систему защиты.

Самой интересной величиной, конечно же, является a₂₁(t). Она определяется и системой информации об измерении параметров источников опасности, и системой защиты, и системой управления.