Теоритические основы вероятностного анализа безопасности

Изучение причин большого числа техногенных катастроф показало, что необходима разработка методологии управления риском аварий, которая позволила бы оценить баланс между масштабами возможного ущерба от потенциальных аварий системы и ее технико-экономическими преимуществами. Это привело к созданию современной концепции «приемлемого риска» на основе вероятностных подходов.

В современной практике методы вероятностного анализа безопасности (ВАБ) служат целям исследования таких типов задач, как:

· определение риска (на стадии проектирования и на стадии эксплуатации);

· оптимизация проектных решений путем сравнительного анализа нескольких вариантов объекта;

· выделение наиболее значимых с точки зрения безопасности отказов для целенаправленного внедрения корректирующих мер по повышению безопасности объекта.

Основная задача выполнения ВАБ – выделение наиболее опасных сценариев, которые вносят наибольший вклад в оценку риска.

Вероятностный анализ безопасности производится на стадии раннего проектирования.

Важно подчеркнуть, что при проведении ВАБ на более ранней стадии его результаты эффективней, так как меньше затраты на обеспечение безопасности объекта. Это объясняется правилом десятикратного увеличения затрат на устранение дефектов (несоответствий) при переходе к следующей стадии жизненного цикла объекта, что иллюстрируется диаграммой на рис.1. Это простое правило десятикратного увеличения затрат демонстрирует эффективность раннего обнаружения потенциальных проблем в части безопасности.

Рис.1. Иллюстрация правила десятикратного увеличения затрат из-за необнаружения дефекта

Базой для ВАБ является построение «дерева событий», т.е. выполнение системного анализа того, что последует за исходным событием (ИС). Порядок проведения ВАБ представлен на рис. 2, который предусматривает:

· выбор и классификацию исходных событий, оценку их частоты;

· использование объективных данных о надежности (безотказности) элементов объекта в рассматриваемых сценариях того, что последует за ИС;

· анализ гипотетических путей развития аварии после каждого ИС (аварийных последовательностей);

· расчет вероятностей реализации аварийных последовательностей;

· классификацию конечных состояний и расчет риска.

Рис. 2. Этапы проведения ВАБ: АП – аварийная последовательность; ЭО – элемент объекта

Анализ исходных событий

Данный этап предполагает составление полного перечня возможных событий, потенциально опасных с точки зрения формирования ущерба, превышающего допустимый, и выделение из этого перечня группы ИС для дальнейшего моделирования путем построения «дерева событий». Выполнение этого шага необходимо для сокращения перебора возможных аварийных сценариев.

При формировании полного перечня исходных событий должны быть выделены внутренние и внешние ИС. Внутренние исходные события вызываются отказами элементов объекта, ошибочными действиями оператора (летчика, водителя, персонала) или ошибками в программном обеспечении (ПО), а внешние — воздействиями, связанными с природными явлениями или деятельностью человека в районе нахождения объекта (ураганы, наводнения, атака террористов и т.п.). Классификация ИС приведена на рис. 3.

Рис.3. Классификация исходных событий

Ошибки персонала также играют существенную роль в инициации аварий. Их анализ показывает, что ошибки человека-оператора достаточно часто являются причинами ИС аварий. Здесь под ошибкой понимается вид отказа человека-оператора, не связанный с прекращением деятельности или саботажем.

Для анализа ИС, связанных с ошибками оператора, необходимо обладать данными о надежности оператора. В настоящее время такая информация содержится в специальных базах данных по ошибкам персонала, которые формируются по результатам специальных лабораторных экспериментов или по результатам эксплуатации однотипных объектов. Учет человеческого фактора при анализе риска является важным достоинством ВАБ.

Скрининг — это процедура исключения из начального перечня тех ИС, частота (интенсивность) которых очень низкая и последствия которых (по результатам анализа аварий объектов-аналогов) незначительны по сравнению с другими ИС. Таким образом, скрининг позволяет сократить перечень ИС до разумного предела. В результате формируется окончательный перечень ИС с соответствующими значениями частоты их реализации, что в дальнейшем позволит осуществить количественный расчет риска.