Теоретические основы методик по анализу и оценке техногенного риска

1 2

НА ПРАВАХ РУКОПИСИ

МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

КУРГАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра «Экология и безопасность жизнедеятельности»

Методические указания к практическому занятию

Методики анализа и оценки техногенного риска

по дисциплине

Надежность и устойчивость технических систем,

Управление рисками

для обучающихся по направлению

20.04.01 – Техносферная безопасность

Курган 2018

Кафедра: «Экология и безопасность жизнедеятельности»

Дисциплина: «Надежность и устойчивость технических систем,

управление рисками» (направление 20.04.01 – Техносферная безопасность

Составили: доцент, канд. техн. наук Левашов С.П.

доцент, канд. техн. наук Микуров А.И.

Утверждены на заседании кафедры « » 20__ года

Рекомендованы методическим советом университета

« » 20__ года

Содержание

	стр.
Введение	4
1 Методики анализа и оценки техногенного риска 2 Контрольные вопросы и задания	5 10

Введение

Риск присутствует в любой деятельности человека. Он может относиться к здоровью и безопасности (учитывая, например, как немедленные, так и долгосрочные последствия для здоровья от воздействия химических веществ). Риск может быть экономическим, например, приводящим к уничтожению оборудования и продукции вследствие пожаров, взрывов или других аварий. Задачей управления рисками является контроль, предотвращение или сокращение гибели людей, снижение заболеваемости, снижение ущерба, урона имуществу и логически вытекающих потерь, а также предотвращение неблагоприятного воздействия на окружающую среду.

Процесс управления риском охватывает различные аспекты – от идентификации и анализа риска до оценки его допустимости и определения потенциальных возможностей снижения риска посредством выбора, реализации и контроля соответствующих управляющих действий. Анализ техногенного риска является составной частью процесса управления промышленной безопасностью. Он заключается в использовании всей доступной информации для идентификации опасностей и оценки риска возможных нежелательных событий. Результаты анализа риска используются при декларировании промышленной безопасности опасных производственных объектов, экспертизе промышленной безопасности, обосновании технических решений по обеспечению безопасности, страховании, экономическом анализе безопасности по критериям "стоимость - безопасность - выгода", оценке воздействия хозяйственной деятельности на окружающую природную среду и при других процедурах, связанных с анализом безопасности.

Длительное время в основе функционирования промышленных предприятий лежала так называемая концепция «абсолютной безопасности» или «нулевого риска» – принцип ALAPA (As Low As Practically Achievable). Концепция «нулевого риска» предусматривала такую организацию производственного объекта, при которой полностью исключалась возможность аварии. Современное состояние безопасности техносферы наглядно демонстрирует неправомерность такого подхода из-за невозможности достижения абсолютной безопасности. Кроме того, концепция абсолютной безопасности в настоящее время признается неадекватной внутренним законам техносферы.

На смену концепции «нулевого риска» пришла так называемая концепция «приемлемого риска», в основе которой заложен принцип «предвидеть и предупредить» – принцип приемлемого риска ALARA (As Low As Reasonably Achievable). Эта концепция предусматривает возможность аварии и соответственно меры по предотвращению ее возникновения и развития. Ее основные положения лежат в основе современных методов анализа техногенного риска.

Основные задачи анализа риска заключаются в представлении лицам, принимающим решения объективной информации о состоянии промышленной безопасности объекта; сведений о наиболее опасных, "слабых" местах с точки зрения безопасности; обоснованных рекомендаций по уменьшению риска.

Целью проведения практических занятий является изучение и систематизация теоретических основ управления риском, приобретение навыков по применению количественных и качественных методов анализа опасностей и оценки риска. В процессе занятий студенты должны изучить математический аппарат анализа техногенного риска; алгоритмы исследования опасностей; методы качественного и количественного анализа надежности и риска.

Важнейшим элементом обеспечения безопасности является использование программных средств, предназначенных для обнаружения и идентификации скрытых факторов угрозы, прогнозирования угрожаемых ситуаций и построения сценариев их развития. Поэтому значительный объем практических занятий отведен изучению современных программных средств, используемых для этих целей.

Теоретические основы методик по анализу и оценке техногенного риска

Анализ риска представляет собой структурированный процесс, целью которого является определение как вероятности, так и размеров неблагоприятных последствий исследуемого действия, объекта или системы. Поскольку технические системы, как правило, имеют сложную структуру и природу, а методы определения риска представляют собой многосоставной комплекс задач, то в общем случае выбор методики оценки риска представляется достаточно сложной проблемой. В данном разделе проведен анализ методик оценки риска, которые получили наиболее широкое распространение.

Для управления техногенной безопасностью и риском в Единой государственной системе предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций разрабатывалась методика, изложенная в работе [1]. Для оценки риска техногенных аварий с различной по своей природе потенциальной опасностью выбран единый методический подход с использованием функции Гаусса. Такой подход даёт возможность унифицировать методический аппарат по прогнозированию уровней риска в интересах информационной поддержки подготовки и принятия управленческих решений.
В соответствии с ним риск негативных воздействий при авариях и катастрофах рассматривается применительно к взрыво-, пожаро-, химически и радиационно опасным объектам. В общем случае, включающем все рассматриваемые виды воздействия поражающих факторов на человека при авариях, риск поражения людей той или иной степени, а также объектов окружающей среды может быть выражен одной и той же функцией. Это важное суждение вытекает из анализа и рассмотрения под определенным углом зрения материалов, изложенных в целом ряде работ.

Научно-исследовательским институтом контроля и диагностики технических систем (АО НИЦ КД) разработана методика оценки риска, изложенная в ГОСТ 51901-2002 «Управление надёжностью. Анализ риска технологических систем» [2]. Эта методика гармонизирована с международным стандартом МЭК 60300-3-9:1995 [3]. Анализ риска рассматривается, как структурированный процесс, целью которого является определение вероятности и размеров неблагоприятных последствий исследуемого действия, объекта или системы. В качестве неблагоприятных последствий рассматривается вред, наносимый людям, имуществу или окружающей среде. В соответствии с указанной областью применения «стандарт устанавливает руководящие указания по выбору и реализации методов анализа риска для оценки риска технологических систем». В группу стандартов по анализу и оценке рисков ГОСТ Р 51901 входят стандарты подгруппы «Менеджмент риска» [4-13].

Методические принципы, методы и процедуры анализа риска опасных производственных объектов изложены в методических указаниях РД 03-418-01[14]. Данные указания используются при декларировании промышленной безопасности опасных производственных объектов, экспертизе промышленной безопасности, обосновании технических решений по обеспечению безопасности, страховании, экономическом анализе безопасности по критериям "стоимость - безопасность - выгода", оценке воздействия хозяйственной деятельности на окружающую природную среду и при других процедурах, связанных с анализом безопасности.

Ряд методик, устанавливающих процедуры, принципы и методы анализа риска, изложены в сериях стандартов ГОСТ Р «Безопасность машин», ГОСТ ИСО/ТО «Безопасность оборудования», ГОСТ серии 27 «Надежность в технике», ГОСТ Р серии 22 «Безопасность в чрезвычайных ситуациях» и др. Указанные нормативные документы включены в раздел 13 классификатора ISO «ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ. ОХРАНА ЗДОРОВЬЯ. БЕЗОПАСНОСТЬ», подраздел 13.110 «Безопасность механизмов».

Анализ методических подходов к оценке риска, приведенных в различных источниках, показывает, что процедура предварительного анализа практически у всех одна и та же и состоит из следующих этапов:

1 Определение в первом приближении границ предметной области объектов исследования, для которых необходимо подобрать подходящую методику оценки риска.

2 Сбор всех видов документов, определяющих потенциальную опасность выбранных объектов.

3 Сбор статистических данных о несчастных случаев, происшествий и аварий, относящихся к выбранным объектам.

4 Проведение анализа документов, собранных по результатам исследований и статистических данных.

4.1 Определение всех видов потенциальных опасностей, характерных для выбранных объектов, для которых оценивается риск.

4.2 Формирование списка потенциальных опасностей для определенных объектов.

Детальный анализ риска любой технической системы должен дать ответы на три основных вопроса:

1 Что плохого может произойти? (Идентификация опасностей).

2 Как часто это может случаться? (Анализ частоты).

3 Какие могут быть последствия? (Анализ последствий).

Типовой сценарий возникновения и развития аварии представлен на рисунке 1.

Рисунок 1 – Сценарий возникновения и развития аварии.

В общем случае процесс проведения углубленного анализа риска включает следующие основные этапы:

· планирование и организация работ;

· идентификация опасностей;

· оценка риска;

· разработка рекомендаций по уменьшению риска.

На этапе планирования работ следует:

· определить анализируемый опасный производственный объект и дать его общее описание;

· описать причины и проблемы, которые вызвали необходимость проведения анализа риска;

· подобрать группу исполнителей для проведения анализа риска;

· определить и описать источники информации об опасном производственном объекте;

· указать ограничения исходных данных, финансовых ресурсов и другие обстоятельства, определяющие глубину, полноту и детальность проводимого анализа риска;

· четко определить цели и задачи проводимого анализа риска;

· обосновать используемые методы анализа риска;

· определить критерии приемлемого риска.

Цели и задачи анализа риска могут различаться и конкретизироваться на разных этапах жизненного цикла опасного производственного цикла.

При выборе методов анализа риска следует учитывать цели, задачи анализа, сложность рассматриваемых объектов, наличие необходимых данных и квалификацию привлекаемых для проведения анализа специалистов. На этапе планирования выявляются управленческие решения, которые должны быть приняты, а также требующиеся для этого исходные и выходные данные.

Основным требованием к выбору или определению критерия приемлемого риска является его обоснованность и определенность. При этом критерии приемлемого риска могут задаваться нормативной документацией, определяться на этапе планирования анализа риска и / или в процессе получения результатов анализа. Критерии приемлемого риска следует определять исходя из совокупности условий, включающих определенные требования безопасности и количественные показатели опасности. Условие приемлемости риска может выражаться в виде условий выполнения определенных требований безопасности, в том числе количественных критериев.

Основой для определения критериев приемлемого риска являются:

· нормы и правила промышленной безопасности или иные документы по безопасности в анализируемой области;

· сведения о произошедших авариях, инцидентах и их последствиях;

· опыт практической деятельности;

· социально - экономическая выгода от эксплуатации опасного производственного объекта.

Основные задачи этапа идентификации опасностей - выявление и четкое описание всех источников опасностей и путей (сценариев) их реализации. Это ответственный этап анализа, так как не выявленные на этом этапе опасности не подвергаются дальнейшему рассмотрению и исчезают из поля зрения. При идентификации следует определить, какие элементы, технические устройства, технологические блоки или процессы в технологической системе требуют более серьезного анализа и какие представляют меньший интерес с точки зрения безопасности.

Результатом идентификации опасностей являются:

· перечень нежелательных событий;

· описание источников опасности, факторов риска, условий возникновения и развития нежелательных событий (например, сценариев возможных аварий);

· предварительные оценки опасности и риска

Идентификация опасностей завершается также выбором дальнейшего направления деятельности. В качестве вариантов дальнейших действий может быть:

· решение прекратить дальнейший анализ ввиду незначительности опасностей или достаточности полученных предварительных оценок;

· решение о проведении более детального анализа опасностей и оценки риска;

· выработка предварительных рекомендаций по уменьшению опасностей.

Основные задачи этапа оценки риска связаны с:

· определением частот возникновения инициирующих и всех нежелательных событий;

· оценкой последствий возникновения нежелательных событий;

· обобщением оценок риска.

Для определения частоты нежелательных событий рекомендуется использовать:

· статистические данные по аварийности и надежности технологической системы, соответствующие специфике опасного производственного объекта или виду деятельности;

· логические методы анализа "деревьев событий", "деревьев отказов", имитационные модели возникновения аварий в человеко - машинной системе;

· экспертные оценки путем учета мнения специалистов в данной области.

Оценка последствий включает анализ возможных воздействий на людей, имущество и / или окружающую природную среду. Для оценки последствий необходимо оценить физические эффекты нежелательных событий (отказы, разрушение технических устройств, зданий, сооружений, пожары, взрывы, выбросы токсичных веществ и т.д.), уточнить объекты, которые могут быть подвергнуты опасности. При анализе последствий аварий необходимо использовать модели аварийных процессов и критерии поражения, разрушения изучаемых объектов воздействия, учитывать ограничения применяемых моделей. Следует также учитывать и, по возможности, выявить связь масштабов последствий с частотой их возникновения.

Обобщенная оценка риска (или степень риска) аварий должна отражать состояние промышленной безопасности с учетом показателей риска от всех нежелательных событий, которые могут произойти на опасном производственном объекте, и основываться на результатах:

· интегрирования показателей рисков всех нежелательных событий (сценариев аварий) с учетом их взаимного влияния;

· анализа неопределенности и точности полученных результатов;

· анализа соответствия условий эксплуатации требованиям промышленной безопасности и критериям приемлемого риска.

При обобщении оценок риска следует, по возможности, проанализировать неопределенность и точность полученных результатов. Как правило, основными источниками неопределенностей являются неполнота информации по надежности оборудования и человеческим ошибкам, принимаемые предположения и допущения используемых моделей аварийного процесса. Чтобы правильно интерпретировать результаты оценки риска, необходимо понимать характер неопределенностей и их причины.

Разработка рекомендаций по уменьшению риска является заключительным этапом анализа риска. В рекомендациях представляются обоснованные меры по уменьшению риска, основанные на результатах оценок риска. Меры по уменьшению риска могут иметь технический и (или) организационный характер. В выборе типа меры решающее значение имеет общая оценка действенности и надежности мер, оказывающих влияние на риск, а также размер затрат на их реализацию. При разработке мер по уменьшению риска необходимо учитывать, что вследствие возможной ограниченности ресурсов в первую очередь должны разрабатываться простейшие и связанные с наименьшими затратами рекомендации, а также меры на перспективу.

В большинстве случаев первоочередными мерами обеспечения безопасности, как правило, являются меры предупреждения аварии. Выбор планируемых для внедрения мер безопасности имеет следующие приоритеты:

1) меры уменьшения вероятности возникновения аварийной ситуации, включающие:

· меры уменьшения вероятности возникновения инцидента;

· меры уменьшения вероятности перерастания инцидента в аварийную ситуацию;

2) меры уменьшения тяжести последствий аварии, которые, в свою очередь, имеют следующие приоритеты:

· меры, предусматриваемые при проектировании опасного объекта (например, выбор несущих конструкций, запорной арматуры);

· меры, относящиеся к системам противоаварийной защиты и контроля (например, применение газоанализаторов);

· меры, касающиеся готовности эксплуатирующей организации к локализации и ликвидации последствий аварий.

Основные этапы анализа показаны на рисунках 2, 3, 4.

Контрольные вопросы и задания по заданию

1 Пояснить цели и задачи проведения анализа риска.

2 Пояснить сущность концепций «абсолютной безопасности» и «приемлемого риска».

3 Пояснить содержание основных методических подходов к оценке риска.

4 Пояснить содержание основных этапов анализа риска.

5 Используя рисунки 2, 3, 4 пояснить процедуры предварительного и углубленного анализа опасностей технических систем.

6 Используя алгоритм, представленный на рисунках 3, 4 провести анализ опасности аварии, связанной с переливом топлива при автоматической заправке емкости (рисунок 6).

7 Провести анализ опасности отказа двухконтурной тормозной системы автомобиля, изображенной на рисунке 7. В состав каждого контура входят тормозные колодки 1, колесные тормозные цилиндры 2, трубопроводы 3, главные тормозные цилиндры 4. Торможение осуществляется педалью 5.