Способы минимизации риска происшествий и материальных потерь при построении систем «человек – машина»

В связи с возросшей энерговооруженностью и химической интеграцией современного производства важнейшей задачей разработчиков, проектирующих СЧМ является обеспечение безопасности этих систем. Безопасность системы «человек – машина» -состояние системы, при котором вероятность возникновения любого опасного состояния не превышает величину приемлемого риска. Риск в данном контексте понимается как величина ожидаемых потерь. Для происшествий с возможным смертельным исходом величина приемлемого индивидуального риска составляет 10^-6 за год. Для экономического ущерба величина приемлемого риска определяется экспертным путем, с учетом мнения разработчика о том, что он считает допустимыми потерями (в стоимостном выражении). Величина приемлемых ожидаемых экономических потерь является непостоянной величиной, на нее оказывают влияние сложившееся общественное мнение и уровень благосостояния граждан.

При проектировании СЧМ в ее конструкцию можно ввести избыточные элементы, повышающие надежность работы системы. Этот принцип называют избыточностью. Избыточность -метод построения системы, при котором некоторые элементы и функциональные элементы дублируются с целью повышения надежности системы. Метод базируется на уменьшении вероятности отказа узла при параллельном соединении элементов, как это было показано выше. Важно отметить, что избыточные элементы не являются специальными защитными средствами, а представляют собой дубли элементов, используемых в системе.

Для предотвращения отказа всей СЧМ при наступившем отказе элемента или узла при построении системы может применяться принцип резервирования. Резервирование - метод построения системы, при котором в ее состав вводятся вспомогательные элементы и функциональные связи, подключаемые в случае отказа основных элементов или связей. Различают горячее и холодное резервирование. При горячем резервировании вспомогательные элементы или связи включаются в работу одновременно с включением в работу всей системы и находятся в режиме ожидания выхода из строя основной системы. При холодном резервировании вспомогательный узел находится в отключенном, «холодном» состоянии, включаясь в работу после отказа основного узла. Недостатком холодного резервирования является низкое быстродействие системы (от момента отказа основного до подключения вспомогательного элемента могут пройти драгоценные минуты), а так же необходимость установки специальных датчиков отказа, по сигналу которых включается резервный узел. Поэтому холодное резервирование применяют в СЧМ, для которых некритично время устранения отказов, например резервирование аварийного источника питания для системы рабочего освещения. Горячему резервированию тоже свойственны недостатки, главным из которых является снижение ресурса работоспособности и повышения вероятности отказа резервного узла. Так как он функционирует столько же времени, что основной узел. Поэтому в чрезвычайно ответственных СЧМ (космические аппараты, системы управления ядерными реакторами, АСУ химического производства) применяют оба принципа. Элементы, отказы которых составляют минимальное пропускное сочетание для потенциального происшествия резервируют, при этом производится дублирование как основных элементов и связей, так и резервных.

Технические средства снижения опасности при эксплуатации систем «человек – машина».

Как показал опыт проектировщиков, добиться полного устранения риска любого происшествия невозможно. Поэтому при эксплуатации СЧМ применяют технические средства и организационные методы снижения риска (ожидаемых потерь) вероятного происшествия. К техническим средствам уменьшения опасности относятся разнообразные защитные устройства. Защитное устройство -техническое средство, в котором реализованы какие-либо методы защиты. Существует два принципиальных метода защиты: изоляция и поглощение опасного воздействия (химического вещества или избыточной энергии). Метод изоляции - метод защиты, основанный на принципе отражения потоков химических веществ или энергии от объекта защиты. Метод поглощения - метод защиты, основанный на снижении интенсивности потоков вещества или энергии до предельно – допустимых концентраций или уровней.

Методы изоляцииможет быть применен к источнику опасности (изоляция системы от окружающей среды), также изолировать можно объект защиты (средства индивидуальной или коллективной защиты). Метод поглощения реализуется в виде специальных устройств – поглотителей, размещаемых между источником опасности и защищаемым объектом на пути предполагаемого распространения потоков вещества или энергии, испускаемых источником в момент вероятного происшествия. Очевидно, что защитные устройства изоляции и поглощения должны быть точно рассчитаны, так, чтобы не допустить превышения ПДК и ПДУ в точке размещения объекта защиты.

Таким образом, в целом, средства защиты можно разделить в зависимости от конструктивного исполнения на (см. рис. 10):

1 – локализирующие источник опасности в оборудовании;

2 – технические средства внутри источника опасности;

3 – разделяющие (отделяющие) работника и источник опасности (экранирование);

4 – защиту рабочей зоны;

5 – непосредственную защиту конкретного работника (СИЗ);