Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Страховое дело arrow СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ И ПРОГРАММНО-ЦЕЛЕВОЙ МЕНЕДЖМЕНТ РИСКОВ
Посмотреть оригинал

А Краткая характеристика программных комплексов и экспертных систем

А.1. «АРБИТР» — программный комплекс

автоматизированного расчета безопасности и техногенного риска

Данный программный комплекс реализует общий логико-вероятностный метод для прогнозирования параметров надежности, безопасности и живучести сложной системы с помощью аппарата схем функциональной целостности (СФЦ). При этом каждая подобная схема является неявной, но математически строгой детерминированной моделью исследуемой системы. Ее графическая форма составляется пользователем на этапе формализованной постановки задачи, тогда как математический эквивалент СФЦ обеспечивает уже возможность полной автоматизации всех последующих этапов моделирования и расчета выбранных количественных показателей качества сложных технических объектов.

На этапе постановки задач пользователь программного комплекса «АРБИТР» выполняет следующие действия:

  • • разрабатывает СФЦ изучаемого функционального свойства системы, представляющую блок-схему ее работоспособности либо дерево отказа или дерево событий — его исходов;
  • • определяет параметры надежности элементов системы (вероятность безотказной работы или отказа, средняя наработка до отказа, среднее время восстановления, общее время работы элементов и системы), устанавливает признаки принадлежности элементов к группам несовместных событий, группам отказов по общей причине, кратности вершин и ряд других;
  • • задает логический критерий функционирования (ЛКФ), который совместно с СФЦ уточняет условия реализации объектом исследуемого свойства надежности или безопасности (безотказности, появления или непоявления происшествия, величины ожидаемого ущерба);
  • • вводит исходные данные (СФЦ, параметры элементов) в комплекс «АРБИТР», устанавливает ЛКФ (расчет вероятности или времени наступления события и связанного с ним ущерба, именуемого абсолютным риском) и включает сеанс автоматического количественного анализа.

Программный комплекс «АРБИТР» позволяет применять (по выбору пользователя) три подхода к постановке и решению интересующих его задач системного исследования.

  • 1. Традиционный прямой подход, в результате которого пользователь на основе анализа исходной функциональной схемы работоспособности исследуемого объекта разрабатывает СФЦ (безотказности, готовности, появления аварии и т.п.). При этом в ней допускается неограниченное использование циклических связей, с тем чтобы представить графическими средствами все условия безотказной работы его элементов. Так, например, на рис. А.1 изображены: а) исходная функциональная схема системы электроснабжения (СЭС) с множественными кольцевыми связями обеспечения работоспособности элементов 4—8 и б) разработанная на ее основе СФЦ безотказного функционирования данной сложной системы.
  • 2. Традиционный обратный подход, применение которого связано с разработкой СФЦ в виде рассмотренных в учебнике диаграмм типа «дерево». Структура подобных функциональных схем графически представляет все логические условия появления и развития конкретного происшествия. Количественный анализ СФЦ, представленной в виде деревьев отказа и событий, позволяет затем автоматически прогнозировать не только меры возможности и тяжести моделируемого техногенного происшествия, но также влияние на их величину всех учтенных исходных предпосылок и конечных исходов.

Что касается внешнего вида СФЦ [7] в форме дерева происшествия, то он представлен на рис. А2 применительно к модели аварийного пролива большого количества СПГ. Поясним, что в нижней части изображенного интерфейса приведены результаты количественной оценки значимостей и вкладов всех исходных предпосылок данной аварии. Соответствующая столбчатая диаграмма демонстрирует их разное влияние.

А.1. Исходная функциональная схема СЭС (я) и эквивалентная ей СФЦ (6)

Рис. А.1. Исходная функциональная схема СЭС (я) и эквивалентная ей СФЦ (6)

3. Комбинированный (смешанный) подход, позволяющий пользователю ПК «АРБИТР» строить новый класс немонотонных структурных моделей проявления различных свойств технических объектов и источников их техногенного риска. Соответствующая идея рассмотрена в учебнике на примере постановки и решения задач по расчету параметров простейшей системы и применительно к оценке интегрального риска.

В процессе осуществления количественного анализа программный комплекс «АРБИТР» реализует следующие основные функции [11]:

  • 1) обеспечение ввода структурных моделей свойств надежности и безопасности исследуемых сложных объектов, представленных в виде одноуровневых и двухуровневых (декомпозированных) схем функциональной целостности (до 40 000 вершин);
  • 259
А.2. Интерфейс ПК «АРБИТР» с фрагментом СФЦ в форме дерева происшествия

Рис. А.2. Интерфейс ПК «АРБИТР» с фрагментом СФЦ в форме дерева происшествия

  • 2) обеспечение ввода параметров элементов (средние наработки до отказа, среднее время их восстановления, вероятности событий, ожидаемый от них ущерб и др.), а также установка режимов моделирования и расчета показателей надежности и безопасности системы;
  • 3) задание с помощью логических критериев функционирования условий Ys реализации или нереализации системой исследуемых свойств надежности или безопасности в виде

4) автоматическое построение логических функций работоспособности систем (ФРС) по схеме

которые в зависимости от вида СФЦ и ЛКФ могут представлять кратчайшие пути успешного функционирования и минимальные сечения отказов[1], а также различные их немонотонные комбинации (их размеры ограничиваются техническими характеристиками компьютера);

5) автоматическое построение точных многочленов расчетных вероятностных функций по схеме

которые затем используются для машинных вычислений вероятностных показателей надежности и безопасности исследуемых систем;

  • 6) автоматический (по выбору пользователя) расчет следующих показателей надежности и безопасности функционирования исследуемых систем:
    • а) вероятность моделируемого события — выполнения функции системой, ее отказа или риска возникновения аварийной ситуации;
    • б) вероятность безотказной работы и средняя наработка до отказа невосстанавливаемой системы;
    • в) коэффициент готовности восстанавливаемой системы, средняя наработка на отказ и среднее время восстановления такой системы;
    • г) коэффициент готовности системы, состоящей из восстанавливаемых и невосстанавливаемых элементов;
    • д) отрицательный и положительный вклады каждого отдельного элемента системы;
    • е) значимость отдельных элементов и их минимальных сочетаний;
    • ж) приближенные вероятностные показатели надежности и безопасности системы без отсечки и с отсечкой малозначимых путей и сечений, а также с учетом трех типов отказов: отказ на требование, отказ в режиме работы и скрытый отказ в режиме ожидания;
    • е) вероятности реализации отдельных минимальных сечений отказов системы;
    • з) ожидаемый средний ущерб для группы несовместных исходов дерева событий;
    • и) максимально возможный ущерб для совокупности совместных исходов дерева событий;
  • 7) вывод результатов расчетов на экран монитора и сохранение их для использования при выработке и обосновании решений в области обеспечения надежности и безопасности функционирования исследуемых систем.

Что касается ограничений в применении комплекса «АРБИТР» и предельных значений параметров оперируемых им моделей, то в их число входят следующие лимитирующие условия.

Вероятностно-временные показатели надежности и безопасности систем рассчитываются только для прямых монотонных логико-вероятностных моделей исследуемой системы.

Исследуются системы, для которых приемлемой является гипотеза о независимости в совокупности отказов всех элементов и неограниченности условий их восстановления.

В автоматически формируемых математических моделях и при выполнении расчетов могут учитываться только те стохастические зависимости и множественные состояния элементов, которые представляются с помощью аппарата групп несовместных событий.

Для вероятностно-временных расчетов используется только экспоненциальный закон распределения времени безотказной работы и восстановления элементов.

Задание групп размноженных функциональных вершин, групп несовместных событий и отказов по общей причине допускается только в пределах основной СФЦ и (или) ее отдельных декомпозированных подсистем.

Число уровней односвязной структурной декомпозиции СФЦ исследуемых системных объектов не должно превышать двух.

Максимальное количество элементов, отказавших по общей причине, и максимальное количество элементов мажоритарных из N) подсистем, представляемых СФЦ, — не более восьми.

Максимально возможный ущерб для К совместных исходов дерева событий рассчитывается суммированием ущерба с учетом их всевозможных сочетаний.

Другие предельно допустимые атрибуты и параметры используемых в ПК «АРБИТР» функциональных схем приведены в табл. А.1.

Типы вершин СФЦ

функциональные,

фиктивные,

эквивалентированные

Типы дуг СФЦ

конъюнктивные прямые, конъюнктивные инверсные, дизъюнктивные прямые, дизъюнктивные инверсные

Число уровней декомпозиции

2

Число вершин основной СФЦ

до 400

Число вершин подсистем СФЦ

до 100

Значения вероятностей элементарных событий

от 0,0 до 1,0 включительно

Количество элементов, отказывающих по общей причине при прямом отображении на графе СФЦ

ДО 4

Число комбинаторных связей при использовании утилиты агрегирования

до 30

Число комбинаторных связей при использовании утилиты формирования комбинаций

до 20

Время решения конкретных задач зависит от сложности структуры и числа элементов исследуемой системы, так как определяется размерностью логической и расчетной моделей. С учетом этого в комплексе предусмотрены специальные средства, позволяющие во много раз сократить время моделирования систем большой размерности и высокой структурной сложности.

Требования к ПЭВМ: компьютер класса IBM-PC с процессором Pentium 90 и выше; привод CD-ROM; объем оперативной памяти — не менее 32 Мб и 5 Мб свободного пространства на жестком диске; монитор — SVGA с разрешением экрана 1024 х 768. Языки программирования — Borland Object Pascal (среда — Borland Delphi Professional, Version 7.0); операционная система — Windows 2000 и выше.

A.2* HAZARD — экспертная система оценки риска при функционировании человекомашинных систем

Экспертная система HAZARD позволяет решать следующие задачи:

  • а) оценка вероятности возникновения техногенных происшествий при эксплуатации конкретного технологического объекта, интерпретируемого в общем случае как функционирование соответствующей человекомашинной системы;
  • б) учет влияния до 30 существенных свойств системы «человек — машина — среда», реально влияющих на появление техногенных происшествий;
А.З. Архитектура экспертной системы HAZARD

Рис. А.З. Архитектура экспертной системы HAZARD

  • в) определение величины снижения вероятности подобных происшествий и оптимизация предлагаемых для этого альтернативных мероприятий;
  • г) экспертная помощь в оценке всех учитываемых факторов с опорой на нормативные документы и их измерение с помощью универсальной лингвистической шкалы.

Данная экспертная система реализует имитационный алгоритм и оформлена в виде соответствующего программного комплекса [2], архитектура которого показана на рис. А.З.

Как следует из данного рисунка, вычислительным центром рассматриваемой экспертной системы является имитационная модель процесса возникновения происшествия, которая позволяет осуществлять заданные машинные эксперименты. Их цель — нахождение точечных значений зависимости между оценками факторов и вероятностью Q возникновения техногенных происшествий или других неблагоприятных событий в человекомашинной системе:

где xv х2,..., хк — лингвистические оценки учитываемых при моделировании факторов.

Напомним, что значение этой неявно заданной вероятности определяется особенностями конкретных машинных реализаций процесса возникновения происшествия в человекомашинной системе. В частности, ошибки, отказы и неблагоприятные внешние воздействия имитируются стохастическим вбросом в сеть числовой информации, определенной для каждого фактора своим распределением и присвоенной ему в данном эксперименте модальной оценкой качествах,..

Подобные вбросы-возмущения в последующем выстраиваются в причинную цепь предпосылок, которая может как обрываться (сработала защита, оператор устранил ошибку — умножение на ноль), так и приводить к появлению модельного происшествия. Число благоприятных и неблагоприятных исходов в каждом машинном эксперименте фиксируется, а по их величине затем вычисляется вероятность (частость) возникновения происшествия и других регистрируемых событий.

Применение данной экспертной системы позволяет выдавать пользователю необходимые разъяснения по определению факторов опасности с учетом действующих нормативных документов. При этом для оценки ряда свойств человекомашинных систем, относящихся к рабочей среде, например С01 (ее комфортность по физико-химическим параметрам воздушной среды), использован следующий набор продукционных правил:

ЕСЛИ содержание вредных веществ в воздухе рабочей зоны = 2,1— 4,0 ПДК

И эквивалентный уровень шума на рабочем месте = Превышение ПДУ до 10 дбА,

И электрические поля промышленной частоты = < ПДУ (для всего рабочего дня),

И уровень общей вибрации = Допустимо,

И параметры световой среды = Вредно (1 степень),

И показатели микроклимата = Допустимо,

ТО комфортность по параметрам рабочей среды = СРЕДНЯЯ.

В общем случае интегральная лингвистическая оценка фактора С01 может определяться с помощью табл. А.2, составленной на основе Руководства по гигиенической оценке факторов рабочей среды и трудового процесса (Р2.2.2006—05). Подобным образом определяются балльные и лингвистические оценки всех остальных свойств человекомашинной системы (факторов техногенных происшествий). С помощью полученных таким образом оценок возможно решение следующих двух практически важных задач:

  • 1) прогнозирование вероятности появления происшествий;
  • 2) обоснование наиболее эффективных мероприятий по их предупреждению.

Решение первой задачи и подготовка исходных данных для второй достигаются проведением машинных экспериментов, в результате каждого из которых определяются интересующие исследователя параметры. В этих условиях правомерна постановка прямой и двойственной задач оптимизации мероприятий, предназначенных для повышения безопасности функционирования рассматриваемой человекомашинной системы.

среды)

Фактические условия труда по

Оценка условий

Лингвистическая

оценка

1

Более 1 фактора класса 4.0

4.0

Очень, очень низкая

2

1 фактор 4.0 и > 1 фактора 3.4

4.0

Очень низкая

3

1 фактор 3.4 и > 1 фактора 3.3

3.4

Низкая

4

1 фактор 3.3 и > 1 фактора 3.2

3.3

Ниже среднего

5

1 фактор 3.2 и > 2 факторов 3.1

3.2

Средняя

6

2 фактора класса 3.1

3.1

Выше среднего

7

1 фактор класса 3.1

3.1

Хорошая

8

Более 10 факторов 2.0

2.0

Очень хорошая

9

До 10 факторов 2.0

2.0

Высокая

10

Все факторы класса 1.0

1.0

Очень высокая

1. При фиксированных средствах S3sw выбрать набор мер безопасности, обеспечивающий максимальное снижение вероятности происшествия на опасном объекте:

2. При минимальных затратах выбрать такой комплекс мер

i

безопасности, который уменьшает величину вероятности происшествия до допустимого уровня Q .

Уточненная (математическая) постановка этих двух задач выглядит следующим образом:

где Д<2(. = Q - Q, — снижение вероятности происшествия, ожидаемое от внедрения i-ro мероприятия; S.— затраты, требуемые для этого на практике.

Величина уменьшенной вероятности Q( определяется по формуле (А.1), но уже при других значениях входящих в нее аргументов:

где Ахш — улучшение оценки к-го фактора опасности из-за внедрения i-ro мероприятия.

А.4. Интерфейс ПК HAZARD

Рис. А.4. Интерфейс ПК HAZARD: блок моделирования происшествий

Интерфейс программного комплекса HAZARD 2.0 представлен на рис. А.4 для первого из двух режимов его использования, названного здесь «Моделирование».

Экспертная система имеет сравнительно простой словарь и использует персональный компьютер с операционной системой Windows 2000 и выше. Уровень подготовки пользователя должен соответствовать квалификации инженера по технике безопасности, что обеспечивается оказанием ему экспертной помощи в оценке факторов опасности, имеющихся на конкретном производственном объекте.

При использовании экспертной системы следует помнить, что моделируемые в ней процессы характеризуются ограниченным набором рассмотренных выше факторов с их конкретными лингвистическими оценками, которые в совокупности влияют на процесс возникновения техногенного происшествия. Поэтому после запуска программы необходимо сразу же ввести в нее оценки этих факторов, что делается в боксе только что приведенного интерфейса, последовательно обращаясь к кнопкам «Модель», а затем «Человек — Машина — Среда — Технология». Заметим, что по умолчанию имеющиеся там оценки равны значениям, присвоенным им в предыдущих экспериментах.

Проведение машинного эксперимента с целью решения первой задачи — оценки вероятности появления происшествий в человеко- машинной системе — следует начинать с определения параметров моделирования NnK, влияющих на точность получаемых результатов и время работы компьютерной программы. На необходимость этого указывают всплывающие на экране подсказки.

Сам же процесс имитационного моделирования начинается после нажатия кнопки «Запуск моделирования», а его результаты выводятся

А.5. Интерфейс HAZARD

Рис. А.5. Интерфейс HAZARD: блок оптимизации мер безопасности

в таблицу «Результаты моделирования» — после истечения указанного на экране времени. В этой таблице отображаются все состояния человекомашинной системы, а также частоты их возникновения. Если повторно запустить процесс моделирования, то новые результаты появятся в таблице «Результаты моделирования» ниже предыдущих. Эти результаты будут несколько отличаться и в том случае, если оценки исследуемых факторов не изменялись, что объясняется известным свойством о невоспроизводимости результатов имитационного моделирования. Подобные расхождения в определенной степени можно нивелировать увеличением параметра К, что потребует, однако, большего машинного времени.

Решение второй задачи (обоснование оптимальных мероприятий по повышению безопасности функционирования человекомашинной системы) осуществляется после перевода интерфейса в положение, показанное на рис. А.5, и в следующей последовательности. Вначале с помощью кнопки «Комплексы мер» (см. левую верхнюю часть этого окна экрана компьютера) необходимо ввести информацию о мероприятиях, предлагаемых для снижения или перераспределения техногенного риска.

Допустим, что имеются два мероприятия по повышению безопасности: первое связано с инструктажем и тренировками персонала действиям в возможных экстремальных ситуациях, а второе направлено на улучшение эргономичности рабочих мест персонала. Будем полагать также, что первое мероприятие изменит оценку двух фак-

торов: «Самообладание в экстремальных ситуациях» — от «Низкое» до «Ниже среднего» и «Обученность действиям в сложных условиях обстановки» — от «Хорошая» до «Очень хорошая».

Для ввода этих данных в экспертную систему, необходимо в боксе «Параметры мероприятия по совершенствованию безопасности» найти факторы Нп, Н13 и изменить их оценки с помощью горизонтальных движков-регуляторов. Информация о производимых действиях будет синхронно отображаться на HAZARD-мониторе. Далее нужно заполнить графу «Затраты на внедрение» (допустим, 250 у.е.) и нажать клавишу Enter либо кнопку экрана «»». Аналогично вводятся исходные данные для второго мероприятия, с затратами в 600 у.е.

Предположим также, что внедрение второго мероприятия изменит оценку фактора «Качество конструкции рабочего места» от «Среднее» до «Выше среднего», а «Степень учета особенностей работоспособности человека» — от «Ниже среднего» до «Средняя». Далее надо заполнить графы «Общая сумма имеющихся в распоряжении финансовых средств» или «Величина среднего ущерба от возможного происшествия» (по умолчанию здесь использованы их следующие значения — 1500 у.е. и 10 000 000 у.е. соответственно). Затем необходимо задать параметры моделирования — К, N (рекомендуется принимать К > 1000) и нажать кнопку «Запуск моделирования». В ответ загорится планшет «Идет моделирование, ждите».

После завершения моделирования в окошке «Результаты» появятся итоги решения задачи. Они укажут на рекомендуемые (оптимальные для выделенных средств) мероприятия; при этом часть дополнительной документированной информации о них можно вызвать, нажав кнопку «Итоги». Все результаты, полученные при моделировании, могут быть выведены в форме соответствующих отчетных документов, а некоторые из них — в виде столбчатых графиков (см. нижнюю часть рис. А.5).

Что касается инструментального обеспечения, то экспертная система HAZARD построена по технологии СОМ с использованием Visual С+ + 6 и Visual Basic 6, библиотеки ATL и др. Как это очевидно из рис. А.5, данный программный продукт представляет собой сервер OLE-автоматизации, включающий богатый набор графических средств работы с моделями, комплексами мероприятий улучшения безопасности и отчетами, которые необходимы как пользователю, так и клиентам OLE-автоматизации.

Дополнительные возможности обеспечиваются также за счет внешних подключаемых модулей экспертной оценки факторов опасности, которые выполняются как ActiveX DLL, что позволяет менять не только используемые при этом базы данных, но также алгоритм их оценки, а следовательно, и методику. В частности, с помощью продукта InstallShield 6.1 разработан дистрибутив программного комплекса

HAZARD, включающий стандартный модуль экспертной оценки, базы оценочных таблиц, примеры моделей автоматизации (ActiveX control) процесса планирования и анализа чувствительности эксперимента, которые встроены в документы пакета MathCad 2000. В дистрибутив включены также сценарии и специально разработанные компоненты, автоматизирующие установку HAZARD при различных конфигурациях операционной системы.

А.З. «Токси + Risk» — программный комплекс прогноза показателей риска аварий с токсичными и пожароопасными веществами на объектах повышенной опасности

В состав комплекса «Токси + Risk» входят программная оболочка, осуществляющая общий графический интерфейс с демонстрацией исходных данных и результатов выполненных расчетов, а также база данных по вредным веществам и набор подключаемых программных модулей, реализующих стандартные расчетные методики в пакетном или одиночном режиме. В программном комплексе имеются следующие расчетные методики, позволяющие оценить последствия разрушительного воздействия различных опасных и вредных факторов [15].

  • 1. Методика оценки последствий химических аварий («Токси-2»), — вероятностно-статистические закономерности турбулентного обмена и рассеяния вредных веществ в атмосфере. Сферой предпочтительного применения этой методики служит залповый выброс сравнительно легких химических веществ, обладающих невысокими начальными термодинамическими параметрами и распространяющимися над поверхностью с малой шероховатостью. Данная методика позволяет определить пространственно-временное распределение вредного вещества в атмосфере и зоны поражения людей при его аварийных выбросах.
  • 2. Методика оценки последствий аварийных выбросов вредных веществ («Токси-3»), основанная на решении системы обыкновенных дифференциальных уравнений. В отличие от предыдущей она пригодна для прогноза полей концентрации веществ, обладающих более высокой (в сравнении с воздухом) плотностью, значительными термодинамическими параметрами и движущихся над различными типами подстилающей поверхности. Кроме того, эта методика позволяет оценивать размеры зон токсического поражения людей различной степени (по полученной ими ингаляционной дозе и соответствующим пробит- и эрфик-функциям), а также прогнозировать объемы топливовоздушной смеси, способной к воспламенению под воздействием внешних источников, и размеры зон поражающего действия в случае ее вспышки или детонации.
  • 3. Методика оценки последствий аварийных взрывов топливно-воздушных смесей, облегчающая практическую реализацию одноименной нормативной методики (РД 03-409—01), которая предназначена для априорной оценки вероятности поражения людей и повреждения зданий в результате воздействия на них воздушных ударных волн взрыва ТВС.
  • 4. «Пожар» — комплекс предусмотренных национальным стандартом ГОСТ Р-12.3.047—98 методик, предназначенных для автоматизации расчета следующих факторов пожарного риска:
    • а) параметры воздушной волны сжатия, образующейся при взрыве расширяющихся паров вскипающей жидкости (BLEVE — Boiling Liquid Expanding Vapour Explosion);
    • б) параметры волны давления, формируемой при сгорании газопаровоздушных смесей в открытом пространстве;
    • в) интенсивность теплового излучения и длительность существования огненного шара;
    • г) интенсивность теплового излучения при горении продуктов пролива легковоспламеняющихся и горючих жидкостей.
  • 5. Методика расчета концентрации вредных веществ в атмосферном воздухе, предназначенная для оценки ущерба от непрерывных промышленных выбросов производственных предприятий и реализующая рекомендации соответствующего нормативного документа (ОНД-86).
  • 6. Группа программных модулей («Анализ риска»), служащая для прогноза зон поражения людей перечисленными выше опасными и вредными производственными факторами, параметры которых используются здесь в качестве исходных данных. Все эти модули представляют собой машинные алгоритмы, оценивающие индивидуальный, потенциальный, социальный риск и представляющие его параметры в виде соответствующих диаграмм, зон и полей прогнозируемого риска.

Программный комплекс «Токси + Risk» позволяет подключать любую из перечисленных выше методик. Другим его достоинством служит привязка плана исследуемого опасного производственного объекта к местности, с указанием реальных масштабов, а при необходимости — и метеостатистики (доминирующих направлений ветра и классов вертикальной устойчивости атмосферы). При этом его применение для работ по анализу риска и расчету показателей пожарной безопасности включает следующие основные этапы:

  • а) импорт графической подложки и задание масштабного отрезка;
  • б) задание множества исследуемых площадных и линейных объектов;
  • в) ввод характеристик технологического оборудования и размещения эксплуатирующего его персонала;
  • г) задание остальных параметров методики, включая метеостатистику региона дислокации данного ОПО;
  • д) ввод типов и вероятностей событий, инициирующих оцениваемую аварию;
  • е) пакетный расчет параметров возможных сценариев аварии на исследуемых производственных объектах;
  • ж) расчет параметров риска поражающего воздействия рассматриваемых факторов и наложение его полей на конкретный ситуационный план.

Применение программного комплекса начинается с открытия нового проекта, что предполагает загрузку ситуационного плана, определение и нанесение выбранного масштаба, уточнение состава исследуемых производственных объектов и их деление на группы (слои) исходя из общности дислокации всех имеющихся там людских и материальных ресурсов. Пример интерфейса программного комплекса «Токси + Risk» с подложкой ситуационного плана, содержащего площадные и линейные объекты, представлен на рис. А.6.

На данном ситуационном плане, помимо легко воспринимаемых управляющих клавиш и информационных параметров, также отражены: в виде четырехугольников — шесть площадных объектов; серой широкой ломаной линией—два трубопровода; текстом слева, посредине и справа — персонал, располагающийся на открытой площадке и в зоне этих объектов.

Для проведения последующих расчетов необходимо указать на плане источник исследуемой опасности и определиться с критериями ее оценки, а затем обратиться к меню «Авария» и выбрать расчетную методику. После этого надо ввести исходные данные, в состав которых обычно входят следующие сведения:

  • • количество, физико-химические и токсикологические характеристики вредных и аварийно опасных веществ;
  • • конструктивно-технологические параметры оборудования, в котором они обращаются;
  • • вероятные сценарии выброса этих веществ в атмосферу, а также характер разлива их жидкой фазы на подстилающей поверхности;
  • • топографические характеристики территории вблизи аварийного объекта;
  • • метеоусловия на момент аварии;
  • • прогнозируемое время экспозиции.

При использовании первых трех методик подобные сведения удобно делить на три группы, характеризующие: а) специфику аварии (тип аварийно опасного или вредного вещества, сценарии его утечки вследствие разгерметизации или разрушения оборудования);

А.6. Интерфейс ПК «Токси + Risk» с ситуационным планом

Рис. А.6. Интерфейс ПК «Токси + Risk» с ситуационным планом

б) конструктивные характеристики поврежденной установки (параметры емкости и трубопроводов, возможность отключения коммуникаций и остановки компрессоров или насосов); в) подвижность несущей среды и шероховатость подстилающей поверхности или загромож- денность помещения, заполняемого горючей смесью. Кроме того, для оценки последствий взрыва ТВС требуется знать ее массу, среднюю и стехиометрическую концентрацию горючего газа в смеси и удельную теплоту его сгорания. Эти данные необходимы для определения ожидаемого режима взрывного превращения ТВС, максимального избыточного давления и импульса воздушных ударных волн, оценки их поражающего воздействия на оказавшиеся вблизи объекты.

Результаты расчетов по этим методиками обычно включают поля концентрации вредного вещества и изменения поражающих факторов взрыва по различным координатам и уровням сечения ситуационного плана, а также характер изменения там давления и импульса на фронте волны и вероятности поражения конкретных объектов. Более подробные сведения о результатах подобного прогноза были приведены на интерфейсах этого комплекса, содержащих исходные данные вместе с параметрами рассеяния водородовоздушной смеси и избыточного давления воздушной ударной волны, образовавшейся после ее воспламенения.

Что же касается оценки пожарного риска, то о составе исходных данных можно судить по интерфейсу программного комплекса «Токси

А.7. Интерфейс «Токси + Risk» со сведениями для оценки пожарного риска

Рис. А.7. Интерфейс «Токси + Risk» со сведениями для оценки пожарного риска

+ Risk», показанному на рис. А. 7. Как очевидно из данного рисунка, при прогнозе пожарного риска используется довольно много параметров, одни из которых характеризуют специфику зданий и помещений производственного объекта, а другие — свойства используемых конструкционных материалов и веществ, обычно имеющиеся в базе данных рассматриваемого здесь комплекса «Пожар». С его помощью находят необходимое и расчетное время эвакуации людей, оказавшихся при пожаре в удаленных от выхода местах помещений, а также величину пожарного риска, рассчитываемую перемножением вероятности появления анализируемой ситуации на условную вероятность гибели тех людей, которые не смогли покинуть эти опасные места. Результаты оценки данного риска оформляются протоколом.

Расчетные параметры, полученные с помощью рассмотренных методик, используются затем в качестве исходных данных, необходимых группе программных модулей «Анализ риска». Полученные при этом результаты обычно оформляются в виде графиков, характеризующих изменение во времени и пространстве опасных факторов взрыва/ пожара или концентрации вредного вещества. Подобные графические результаты были названы авторами комплекса «Токси + Risk» полями потенциального риска исследуемой аварии, так как они представляют собой набор изолиний, соответствующих дискретным вероятностям причинения определенного ущерба конкретным объектам, оказав-

А.8. Интерфейс «Токси + Risk» с полями потенциального риска

Рис. А.8. Интерфейс «Токси + Risk» с полями потенциального риска

шимся под воздействием различных опасных или вредных факторов. Интерфейс программного комплекса «Токси + Risk», иллюстрирующий подобные поля от аварии с высвобождением большого количества вредного вещества в практически безветренную погоду, изображен на рис. А.8.

Имеющиеся на этом интерфейсе три крупных пятна разной яркости и почти круглой формы соответствуют трем диапазонам значений риска токсического поражения оказавшихся внутри них людей, а темная поверхность, окружающая самое большое пятно, — величине фонового риска, являющегося как бы социально-приемлемым для данной промышленной зоны. Конкретные значения всех этих диапазонов техногенного риска, выделенных раскраской разной интенсивности, приведены в нижней части этого интерфейса.

Что касается методики количественной оценки подобных вероятностей причинения конкретного ущерба, то их значения рассчитываются рассматриваемым здесь блоком программных модулей путем перемножения количества людей или стоимости материальных ценностей, оказавшихся в той части соответствующего слоя ситуационного плана, которая была «накрыта» изолинией определенного риска, на величину этого риска, выраженную в процентах. Кроме нанесения изолиний прогнозируемого риска на ситуационный план, полученные при этом количественные оценки и использованные исходные данные автоматически экспортируются в текстовый редактор, позволяющий их документировать в виде соответствующего протокола.

Подобно предыдущей экспертной системе типа HAZARD, описываемый здесь программный комплекс «Токси + Risk» построен на основе технологии программирования СОМ с использованием Visual C++ 6 и Visual Basic 6, библиотеки ATL и др. Как это подтверждается приведенными выше интерфейсами, данный программный продукт представляет собой сервер OLE-автоматизации, включающий богатый набор графических средств работы с расчетными формулами, базой исходных данных и контрольными отчетами для пользователя.

Заметим также, что данный программный комплекс, подобно рассмотренному ранее комплексу «АРБИТР», также имеет лицензию, полученную установленным в России порядком. Это означает, что полученные с его помощью прогнозные оценки и рекомендации должны признаваться соответствующими подразделениями Ростехнадзора.

  • [1] В дереве происшествия это синонимы минимальных пропускного и отсечногосочетаний.
 
Посмотреть оригинал
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 

Популярные страницы