Общие принципы прогнозирования риска происшествий
В данной главе излагается обобщенная процедура системного исследования и прогнозирования риска техногенных происшествий. Применяемыми в ней моделями служат причинно-следственные диаграммы типа "граф", "дерево" и "сеть", тогда как их количественный анализ проводится с помощью специализированных компьютерных программ. Полученные при этом знания особенностей и возможностей диаграмм каждого типа необходимы для уяснения материала всех остальных глав данного раздела и их корректного применения в будущем.
Обобщенная процедура системного исследования происшествий с помощью причинно-следственных диаграмм
Рассмотрение методов количественного прогноза риска техногенных происшествий и уяснение закономерностей их появления и предупреждения уместно начать с анализа уже накопленного передового опыта и уточнения применяемой концепции. Следуя этому требованию, рассмотрим специфику современных ОПО, а затем изложим особенности практической реализации системного анализа и моделирования происшествий как ранее выбранного основного научного метода исследования и совершенствования техносферной безопасности.
Современная производственная деятельность проявляется, как уже ранее указывалось, в использовании человеком "машины" и возникновении связанной с этим возможности причинения ущерба, в том числе для его жизни и здоровья. Поведение людей и техники при совместном функционировании во многом зависит от выбранной технологии и условий рабочей среды. Последняя, в свою очередь, может меняться в результате воздействия на нее двух первых компонентов человекомашинной системы, а степень такого изменения определяется принятой технологией и установленной организацией работ.
Вот почему отклонения в работе технологического оборудования, вызванные конструктивно-производственными дефектами или вредными воздействиями на него извне, необходимо учитывать и компенсировать эксплуатирующему персоналу. Для облегчения решения этой задачи используемое оборудование должно быть надежным и эргономичным, т.е. приспособленным к рабочей среде и человеку. Однако довольно часто приходится приспосабливать к технике сам персонал – за счет соответствующего подбора, обучения и воспитания. Если же взаимное согласование свойств людей и используемого оборудования не гарантирует предупреждения техногенных происшествий, то выход обычно ищут в дополнительных организационнотехнических мероприятиях по обеспечению безопасности их совместного функционирования.
Приведенные данные еще раз подтверждают необходимость представления современного производственного объекта как совокупности нескольких функциональных компонентов (ОТУ), интерпретируемых в общем случае в виде человекомашинных систем. Отсюда следуют фактическая невозможность рассмотрения безопасности проводимых технологических процессов в целом и вытекающая из этого целесообразность их декомпозиции на отдельные технологические операции. Такая декомпозиция позволяет отказаться от макроуровневого рассмотрения исследуемого объекта (многочеловекомашинной системы) и заменить его микроуровневым, а взаимное влияние отдельных операций (моносистем "человек – машина – среда") учесть с помощью дополнительных взаимосвязей.
Однако даже декомпозированное представление рассматриваемого объекта, значительно упрощающее его исследование, не отрицает системного подхода, а наоборот – делает его применение более конструктивным. Действительно, представленная ранее модель человеко-машинной системы (см. рис. 6.6) подтверждает ее сложность и необходимость признания качественно новым образованием по сравнению с отдельными компонентами и даже с их суммой. Все это позволяет лучше понять тот факт, что природа каждого из этих компонентов во многом предопределена природой соответствующей системы, а потому они не могут быть познаны вне ее, т.е. без учета всех взаимосвязей и взаимозависимостей.
Помимо подтверждения двух только что упомянутых принципов общей теории систем (см. параграф 4.4) перечисленными выше особенностями поведения исследуемого объекта, можно продемонстрировать также соответствие выявленных ранее (см. параграф 6.2) закономерностей возникновения техногенных происшествий рассмотренным выше принципам системной динамики. Напомним, что некоторые из них указывают на особую роль структуры и обратных связей сложной системы в ее функционировании, а значит – и на их большое влияние на возникновение в ней всевозможных проблем. В частности, это может проявляться, например, в образовании причинных цепей тех предпосылок, которые обусловлены исключительно внутрисистемными факторами, в том числе и показанными на рис. 6.4.
Изложенные соображения свидетельствуют о перспективности выбранного выше основного научного метода для системного исследования происшествий в техносфере путем их модельного представления в виде каких-либо причинно-следственных диаграмм. При этом может быть использован тот положительный опыт изучения рассматриваемых здесь человекомашинных систем, который базируется на соответствующих принципах общей теории систем и системной динамики. Из этих принципов, в частности, следует целенаправленность поведения подобных объектов, проявляющаяся в их стремлении к сохранению неизменности на дискретных интервалах времени, что обусловлено внутренними причинами, включая и приспособительную реакцию к неблагоприятным воздействующим факторам.
В рассматриваемых здесь (опасных) технологических операциях неустойчивость соответствующей человекомашинной системы может интерпретироваться, например, появлением предпосылок к происшествию, вызванных возмущающими факторами, а его возникновение – превышением параметров этих факторов над ее адаптивными возможностями или запаздыванием с реакцией на них. Это означает, что исследование процессов появления и развития подобных случайных событий не может быть одномоментным, а каждая его итерация должна включать упомянутые выше (см. параграф 6.6) три шага: эмпирический системный анализ, проблемно ориентированное описание, теоретический системный анализ. Совокупность только что указанных этапов с их элементами и взаимосвязями будет представлять собой структуру системного исследования происшествий на ОПО, которая наглядно представлена на рис. 9.1 соответствующей диаграммой.
Первым крупным этапом данной структуры служит эмпирический системный анализ, направленный на выявление проблемных ситуаций с обеспечением безопасности на конкретном ОПО. Данный анализ основывается на изучении соответствующих требований, с одной стороны, и на сборе статистических данных по имевшим место происшествиям – с другой. Сопоставление этих сведений позволяет выявлять как различные несоответствия между желаемым и действительным состоянием конкретных опасных процессов, так и состав причастных к этому факторов – тех свойств человекомашинной системы, которые наиболее часто фигурируют в анализируемых данных.
Рис. 9.1. Структура системного исследования происшествий на ОПО
В процессе осуществления рассматриваемого этапа широко используются различные способы сбора и преобразования имеющихся эмпирических данных, которые обычно направлены на повышение информативности отражаемых ими признаков или снижение их размерности. Наиболее предпочтительны в этом отношении такие, уже упомянутые выше методы (см. параграф 2.7), как проверка статистических гипотез и регрессионные алгоритмы, а также кластерный, дискриминантный и факторный анализ.
Важность данного этапа обусловлена его значимостью для последующего системного исследования происшествий: в случае некачественного проведения эмпирического системного анализа возможны так называемые ошибки третьего рода – неверные выводы при ошибочных исходных предположениях. И наоборот, качественное проведение сбора и обработки статистических данных обеспечивает адекватность отображения реального положения дел с предупреждением происшествий, что требуется для принятия решения о необходимости дальнейшего исследования с помощью моделирования. Дело в том, что любые эмпирические данные – следствие проявления объективно существующих законов, поэтому тщательное изучение опыта и статистики является исключительно важным и плодотворным.
Вторым этапом рассматриваемой структуры служит уже проблемно-ориентированное описание объекта и цели системного исследования конкретных происшествий. Его осуществление позволяет фокусировать внимание лишь на тех функциональных компонентах ОПО, которые должны рассматриваться с целью выявления закономерностей появления и предупреждения аварийности и травматизма, а также оценки их параметров. Этот этап предполагает более четкое формулирование проблемной ситуации, идентификацию связанной с ней системы "человек – машина – среда", уточнение характера ее взаимодействия с внешней средой, определение цели предстоящего моделирования и системного анализа, выбор количественных показателей и критериев оценки приемлемости техногенного риска.
Реализация данного этапа системного исследования включает выполнение следующих основных действий:
- а) формулирование проблемной ситуации, т.е. выявление породивших ее факторов, а также организаций или лиц, заинтересованных в их ликвидации;
- б) уточнение цели ее предстоящего анализа и синтеза мер по ликвидации – определение необходимых для этого изменений, соответствующих методов, показателей и критериев;
- в) выделение объекта (конкретной человекомашинной системы), уточнение структуры, свойств и характера взаимодействия ее элементов, определение игнорируемых и учитываемых факторов, а также тех их параметров, которые наиболее важны для появления и устранения происшествий.
Третий этап системного исследования связан с теоретическим системным анализом и синтезом и направлен на уточнение представлений об условиях возникновения и предупреждения тех техногенных происшествий, которые возможны при функционировании рассматриваемой человекомашинной системы. Основой для выявления этих условий и соответствующих факторов могут служить указанные выше принципы и закономерности поведения сложных систем (см. параграф 4.5), а также результаты, уже полученные на самом первом этапе, т.е. при осуществлении эмпирического системного анализа.
Особое место при проведении теоретического системного анализа происшествий на производстве и транспорте следует уделять моделированию процессов их появления и развития. Это обусловлено прежде всего неприемлемостью по этическим и экономическим соображениям экспериментального изучения тех аспектов, которые касаются жизни и здоровья людей, значительного ущерба материальным ценностям и природным ресурсам. В этих условиях только моделирование позволяет пополнить представления о закономерностях возникновения и предупреждения техногенных происшествий, компенсировать дефицит в соответствующих статистических данных и эмпирическом опыте.
Что касается наиболее подходящих для этого моделей, то при их выборе целесообразно руководствоваться выявленными ранее (см. параграф 6.2) закономерностями появления техногенных происшествий. При этом оказывается, что лучше всего моделировать данный случайный процесс в два этапа: а) вначале с помощью графических диаграмм причинно-следственных связей, учитывающих влияние предпосылок типа "отказ техники", "ошибка человека" и "нерасчетное для них внешнее воздействие" на процесс появления конкретного происшествия; б) затем – путем разработки и анализа аналитических или алгоритмических моделей, полученных после дальнейшей формализации подобных "диаграмм влияния". Данное деление обусловлено необходимостью одновременного оперирования большим числом объективно действующих факторов, что непосильно оперативной памяти человека без их предварительной графической фиксации на бумаге или экране компьютера.
Важной задачей теоретического системного анализа является выявление объективных закономерностей возникновения и предупреждения техногенных происшествий, а также априорная оценка соответствующего риска. Подобный прогноз возможен лишь с использованием только что упомянутых графических и математических моделей, которые лучше всего пригодны для количественной оценки вероятности Q(t) появления конкретных происшествий и среднего ущерба Y(t) от них людским, материальным и природным ресурсам.
Что касается качества реализации обобщенной процедуры, представленной на рис. 9.1, то оно гарантируется лишь после проверки достоверности результатов, полученных на каждой итерации. Необходимость и особенности такой проверки проиллюстрированы там текстом и линиями со стрелками, указывающими на сведения, нуждающиеся в дополнительном контроле. При этом также предполагается, что применение предложенной процедуры системного исследования техногенных происшествий должно осуществляться регулярно, с периодическим информированием администрации ОПО о полученных при этом результатах.
