Информационное сообщение
о результатах работы 9-го научного семинара
 «ПРОМЫШЛЕННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ» (21 ноября 2005 года)

Программные средства в области анализа техногенного риска

 

Под таким названием 21 ноября 2005 года в Учебно-методическом центре ФГУП "НТЦ "Промышленная безопасность" состоялся девятый научный семинар «ПРОМЫШЛЕННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ», в котором приняли участие более 60 ученых и специалистов.

Во вступительном слове первый заместитель директора ФГУП "НТЦ "Промышленная безопасность" по научной работе д-р техн. наук А.С. Печеркин подчеркнул основную цель семинара – публичное обсуждение и апробация современных направлений научных исследований в области промышленной безопасности и безопасности техносферы.

В ходе работы семинара были рассмотрены различные аспекты использования современных программных средств для анализа техногенного риска.

Ведущий специалист ОАО «Севзапмонтажавтоматика» профессор А.С. Можаев в своем выступлении рассказал об опыте разработки и применения отечественной технологии и программных комплексов автоматизированного структурно-логического моделирования (ПК АСМ СЗМА) и вероятностного анализа надежности и безопасности сложных систем.

Программный комплекс ПК АСМ СЗМА предназначен для автоматизированного  моделирования и расчета вероятностных показателей устойчивости (надежности, стойкости, живучести и риска) технических и организационных систем произвольной структуры. Теоретической основой программного комплекса является общий логико-вероятностный метод  (ОЛВМ) системного анализа, разработанный ленинградской научной школой логико-вероятностных методов.

Для непосредственного применения комплекса пользователь должен изучить объект  и осуществить формализованное событийно-логического описания условий реализации его элементами заданного критерия функционирования системы в целом (например, ее работоспособности, отказа, возникновения или не возникновения аварийных ситуаций и др.). Первоначальное формализованное описание может быть выполнено в любой логически строгой форме (вербальной, с помощью дерева отказов, дерева событий, последовательно-параллельного соединения, графа связности и др.). На основе формализованного описания разрабатывается схема функциональной целостности (СФЦ) исследуемой системы (одна или несколько), а затем задаются логические критерии функционирования (ЛКФ) системы и определяются вероятностные и др. параметры ее элементов. Профессор А.С. Можаев продемонстрировал примеры использования программного комплекса ПК АСМ СЗМА для качественного и количественного анализа деревьев отказов и событий, с получением в результате обоснованных рекомендаций по внедрению тех или иных адресных мероприятий, направленных на совершенствование безопасности сложных технических систем.

В докладе старших научных сотрудников ИПУ РАН к.т.н. В.С. Викторовой и к.т.н. Степанянца Армена Суреновича был дан развернутый анализ современных комплексов программ оценки надёжности и техногенной безопасности объектов техники сложной структуры. При исследовании надежности систем наиболее важным моментом является установление необходимого соответствия между реальным объектом и его моделью (адекватность модели), когда все интересующие (на данном этапе исследования) стороны надежностного поведения объекта анализа (системы) должны иметь свое отражение в модели.

Обычно выделяют два класса моделей: 1) статические модели, в которых состояние системы зависит от набора работоспособных и неработоспособных элементов в момент времени t и 2)динамические, в которых происходящие события, отказы рассматриваются как процессы, изменяющиеся во времени. В области теории надежности, лежащей в основе вероятностного анализа систем, наша страна находится на достаточно высоком мировом уровне. Вот лишь некоторые крупные направления в теории вероятностного анализа надежности, безопасности сложных систем, где нашими учеными сделано многое:

1.            В логико-вероятностных методах разработки касаются как в целом теории, так и методов, алгоритмов получения структурных логических функций системы, методов преобразования этих функций, позволяющих проводить вероятностные расчеты (точные или приближенные). Причем, сложности здесь заключаются в требуемых больших вычислительных ресурсах. Отметим здесь отечественную разработку методов и, в особенности, алгоритмов касающихся представления и преобразования  структур схемами функциональной целостности, в частности реализованных в программном комплексе ПК АСМ СЗМА профессора А.С.Можаева.

2.            В методах марковского моделирования используются отечественные результаты математиков при решении плохо обусловленных алгебраических систем уравнений и жестких дифференциальных уравнений, рассматриваются методы хранения и работы с разреженными матрицами большой размерности. Прикладной интерес здесь представляют алгоритмы автоматического построения графов состояний и переходов для некоторых моделей «структурно-надежностных» отношений.

3.            Получен целый ряд результатов асимптотического анализа  моделей, использующих теории восстановления, полумарковских, регенерирующих, диффузионных процессов. Это позволяет выписывать и реализовывать в программах для некоторых случаев приближенные асимптотические формулы.

4.            В методах статистического моделирования (Монте-Карло) разработки в основном касаются методов ускорения моделирования (предложено несколько десятков методов ускорения, ориентированных на системы разных классов), методов описания структур и особенностей «надежностного поведения», методов моделирования исходных случайных величин с разными законами распределения. Основная направленность этих исследований и разработок - повышение эффективности моделирования (быстродействия, экономии случайных чисел и т.п.), охват методом статистического моделирования действительно сложных многофункциональных, многорежимных систем с различными особенностями функционирования, отказов.

Иначе обстоят дела с разработкой программных продуктов, комплексов надежностного моделирования. Основной направленностью современных зарубежных разработок является создание интегрированных продуктов, каковыми являются лучшие и наиболее востребованные в настоящее время – RELEX, ISOGRAF. Мало того, что они содержат все основные методы количественного анализа надежности, безопасности, эффективности, они еще включают в свой состав методы качественного анализа безопасности (анализ видов отказов, их последствий и критичности, анализ протекающих технологических процессов), методы обработки статистической информации, методы экономического анализа этапов «жизни» системы, методы планирования технического обслуживания, прогнозирования ресурса, методы получения и базы исходных данных по надежности. Отечественные разработки программных продуктов касаются лишь какого-нибудь одного метода, причем в простейшей интерпретации, например, программы анализа классических «деревьям отказов», т.е. в которых используются  логические операторы И, ИЛИ, НЕ, К/N. Подобные деревья являются «прошлым веком» и в прямом и в переносном смысле. , т.к. никаких специфических особенностей функционирования, резервирования, восстановления, необходимых  для моделирования надежности сложных систем разработки на основе классических деревьев отказов не содержат.  Для анализа безопасности подобные  методы и вовсе применять недопустимо, так как специфическими особенностями моделей опасностей является: а) наличие разных видов отказов (в основном несовместных) как исходных базисных событий (элементов модели), так и системы в целом, б) последовательностей их возникновения, в) наличие «скрытых» отказов, г) общих элементов в разных частях системы, д) наличие общих причин отказов.

Модели, основанные на статических методах (в частности, классические деревья), ничего подобного принципиально не могут учитывать, а потому ничего общего с понятием адекватность не имеют, получаемые оценки показателей могут оказаться далёкими от истинных. Более того, статические модели не позволяют вычислять интервальные показатели, напр., вероятность возникновения аварии на заданном интервале времени.

Но и лучшие зарубежные программные комплексы не лишены недостатков. Например, модели учета общих причин отказов в их комплексах достаточно наивны и ещё содержат неточности и приближения, которые не оговорены. Поэтому, при использовании зарубежных программных комплексов, необходимо ориентироваться на возможности сопряжения их с отечественными программными разработками. 

В заключительном докладе семинара старший научный сотрудник ФГУП «НТЦ «Промышленная безопасность» канд. ф.м. наук А.В. Пчельников рассказал об использовании программного модуля «ТОКСИ+» при оценке последствий промышленных аварий.

Одна из проблем практического использования процедур количественной оценки риска промышленных аварий в России связана с отсутствием среди нормативных документов замкнутой системы методик для моделирования последствий аварий. Для решения этой задачи в ФГУП "НТЦ "Промышленная безопасность" создана базовая, с точки зрения создания такой системы, методика и программный модуль на ее основе, входящий в программный комплекс «Токси+».

Методика оценки последствий аварийных выбросов опасных веществ «Токси» (ред. 3.1) (далее - «Токси-3») предназначена для количественной оценки последствий аварий с выбросом опасных веществ (ОВ) в атмосферу. «Токси-3» рекомендуется для использования:

−       при разработке деклараций промышленной безопасности опасных производственных объектов, на которых получаются, используются, перерабатываются, образуются, хранятся, транспортируются, уничтожаются ОВ;

−       при разработке мероприятий по защите персонала и населения, в том числе паспортов безопасности;

−       при разработке планов локализации и ликвидации последствий аварий, сопровождаемых выбросом ОВ.

−       при проектировании объектов, на которых производятся, используются, транспортируются или хранятся ОВ.

Расчет по методике включает в себя определение:

−       количества выброшенного ОВ или производительности источника поступления ОВ в атмосферу для конкретного сценария аварии и времени поступления ОВ в атмосферу;

−       пространственно-временного распределения концентрации ОВ;

−       пространственного распределения токсодозы;

−       размеров зон химического заражения и/или зон, ограниченных концентрационными пределами воспламенения ОВ;

−       массы ОВ в облаке, находящейся в пределах воспламенения.

При расчете рассеяния ОВ в атмосфере используется модель рассеяния «тяжелого» газа. Основные положения методики, ее верификация по результатам масштабных экспериментов, а также сравнение расчетов с аналогичными методиками описаны в пяти печатных работах. Текст методики размещен на сайте www.safety.ru.

В обсуждении докладов приняли активное участие ведущие специалисты и ученые из ОАО «ВНИИГАЗ», ИБРАЭ РАН, МГТУ им. Н.Э. Баумана, МГУ им. М.И. Ломоносова, ФЦ ВНИИ ГОЧС, ИПУ РАН, ФГУП «НТЦ «Промышленная безопасность». В дискуссии неоднократно отмечалось, что утилитарное назначение программных комплексов в области анализа техногенного риска - не получение как можно более точных оценок риска и последующее их сравнение с критериями приемлемости, а выявление «слабых» мест с точки зрения обеспечения безопасности, в частности на опасном производственном объекте, с последующей оптимизацией мер безопасности, направленных на снижение аварийности и травматизма в промышленности (так, как это отражено в РД 03-418-01, ГОСТ Р 51901-2002, ISO 17776: 2000 и др.).

Очередной научный семинар «Промышленная безопасность» состоится 22 мая 2006 г. в Учебно-методическом центре ФГУП «НТЦ «Промышленная безопасность» по адресу: Россия, 105066, Москва, ул. А.Лукьянова, д.4, корп.8. Начало работы семинара в 14-00. Предварительная тематика семинара «Анализ риска в техническом регулировании» Приглашаются все заинтересованные специалисты. Желающим участвовать в работе семинара необходимо до 17 мая 2006 г. направить в адрес организаторов заявку с указанием названия организации, фамилии, имени, отчества и должности участника. Семинар бесплатный. Окончательная тематика семинара определяется организаторами с учетом поступивших заявок и предложений. По всем вопросам обращаться к ученому секретарю семинара - Гражданкину Александру Ивановичу: т/ф.(495) 261-21-49, e‑mail: gra@safety.ru (с пометкой «Семинар ПБ»). Следите за дополнительной информацией о семинаре на веб-сайтах: www.safety.ru и www.safety.fromru.com .

 

Ученый секретарь
научного  семинара «Промышленная безопасность»
к.т.н.                                                                                                                 А.И. Гражданкин