МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Уральский государственный лесотехнический университет
Кафедра охраны труда
Г.В. Чумарный
ПРИМЕНЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ СИСТЕМНОГО ПОДХОДА К АНАЛИЗУ СОСТОЯНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ НА ПРЕДПРИЯТИИ
МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ К СБОРУ И ОБРАБОТКЕ МАТЕРИАЛОВ ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ РАЗДЕЛА «БЕЗОПАСНОСТЬ ПРОЕКТА» В ДИПЛОМНЫХ ПРОЕКТАХ (РАБОТАХ) ДЛЯ СТУДЕНТОВ ФЭУ СПЕЦИАЛЬНОСТЕЙ: 080502п; 080502т; 080801; 080507; 080109; 080101 И НАПРАВЛЕНИЙ: 521600; 080100; 080800.
Екатеринбург
2010
Печатается по рекомендации методической комиссии инженерно-экологического факультета
Протокол №_________ от ___________________
Рецензент
Редактор
| Подписано в печать | Поз. | |
| Плоская печать | Формат 60х84 1/16 | Тираж 50 экз. |
| Заказ № | Объем печ. л. | Цена |
Редакционно-издательский отдел УГЛТУ
Отдел оперативной полиграфии УГЛТУ
При написании дипломной работы студент должен применять знания курса "Безопасность жизнедеятельности", анализировать производственные опасности и вредности, которые потенциально присущи тому или иному технологическому процессу или оборудованию, в случае необходимости предлагать технические решения по обеспечению безопасных условий труда на производстве: грамотно решать вопросы рациональной планировки оборудования производственных помещений, выбирать надежные и наиболее эффективные средства защиты от опасностей и вредностей.
Также, для успешного написания и защиты квалификационной работы дипломник должен проявить способность к разносторонней оценке поставленной перед ним задачи, умение выделять и анализировать наиболее важные проблемы на пути её реализации. Необходимо понимание важности данного раздела для дипломного проекта в целом.
Планирование и написание раздела осуществляются на основании информационных материалов, собранных студентом в период преддпломной практики, с обязательной ссылкой на источник: нормативную, справочную и научную литературу по охране труда.
В отчете по преддипломной практике студент должен привести все материалы по охране труда, которые органически связаны с дальнейшей разработкой проектируемого, реконструируемого, или исследуемого объекта.
Дипломная работа (проект) должна быть выполнена в соответствии с требованиями ЕСКД(единой системы конструкторской документации), ОТ (охраны труда), ССБТ (системы стандартов безопасности труда), строительных и других правил и норм.
Контроль за выполнением раздела " безопасность проекта" и консультацию по возникающим вопросам осуществляет преподаватель кафедры охраны труда.
Для качественного выполнения дипломником поставленных задач оценки безопасности промышленного предприятия представляется полезным применение элементов системного анализа.
Системный анализ безопасности (основные понятия)
Вообще, Системный анализ - это совокупность методологических средств, используемых для подготовки и обоснования решений по сложным проблемам, в данном случае по безопасности.
Система - это совокупность взаимосвязанных компонентов, взаимодействующих между собой таким образом, что достигается определенный результат(цель).
Под компонентами (элементами, составными частями) системы понимаются не только материальные объекты, но и отношения и связи.
Любая машина представляет собой пример технической системы.
Система, одним из элементов которой является человек, называется эргатической. Примеры эргатических систем: "человек - машина", "человек - машина - окружающая среда" и т. д. Вообще говоря, любой предмет может быть представлен как системное образование.
Принцип системности рассматривает компоненты в их взаимной связи как целостный набор, или комплекс. Цель, или результат, который дает система, называют системообразующим элементом. Например, такое системное явление, как горение (пожар), возможно при наличии следующих компонентов: горючее вещество, окислитель, источник воспламенения. Исключая хотя бы один из названных компонентов, мы разрушаем систему.
Системы имеют качества, которых не может быть у их образующих. Это важнейшее свойство систем, называемое эмерджентостью, лежит, по существу, в основе системного анализа вообще и проблем безопасности в частности.
Цель системного анализа безопасности состоит в том, чтобы выявить причины, влияющие на появление нежелательных событий (аварий, катастроф, пожаров, травм и т. п.), и разработать предупредительные мероприятия, уменьшающие вероятность их появления.
Надежность – это свойство объекта выполнять технологические функции в установленных пределах и во времени.
Для количественной оценки надежности применяют вероятностные методы и величины.
Одно из основных понятий теории надежности – отказ.
Отказ – это нарушение работоспособного состояния технического устройства из-за прекращения функционирования или из-за резкого изменения его параметров.
В теории надежности оценивается вероятность отказа, то есть вероятность того, что техническое средство откажет в период заданного времени работы. Всовременных технических системах интенсивность отказов лежит в пределах 10-7 – 10-8 час-1. Теория надежности позволяет оценить срок службы, по окончании которого техническое средство вырабатывает свой технический ресурс и должно подвергнуться капитальному ремонту, модернизации или замене.
Техническим ресурсом называется продолжительность непрерывной или суммарной периодической работы от начала эксплуатации до наступления отказа.
Основная идея: информация о надежности накапливается в процессе эксплуатации технических систем и используется в расчетах надежности. При этом выявляются ненадежные элементы и факторы, ускоряющие или вызывающие отказы, слабые места в конструкции, а также вырабатываются рекомендации по улучшению устройств и оптимальным режимам их работы.
При таком подходе принимают в расчет и строение системы, и свойства отдельных ее компонентов, причем:
1) под системой понимают совокупность машин, оборудования, средств управления и операторов, требуемую для достижения определенной цели либо для реализации проекта;
2) реальная система представляется в виде некоторого образа, называемого моделью системы. Под моделями понимают отображения всех параметров систем, выполненные таким образом, что они передают взаимосвязь этих параметров. Моделирование неизбежно сопровождается некоторым упрощением и формализацией взаимосвязей в системе. Эта формализация может быть осуществлена в виде логических (причинно-следственных) и/или математических (функциональных) отношений.
Поведение систем и их моделей должно подчиняться одним и тем же правилам.
В целях идентификации опасностей были разработаны многочисленные процедуры и методики анализа систем. К числу методик индуктивного анализа относятся анализ надежности, анализ отказов и их последствий, анализ человеческого фактора в анализе операций и ошибок и «деревья событий».
Дедуктивный анализ оперирует методом «дерева отказов ». Все эти методики могут использоваться независимо одна от другой, но в сочетании они представляют собой более ценный аналитический инструмент.
Цель системного анализа безопасности состоит в том, чтобы выявить причины, влияющие на появление нежелательных событий (аварий, катастроф, пожаров, травм и т.п.), и разработать предупредительные мероприятия, уменьшающие вероятность их появления.
Проблему можно разделить на два главных аспекта:
а) определение и описание типов отказов и сбоев;
б) определение последовательности или комбинации отказов как между собой, так и с «нормальными» событиями, приводящими в конечном счете к появлению нежелательного события.
После исследования различных отказов и их последствий переходят к поиску предупредительных мероприятий, который базируется непосредственно на данных, полученных на предшествующих стадиях изучения проблемы, и является этапом дополнения этих данных.
Рассмотрим подробнее "Дерево причин и опасностей" как систему.
Любая опасность реализуется, принося ущерб по какой-то причине или нескольким причинам. Без причин нет реальных опасностей. Следовательно, предотвращение опасностей или защита от них базируется на знании причин. Между реализованными опасностями и причинами существует причинно-следственная связь; опасность есть следствие некоторой причины (причин), которая, в свою очередь, является следствием другой причины, и т. д. Таким образом, причины и опасности образуют иерархические, цепные структуры, или системы. Графическое изображение таких зависимостей напоминает ветвящееся дерево. В зарубежной литературе, посвященной безопасности объектов, используются такие термины, как "дерево причин", "дерево отказов", "дерево опасностей", "дерево событий". В строящихся "деревьях", как правило, имеются "ветви" причин и "ветви" опасностей, что полностью отражает диалектический характер причинно-следственных связей, в качестве примера рассмотрим (рис.1).
Рис. 1. Дерево событий, обусловленных разными аспектами опасного воздействия радиации на КЛА (космический летательный аппарат).
Построение "деревьев" является исключительно эффективным при выявлении причин нежелательных событий (аварий, травм, пожаров, дорожно-транспортных происшествий и т. д.).
Многочисленный процесс ветвления "дерева" требует введения ограничений с целью определения его пределов. Эти ограничения полностью зависят от целей исследования. И пределы ветвления определяются логической целесообразностью получения новых ветвей.
а) событие, вводимое логическим знаком "И":
б) событие, вводимое логическим знаком «ИЛИ»:
Рис. 2. Графическое изображение событий "И" и "ИЛИ".
Операция “ИЛИ” указывает: для того чтобы произошло событие Г, должно произойти одно из событий Д или Е (не исключается и свершение обоих событий: Д и Е).
Рассмотрим процедуру построения дерева отказов, его качественный и количественный анализ на примере.
В общем случае для реализации происшествия необходимо одновременное выполнение трех условий: наличие источника опасности, присутствие человека в зоне действия источника опасности, отсутствие у человека защитных средств.
Рис. 3. Дерево отказов для анализа причин поражения человека электрическим током.
Будем считать, что необходимым и достаточным условием поражения человека электрическим током является включение его тела в цепь, обеспечивающую прохождение тока. Следовательно, чтобы произошел несчастный случай (событие А), необходимо одновременное выполнение, по крайней мере, трех условий: наличие потенциала на металлическом корпусе электроустановки (событие Б), появление человека на заземленном проводящем основании (событие В), касание человеком корпуса электроустановки (событие Г).
В свою очередь событие Б может быть следствием любого из событий-предпосылок Д и Е (например, нарушение изоляции или смещение неизолированного контакта и касание им корпуса). Событие В может появиться как результат предпосылок Ж и 3, когда человек становится на заземленное проводящее основание или касается телом заземленных элементов помещения. Событие Г может явиться одной из трех предпосылок И, К и Л – ремонт, техобслуживание или работа установки.
Анализ дерева отказов состоит в выявлении условий, минимально необходимых и достаточных для возникновения или невозникновения головного события. Модель может давать несколько минимальных сочетаний исходных событий, приводящих в совокупности к данному происшествию. В рассмотренном примере имеются двенадцать минимальных аварийных сочетаний: ДЖИ, ДЖК, ДЖЛ, ДЗИ, ДЗК, ДЗЛ, ЕЖИ, ЕЖК, ЕЖЛ, ЕЗИ, ЕЗК, ЕЗЛ и три минимальных секущих сочетания, исключающих возможность появления происшествия при одновременном отсутствии образующих их событий: ДЕ, ЖЗ, ИКЛ.
Аналитическое выражение условий появления исследуемого происшествия имеет вид
Р(А) = (Р(Д) + Р(Е))(Р(Ж) + Р(3))(Р(И) + Р(К) + Р(Л)
Подставив вместо буквенных символов вероятности соответствующих предпосылок, можно получить оценку риска гибели человека от электрического тока в конкретных условиях. Например, при равных вероятностях Р(Д) = Р(Е) = =... = Р(Л) = 0,1, вероятность поражения человека электрическим током в рассматриваемом случае
Р(А) = (0,1+0,1)(0,1+0,1)(0,1+0,1+0,1) = 0,012.
Таким образом может быть рассчитана вероятность несчастного случая или аварии на производстве.
При построении дерева отказов выделяются случайные предшествующие события, устанавливаются связи между ними, анализируются факторы, носящие постоянный характер. Логическая структура дерева такова, что при отсутствии хотя бы одного из предшествующих событий несчастный случай произойти не может. При этом могут быть выявлены потенциально опасные факторы, не проявившие себя. Таким образом можно предотвратить повторение аналогичного несчастного случая.
Достоинствами такого моделирования опасностей являются простота, наглядность и легкость математической алгоритмизации исследуемых производственных процессов и технических систем. Оценка вероятности опасных ситуаций в системе «человек – техническая система» на стадии проектирования производства, технологий и технических систем позволяет повысить их безопасность. Для этой цели разрабатываются программы исследований факторов риска, испытания технических средств на соответствие требованиям безопасности. В случае невозможности надежного теоретического анализа применяются экспертные оценки. Методы экспертного оценивания используются при исследовании достаточно сложных объектов, когда имеются трудности в создании достоверных моделей функционирования больших систем. Эксперты являются специалистами в конкретных областях знания и могут указать более предпочтительные варианты решений. Для обеспечения объективности оценки разработаны способы получения экспертной информации: парные и множественные сравнения, ранжирование, классификации. Экспертам предъявляются пары или множество объектов и предлагается указать более предпочтительные их них, при ранжировании предлагается упорядочить по предпочтениям множество объектов. Эксперт может дать количественную оценку предпочтения; анализ и обработка экспертной информации проводится с помощью математических методов.
Применяя различные методы, можно проводить систематические исследования на стадии проектирования и в ходе эксплуатации как целого предприятия, так и отдельной технической единицы.
Проверка качества проектируемых технических средств проводится испытанием опытных образцов, а затем, в процессе эксплуатации, периодическими испытаниями серийных образцов в условиях, приближенных к реальным условиям максимальных негативных воздействий (механических, климатических и др.). Эти условия создаются с помощью вибростендов, климатических камер и т. д. Выявление, анализ и устранение дефектов повышают надежность технологий и технических систем. Классификации отказов на этапе проектирования и производства позволяют определить факторы, имеющие преобладающее значение в формировании причин опасных ситуаций.