Промышленная безопасность как система

Рассматривая промышленную безопасность как многоуровневую комплексную систему «человек – машина – среда» с огромным количеством внутренних и внешних связей, при ее моделировании необходимо выполнить ее декомпозицию.

Эта декомпозиция может и должна быть выполнена в первую очередь по видам угроз и адекватным им системам безопасности, предотвращающих и устраняющих угрозы, а также компенсирующих их проявления; по видам объектов с учетом их уязвимости в тех или иных режимах эксплуатации; по степени доминирования одного из трех элементов («человек – машина – среда»), то есть уровень декомпозиции зависит от необходимой степени детализации задачи.

Для объекта морской техники традиционными видами рассматриваемых систем безопасности являются системы обеспечения остойчивости, непотопляемости, прочности, взрывопожаробезопасности и т.п.

По видам объектов необходимо учитывать объекты морской техники в соответствии с типами и классами решаемых ими задач, а также период их жизненного цикла (постройка, эксплуатация, ремонт, утилизация), место нахождения (рейс, порт, постоянная точка в море и т.п.) с учетом уязвимости объекта от угроз, приводящих к аварии. Необходимость учета степени доминирования того или иного элемента связана прежде всего с тем, что невозможно реально учитывать так называемый «человеческий фактор» только как сугубо технический (технологический) показатель. Необходимо использовать, например, модели психологии поведения людей.

Для систем, функционирующих в сложных, мало детерминированных условиях, велика вероятность резких изменений состояния и структуры, называемых бифуркациями. Бифуркации (раздвоение, разделение, разветвление чего-либо) - изменение характера движения динамической системы на большом временном интервале при изменении одного или нескольких параметров, приобретение нового качества в движениях динамической системы при малом изменении ее параметров. Например, при сжатии стержня происходит выпучивание, и одно состояние равновесия, потеряв устойчивость, сменяется двумя новыми устойчивыми состояниями равновесия. приобретение нового качества в движениях динамической системы при малом изменении ее параметров. Основы теории бифуркации заложены А. Пуанкаре и А. М. Ляпуновым в начале ХХ века, затем эта теория была развита А. А. Андроновым и учениками. Знание основных бифуркаций позволяет существенно облегчить исследование реальных систем (физических, химических, биологических и др.), в частности предсказать характер новых движений, возникающих в момент перехода системы в качественно другое состояние, оценить их устойчивость и область существования.

Бифуркации вызываются изменчивостью системы, которые проявляются как в форме случайности, так и в форме неопределенности.

С увеличением размерности системы, что всегда происходит при увеличении ее сложности, количество состояний, в которых могут происходить бифуркации, быстро возрастает. Меняется структура системы. Система изменяет свои параметры и, строго говоря, становится другой.

В ряде ситуаций (пожары, взрывы, столкновения, посадки на рифы, аварии с ядерными энергетическими установками и др.) новая структура определяет аварийный или даже катастрофический (в техническом, бытовом понимании) характер развития событий. Это происходит тогда, когда изменяется старый баланс энергии и масс, применительно к прежним внешним условиям происходит резкое изменение по времени потоков энергии, вещества, информации, трансформируемых в системе.

Энергопотоки

В сложных технических человеко-машино-природных системах, к которым относятся морские инженерные сооружения, суда, верфи, гидротехнические сооружения, преобразуются и пересекаются потоки энергии (механической, атомной, химической, тепловой, электрической, электромагнитной, магнитной) с высокой концентрацией.

Как правило, происходит массообмен внутри системы и с окружающей средой, химическое и физическое преобразование веществ. Поступают, пересекаются, обрабатываются, самопроизвольно или целенаправленно преобразуются потоки информации. Взаимодействуют между собой, с техникой и природой люди. В отношении потоков информации их исследование необходимо и в нормальных эксплуатационных условиях с целью минимизации искажений в передаче команд, идентификации сигналов и пр. Ситуация резко обостряется в напряженных (а тем более в аварийных) условиях, когда величина ошибки начинают превышать величину сигнала.

Однако в настоящее время еще слабо разработаны энергетические подходы при анализе промышленной безопасности на морских объектах – как судах, так и морских разведывательных и нефтегазодобывающих комплексах.

Свидетельством тому, что необходимо более четко учитывать энергоинформационные потоки, достаточно.

В качестве факторов воздействия на систему, которые могут привести к катастрофическому изменению ее состояния - бифуркации, то есть приобретению нового качества в движениях динамической системы при малом изменении ее параметров, - можно назвать блуждающие токи, изменение коррозионного потенциала технического объекта, трансформацию виброакустических характеристик системы или окружающей среды, флуктуации электромагнитного поля и т.д.

Рассмотренные факторы заметно влияют на показатели промышленной безопасности системы, поэтому актуален учет бифуркационных явлений в моделях внешней задачи теории проектирования судов и морских инженерных сооружений. При рациональном построении моделей (с увеличенным числом альтернатив) имитационное моделирование может дать гораздо больше информации, полезной для реального повышения уровня промышленной безопасности проектируемого объекта морской техники при его эксплуатации и строительстве.

При анализе опасностей, присущих техническому объекту, необходимо рассмотреть системы генерирования и распределения энергии, энергоносителей и опасных веществ и материалов. Нарушение целостности этих систем приводит к неуправляемому изменению энергопотоков.

Для судна в эксплуатации к таким потенциально опасным системам относятся двигатели (а также линия вала и движитель), электрогенераторы, трубопроводы и цистерны топливные и масляные, электрокоммутационные системы; трюмы и системы, связанные с хранением груза и т.п. При этом опасности вызываются не только такими грузами, как нефтепродукты или химические продукты, но значительное количество иных грузов, смещение которых, например, может привести к гибели судна (в результате пожара, взрыва, повышения скорости коррозии).

Подтверждением этому могут служить данные по судовым пожарам в отечественном флоте за период с середины 1960-х по 1998 гг., приведенные в таблице 2.

Таблица 2

Распределение пожаров по помещениям эксплуатирующихся судов

Для судостроительного предприятия характер опасностей, в принципе, остается тем же.

Кроме того хорошо известно, что, например, характеристики пожара и взрыва жестко зависят от величины горючей нагрузки, то есть от энергетических показателей веществ и материалов (конструкционных, отделочных, технологических, а также топлива, груза и т.п.)

(1)

где H – горючая нагрузка, МДж/м^-2, q – удельная теплота сгорания, МДж/кг, M – масса горючего вещества, кг, S – площадь помещения, м^-2.

К сожалению, несмотря на принятую отечественную практику и рекомендации ИМО, Российский морской регистр судоходства по-прежнему требует применения устаревших норм, по которым горючая нагрузка исчисляется как во времена парусного флота по массе горючего вещества, отнесенной к площади помещения.

На уровень защищенности сложной технической системы (комплекса, объекта) влияют такие физические поля, как радиационные, электрические, тепловые (положительных и отрицательных температур), акустические и т.п., причем не обязательно с высоким градиентом. Техногенные физические поля генерируются промышленными предприятиями, транспортными и энергетическими системами, жилищно-коммунальными комплексами. Как перечисленные, так и иные генерированные техносферные физические поля, а также опасные химические вещества, биологические и человеческий факторы могут оказывать парциальное или совместное (синергетическое) влияние на уровень промышленной безопасности, [1] вступать во взаимодействие с природными факторами изменять потоки энергии и информации.

Достаточно не очень высокого градиента этих полей или концентраций активных химических веществ, не чтобы они могли довольно существенно и негативно повлиять, например, на качество электрической изоляции и проводимость электрических кабелей, на тепловую изоляцию некоторых видов, работоспособность датчиков систем пожарной сигнализации и т.п..

Итак, физические поля: электрические, акустические (звуковые и вибрационные), тепловые (термические); электромагнитные (в том числе световые, ультрафиолетовые и инфракрасные, радиодиапазона); гидростатические и гидродинамические; радиационные; ядерная опасность;

Атмосферное давление

Опасные и вредные производственные факторы подразделяются на физические, химические, биологические и психофизиологические.

Физические – движущиеся машины и механизмы, разрушающиеся конструкции, повышенный уровень шума, вибрации, напряжения электрической цепи, замыкание которой может произойти через тело человека, повышенный уровень электромагнитных излучений, инфракрасный или ультрафиолетовый радиации, ионизирующих излучений, повышенное или пониженное барометрическое давление в рабочей зоне, пониженная освещенность рабочей зоны и др.

Химические:

а) по характеру воздействия на организм человека различают следующие: общетоксического действия, раздражающие, сенсибилизирующие, канцерогенные, мутагенные и влияющие на репродуктивную функцию;

б) по пути проникновения в организм человека через: органы дыхания, желудочно-кишечный тракт, кожные покровы и слизистые оболочки.

Биологические – патогенные микроорганизмы (бактерии, вирусы, спирохеты, простейшие и др.) и продукты их жизнедеятельности; макроорганизмы (растения и животные).

Психофизические:

а) физические перегрузки: статические, динамические;

б) нервно-психические: умственное перенапряжение, перенапряжение анализаторов, монотонность труда, эмоциональные перегрузки.

Биологический внешний воздействующий фактор (ВВФ) - организмы или их сообщества, оказывающие внешние воздействия и вызывающие нарушение исправного и работоспособного состояния изделия (ГОСТ 26883-86)

Человеческий фактор – ошибки оператора или иного работника; разгильдяйство и безграмотность; криминальные проявления; терроризм.