Моделирование и системный анализ процессов причинения техногенного ущерба (стр. 12 )

В случае же оптимизации альтернативных управляющих воз­действий в качестве соответствующего критерия целесообразно использовать:

а) максимум ожидаемой от них эффективности (сни­жения величин техногенного ущерба) при фиксированных зат­ратах или:

б) минимум затрат на реализацию воздействий задан­ной эффективности. Учитывая общее знакомство читателя с мето­дами оптимизации принимаемых решений, конкретизируем лишь ту их часть, которая касается постановки и решения соответству­ющих задач при функционировании человекомашинных систем.

Последовательность решения оптимизационных задач в чело­векомашинных системах включает следующие основные этапы:

1) содержательная (словесная или вербальная) и концепту­альная посановка задачи;

2) составление модели (математическая постановка задачи);

3) подготовка исходных данных по каждому из альтернатив­ных воздействий (заполнение области допустимых решений - ос­новы для определения их оптимальных значений);

4) поиск и выбор метода решения задачи;

5) разработка или подбор алгоритма (про граммы) вычислений вручную или на ЭВМ;

6) решение задачи (нахождение оптимального значения выб­ранного критерия);

7) верификация (проверка полученных результатов на правдо­подобность) и системный анализ всего решения.

Оптимизация человекомашинных сис­тем связана с решением наиболее сложных задач, характеризуе­мых стохастическими, нелинейно зависящими от переменных век­торными критериями большой размерности, а потому и требую­щих введения целого ряда упрощающих допущений.

Контрольные вопросы

1. Дайте наиболее общее определение термину «управление».

2. Какие два этапа требуются для практической реализации программно-целевого планирования и управления безопасностью в техносфере?

3. Что представляют собой и где используются целевые программы?

4. 3ачем нужна система оперативного управления безопасностью.

5. Какие этапы составляют содержание стратегического планирования?

6. Из каких шагов складывается оперативное управление?

7. Как можно было бы охарактеризовать управление процессом обеспечения безопасности в техносфере в настоящее время?

       8. Перечислите основные этапы процесса выработки управляющих воздействий по совершенствованию безопасности.

       9. Укажите последовательность постановки и решения задач оптими­зации параметров человекомашинных систем.

       10. Назовите критерии, рекомендуемые для использования в таких задачах.

5.2. МОДЕЛИРОВАНИЕ И СИСТЕМНЫЙ AНAЛИЗ ПРОЦЕССА ОБОСНОВАНИЯ ТРЕБОВАНИЙ К УРОВНЮ БЕЗОПАСНОСТИ

Принципы нормирования показателей безопасности

Отсутствие общепринятых количественных показа­телей и способов их нормирования, контроля и поддержания яв­ляется одним из основных факторов, затрудняющих разработку программ обеспечения безопасности в техносфере.

Нормирова­ние уровня безопасности конкретных процессов, т. е. принятие решения о приемлемости риска, должно рассматриваться как вынужденная мера и одно из заключительных звеньев в реализа­ции  стратегии, состоя­щей из следующих (в порядке важности) частных стратегий:

а) уменьшение опасности для общества со стороны созданных им объектов;

б) сокращение людских и материальных ресурсов, подвергающихся вредному воздействию;

в) снижение возможности появления техногенных происше­ствий;

г) уменьшение тяжести их последствий в случае возникновения.

Рассмотрим нормирование опасности, используя три способа:

а) установление приемлемых показателей аварийности и трав­матизма на производстве и транспорте путем приравнивания их величины к частоте возникновения стихийных бедствий или бы­товых несчастных слyгаев;

б) выбор величин показателей безопасности в соответствии с теми  x значениями, которые достигнуты в наиболее благопо­лучных отраслях техносферы;

в) обоснование оптимальных по выбранным критериям коли­чественных показателей безопасности.

Нормирование уровня безопасности производственного или технологического процесса первым способом (а) предполагает необ­ходимость в использовании статистических данных о частоте воз­никновения несчастных случаев с людьми как на производстве, так и вне него. К настоящему времени накоплены данные, часть которых приведена в табл. 12.1.

Допустимые значения частоты или вероятности возникнове­ния происшествий при проведении конкретных процессов могут устанавливаться пропорционально значениям табл. 12.1 с учетом их специфичности.

Так, национальными нормами радиационной безопасности предписано, что риск мгновенной смерти или по­явления ракового заболевания жителя США, проживающего на удалении от 1 до 50 миль от АЭС, не должен превышать одной тысячной доли от суммы всех прочих рисков. В ядерной энергетике Франции допустимая вероятность появления происшествия с не­приемлемыми последствиями не может превышать одной милли­онной для всех ее ядерных реакторов (что соизмеримо с частотой естественных стихийных бедствий, см. табл. 12.1), тогда как воз­никновение расчетной аварии за год эксплуатации одного реак­тора должно быть менее вероятно в десять раз.

При использовании второго (б)  подхода к обоснованию требова­ний по безопасности уже учитывается накопленный опыт веду­щих отраслей промышленности, а достигнутые в них результаты могут служить нормой для остальных. Например, нормами МА­ГАТЭ учтены реальные возможности современной ядерной энер­гетики, что проявилось, например, в назначении таких максимально возможных значений вероятности тяжелой аварии на тех же АЭС: 10-4 за год работы одного ныне существующего реактора и 10-5 - для уже строящегося или еще проектируемого.

Известна также попытка применения данного подхода в Великобритании, когда в качестве эталонной частоты смертельных несчастных случаев была предложена так называемая социально приемлемая цена риска, оцениваемая для корпорации «Импери­ал кемикал индастриз» гибелью двух работников за 10 млн чело­векочасов выполнения производственных процессов или величиной ущерба в 200 тыс. фунтов стерлингов. Это предложение встре­тило сопротивление остальных отраслей промышленности, кото­рые сочли невозможным (по экономическим соображениям) за­конодательное введение столь высоких требований к безопасно­сти. Кроме того, представителями науки и общественности было высказано сомнение в целесообразности нормирования именно величины ущерба вследствие сложности и неэтичности такого подхода.

Данные методы вытесняются в насто­ящее время более основательными подходами.

Рассмотрим более детально реализацию  на практике третьего (в)  из перечисленных способов - обоснования оптимальных значе­ний количественных показателей безопасности.

При этом в каче­стве критерия оптимизации будут выбраны суммарные эконо­мические издержки, связанные как с предупреждением возмож­ных происшествий, так и с ликвидацией последствий их появле­ния. С этой целью воспользуемся приведенными на рис. 12.1 гра­фиками изменения затрат S на обеспечение безопасности некото­рого объекта и размеров ущерба Yот возможных на нем происше­ствий в зависимости от вариации параметра I, пропорционально­го вероятности их невозникновения. Прокомментируем последо­вательно каждый из этих графиков.

Отмеченное на горизонтальной оси значение показателя I1 при­ходится к началу эксплуатации конкретного объекта, а величина издержек S(I1) соответствует затратам на обеспечение его без­опасности к этому моменту (при этом для простоты приня­то, что S(I1) = 0). В то же время величина выбранного показате­ля I2 рассматривается ниже как приемлемый для общества в це­лом уровень безопасности фун­кционирования этого объекта, характеризуемый достаточно        высокими затратами S(I2) и предельно низким ущербом Y(I2). В общем случае уместно предположить о нелинейном и монотонном изменении каждой из функций S(I) и Y(I).

Кривой R(I) на этом же графике показано изменение величины суммарных социально-экономических издержек производственного объекта, обусловленных затратами на предупреждение про­исшествий и компенсацию их нежелательных последствий:

       R(I) = S(I) + Y(I).          (12.1)

Как видно из рис. 12.1, зависимости R(I), S(I),Y(I).имеют частные производные, которые удовлетворяют таким неравен­ствам:

Y'(I)<0; Y''(I)>0; S''(I)>0  S' (I)>0.  (12.2)

поэтому можно утверждать, что существует значение показателя безопасности I*, обеспечивающее соблюдение следующих условий:

I1<I*<I2; R'(I)\l=1*= S'(I)\1=1* +У'(I) \1 = 1*.  (12.3)

Поскольку величина второй производной функции суммарных издержек R(I) принимает положительные значения на всем диа­пазоне изменения I, то существует такое значение этого парамет­ра I*, которое обеспечивает минимум суммарных затрат R(I*) и, следовательно, является для рассматриваемого производственно­го объекта оптимальным.

Еще одна группа графиков приведена на рис. 12.2, с целью иллюстрации возможности нахождения такого уровня безопас­ности конкретной деятельности в техносфере, который мог бы быть приемлем не только с точки зрения производственных пред­приятий, но и общества в целом. Очевидно, что этот уровень должен характеризоваться значением показателя частоты техногенных происшествий, принадлежащим отрезку [I*, I2] Для отыс­кания его величины как раз и может быть использован так назы­ваемый коэффициент приемлемости требований общества, оп­ределяемый здесь следующим выражением:

к = (I-I*)/(I2 –I*).  (12.4)

Как видно из приведенного рисунка, здесь сохранена нелинейность и монотонность изменения тех же самых издержек S(к), Y(к), R(к), однако коэф­фициент к изменяется уже в пределах от нуля до единицы, соответствующих значениям предыдущего параметра I1 и I2.

Следовательно, для первой и второй производных от функции У(К) справедливо, что

У'(К) <0, У"(к)>0.         (12.5)

По аналогии с выражением (12.3) можно утверждать, что существует значение коэффициента приемлемости требований вещества К*, удовлетворяющее таким условиям:

О<к? 1 и R'(K|?=?*= S'(K |?=?* +У'(К)|?=?*.  (12.6)

Поскольку величина второй производной от суммарных издер­жек R"(к)>0, то можно считать, что существует и значение к*, соответствующее их минимуму и определяющее оптимальный, т. е. социально приемлемый, уровень безопасности конкретного про­изводственного или транспортного объекта.