Основи безпеки та теорія ризику

Введення.

Необхідною умовою існування людського суспільства є діяльність. Існує велика кількість видів діяльності, які охоплюють практичні, інтелектуальні і духовні процеси, що протікають в побуті, громадській, культурній, виробничій, науковій та інших сферах життя.

Модель процесу життєдіяльності в найбільш загальному вигляді можна представити що складається з двох елементів: людини і середовища його перебування. Між собою ці елементи пов'язані двосторонніми зв'язками (рис.1).

Прямі зв'язку людини із середовищем очевидні.

Зворотні зв'язку обумовлені загальним законом реактивності матеріального світу.

Система "людина - середовище" є двухцелевой:

одна мета полягає в досягненні певного ефекту в процесі діяльності;

другий - у виключенні небажаних наслідків від цієї діяльності.

Іншими словами, що оточує нас природа розглядається людиною з двох протилежних позицій. З одного боку, для нормального існування нам необхідно забезпечувати стабільність всіх факторів навколишнього середовища. Наприклад, потепління, зміна тиску, вологості, рівня радіації, зменшення кількості рослин і т.д. може чинити шкідливий вплив на людський організм. Наскільки важлива ця проблема, можна судити по збільшеній ролі "зелених" у політичному житті розвинених країн.

З іншого боку, життєдіяльність людини неможлива без згубного впливу на природу. Витяг корисних копалин, різні забруднення грунту, води і повітря, виділення великої кількості тепла - ось лише невелика частина "наслідків" людської діяльності, які надають шкідливий вплив на навколишнє середовище.

Саме в одночасності цих двох сторін полягає протиріччя у взаємодії людини з природним середовищем. Людська практика дає підставу стверджувати, що будь-яка діяльність потенційно небезпечна (так звана "аксіома про потенційну небезпеку").

Тема взаємодії людини і навколишнього середовища виходить за межі будь-якої однієї науки або сфери людської діяльності. Це зумовило необхідність появу нової галузі знань - безпеки життєдіяльності (БЖД).

БЖД - комплексна дисципліна, що вивчає можливості забезпечення безпека людини стосовно до будь-якого виду людської діяльності.

БЖД вирішує три взаємопов'язані завдання:

Ідентифікація небезпек, тобто розпізнавання виду небезпеки із зазначенням її кількісних характеристик і координат небезпеки.

Захист від небезпек на основі зіставлення витрат і вигод.

Ліквідація можливих небезпек (виходячи з концепції залишкового ризику).

Теоретичні основи безпеки життєдіяльності.

Небезпека. Основні поняття і визначення.

Небезпека - це явище, процеси, об'єкти, здатні за певних умов завдавати шкоди здоров'ю людини безпосередньо чи опосередковано.

Небезпека зберігають всі системи, що мають енергію, хімічно або біологічно активні компоненти та ін

Дане визначення небезпеки в БЖД є найбільш загальним і включає такі поняття як небезпечні, шкідливі фактори виробництва, що вражають чинники і пр.

Існує кілька способів класифікації небезпек:

за природою походження:

а) природні;

б) технічні;

в) антропогенні;

г) екологічні;

д) змішані.

по локалізації:

а) пов'язані з літосферою;

б) пов'язані з гідросферою;

в) пов'язані з атмосферою;

г) пов'язані з космосом.

по викликуваним наслідків:

а) стомлення;

б) захворювання;

в) травма;

г) летальний результат та ін

Згідно з офіційним стандартом небезпеки поділяються на фізичні, хімічні, біологічні та психофізичні.

Фізичні небезпеки (рис.2) - рухомі машини і механізми, підвищена запиленість і загазованість повітря робочої зони, аномальна температура повітря, підвищений рівень шуму, вібрацій, звукових коливань і т.д.

Хімічні небезпеки - общетоксічние, дратівливі, канцерогенні, мутагенні і т.д.

Біологічні небезпеки - патогенні мікроорганізми (у т.ч. віруси) і продукти їх життєдіяльності.

психофізичні небезпеки - фізичні та нервово-психічні перевантаження.

Зазначені класифікації носять приватний характер, оскільки здійснюють класифікацію тільки з якого-небудь одній ознаці. Тому більш осяжний видається така класифікація.

Всі небезпеки (фактори, що призводять до появи небезпеки), про об'єкт впливу, часу і простору видається за доцільне розділити на три групи:

фактори, що безпосередньо впливають на оператора, ступінь впливу яких може накопичуватися або релаксувати в часі - фактори інкубаційного дії;

фактори миттєвої дії, що носять випадковий характер, дія яких поширюється на оператора або локалізовано ноксосферой;

фактори впливу на довкілля, як правило, опосередковано дії, які проявляються поза оператора, поза даного виробництва, але які є наслідком реалізації конкретного технологічного процесу на даному виробництві.

Така класифікація є найбільш зручною при аналізі конкретного виробництва, тому що дозволяє виявити, спрогнозувати і дати кількісну оцінку можливим небезпекам ще на ранніх стадіях технологічної підготовки виробництва.

Принципи, методи і засоби забезпечення безпеки.

У структурі загальної теорії безпеки принципи і методи грають значну роль і дають цілісне уявлення про зв'язки у розглянутій області знання. Принципи, методи, засоби - це логічні етапи забезпечення безпеки. Вибір їх залежить від конкретних умов діяльності, рівня небезпеки, вартості та інших критеріїв.

Принципів забезпечення безпеки багато. Їх можна класифікувати за кількома ознаками. Наприклад, що орієнтують, технічні, організаційні, управлінські.

Орієнтир: активності оператора, гуманізації діяльності, деструкції, заміни оператора, класифікації, ліквідації небезпеки, системності, зниження небезпеки.

Технічні: блокування, вакуумування, герметизації, захисту відстанню, компресії, міцності, слабкої ланки, флегматізаціі, екранування.

Організаційні: захист часом, інформації, резервування, несумісності, нормування, підбору кадрів, послідовності, резервування, ергономічності.

Управлінські: адекватності, контролю, зворотного зв'язку, відповідальності, плановості, стимулювання, управління, ефективності.

Розглянемо детальніше деякі принципи.

Принцип нормування полягає у встановленні таких параметрів, дотримання яких забезпечує захист людини від відповідної небезпеки. Наприклад, гранично допустима концентрація (ГДК), гранично допустимий рівень (ПДУ), норми перенесення і підйому тяжкості, тривалість трудової діяльності та ін

Принцип слабкої ланки полягає в тому, що у розглянуту систему (об'єкт) з метою забезпечення безпеки вводиться елемент, який влаштований так, що сприймає або реагує на зміну відповідного параметра, запобігаючи небезпечне явище. Приклади реалізації даного принципу: запобіжні клапани, розривні мембрани, захисне заземлення, громовідводи, запобіжники та ін

Принцип інформації полягає в передачі і засвоєнні персоналом відомостей, виконання яких забезпечує відповідний рівень безпеки, попереджувальні написи, маркування обладнання та ін

Принцип класифікації (категорірованія) полягає у розподілі об'єктів на класи та категорії за ознаками, що пов'язані з небезпекою. Приклади: санітарно-захисні зони (5 класів), категорії виробництв (приміщень) з вибухо-пожежної небезпеки (А, Б, В, Г, Д) та ін

Для визначення методів забезпечення безпеки дамо визначення таким поняттям:

Ноксосфера - простір, в якому постійно існують або періодично виникають небезпеки.

Гомосфера - простір (робоча зона), де знаходиться людина в процесі даної діяльності.

Поєднання гомосфери і ноксосфери з позиції безпеки неприпустимо, але це не завжди вдається.

На підставі аналізу можливих небезпек і їх наслідків можна виявити загальні закономірності, на базі яких сформульовано три найбільш загальних методу захисту від небезпек:

Просторове і (або) тимчасовий поділ гомосфери і ноксосфери. Це досягається засобами дистанційного керування, автоматизації, роботизації, спеціальної організації та ін

Нормалізація ноксосфери шляхом виключення або зменшення кількісних характеристик небезпеки. Це сукупність заходів, що захищають людину від шуму, газу, пилу та ін засобами колективного захисту.

Адаптація людини до умов ноксосфери і підвищення його захищеності. Метод реалізує можливості професійного відбору, навчання, психологічного впливу, застосування засобів індивідуального захисту.

У реальних умовах реалізується комбінація всіх трьох чинників.

Засоби забезпечення безпеки.

Засоби забезпечення безпеки діляться на засоби колективного (СКЗ) та індивідуального захисту (ЗІЗ). У свою чергу, СКЗ та ЗІЗ поділяються на групи в залежності від характеру небезпек, конструктивного виконання, області застосування і т.д.

ТЕОРІЯ РИЗИКУ

Основні положення теорії ризику.

Однією з основних завдань БЖД є визначення кількісних характеристик небезпеки (ідентифікація). Тільки знаючи ці характеристики можна на базі спільних методів розробити ефективні приватні методи забезпечення безпеки і оцінювати існуючі технічні системи та об'єкти з точки зору їх безпеки для людини.

При аналізі технічних систем широко використовується поняття надійності.

Надійність - властивість об'єкту виконувати і зберігати в часі задані йому функції в заданих режимах і умовах застосування, технічного обслуговування, ремонтів, зберігання і транспортування.

Надійність є внутрішньою властивістю об'єкта. Воно проявляється у взаємодії цього об'єкта з іншими об'єктами всередині технічної системи, а також із зовнішнім середовищем, що є об'єктом, з яким взаємодіє сама технічна система відповідно до її призначення. Ця властивість визначає ефективність функціонування технічної системи в часі через свої показники. Будучи комплексним властивістю, надійність об'єкта (у залежності від його призначення та умов експлуатації) оцінюється через показники приватних властивостей - безвідмовності, довговічності, ремонтопридатності і збереження - окремо або певному поєднанні.

При аналізі безпеки технічної системи, характеристики її надійності не дають вичерпної інформації. Необхідно провести аналіз можливих наслідків відмов технічної системи в сенсі шкоди, що завдається обладнанню та наслідків для людей, що знаходяться поблизу нього. Таким чином, розширення аналізу надійності, включення до нього розгляду наслідків, очікувану частоту їх появи, а також збиток, викликаний втратами устаткування і людськими жертвами, і є оцінкою ризику. Кінцевим результатом вивчення ступеня ризику може бути, наприклад, таке твердження: "Можливе число людських жертв протягом року в результаті відмови одно N людина".

Таким чином, можна дати наступне визначення ризику: ризик - частота реалізації небезпек. Кількісна оцінка ризику - це відношення числа тих чи інших несприятливих наслідків до їх можливого числа за певний період.

Приклад. Визначити ризик загибелі людини на виробництві за рік, якщо відомо, що щорічно гине близько n = 14000 чоловік, а чисельність працюючих становить N = 140 млн. чоловік:

З точки зору суспільства в цілому цікаво порівняння отриманої величини із ступенем ризику звичайних умов людського життя, для того щоб отримати уявлення прийнятному рівні ризику і мати основу для прийняття відповідних рішень.

За даними американських учених індивідуальний ризик загибелі з різних причин, по відношенню до всього населення США за рік становить:

Автомобільний транспорт

3 ' 10-4.

Падіння

9 ' 10-5.

Пожежа і опік

4 ' 10-5.

Утоплення

3 ' 10-5.

Отруєння

2 ' 10-5.

Вогнепальна зброя та верстатне обладнання

1 ' 10-5.

Водний, повітряний транспорт

9 ' 10-6.

Падіння предмети, ел. струм

6 ' 10-6.

Залізниця

4 ' 10-6.

Блискавка

5 ' 10-7.

Ураган, торнадо

4 ' 10-7.

Таким чином, повна безпека не може бути гарантована нікому, незалежно від способу життя.

При зменшенні ризику нижче рівня 1 ' 10-6 на рік громадськість не висловлює надмірної стурбованості й тому рідко вживаються спеціальні заходи для зниження ступеня ризику (ми не проводимо своє життя в страху загинути від удару блискавки). Грунтуючись на цьому припущенні, багато фахівців беруть величину 1 ' 10-6 як той рівень, до якого слід прагнути, встановлюючи ступінь ризику для технічних об'єктів. У багатьох країнах ця величина закріплена в законодавчому порядку. Пренебрежимо малим вважається ризик 1 ' 10-8 на рік.

Необхідно відзначити, що оцінку ризику тих чи інших подій можна проводити тільки за наявності достатньої кількості статистичних даних. В іншому випадку дані будуть не точні, тому що тут йдеться про так званих "рідкісних явища", до яких класичний імовірнісний підхід не застосовний. "Так, наприклад, до чорнобильської аварії ризик загибелі в результаті аварії на атомній електростанції оцінювався в 2 ' 10-10 на рік ".

Аналіз ризику дозволяє виявити найбільш небезпечні діяльності людини. За даними американських учених частота нещасних випадків зі смертельним результатом становить (за часом доби) (рис.3):

Рис. 3. Найбільш небезпечні діяльності людини.

Таким чином, мають розглядатися всі технічні та соціальні аспекти в їх взаємозв'язку. При цьому можливо забезпечити прийнятний ризик, який поєднує в собі технічні, економічні, соціальні та політичні аспекти і являє собою деякий компроміс між рівнем безпеки й можливостями її досягнення.

Спрощений приклад визначення прийнятного ризику можна проілюструвати графіком (мал. 5):

Затрачивая надмірні кошти на підвищення надійності технічних систем, можна завдати збитків соціальній сфері. Розмір прийнятного ризику визначається рівнем розвитку суспільства і темпів науково - технічного прогресу.

Початковий імпульс до створення чисельних методів оцінки надійності був даний авіаційною промисловістю. Після першої світової війни в зв'язку зі збільшенням інтенсивності польотів та авіакатастроф були вироблені критерії надійності для літаків і вимоги до рівня безпеки. Зокрема, проведений порівняльний аналіз одномоторних і багатомоторних літаків з точки зору успішного завершення польоту і вироблені вимоги за частотою аварій, віднесених до 1 год. польотного часу. До 1960р., Наприклад, було встановлено, що одна катастрофа припадає в середньому на 1млн. посадок. Таким чином, для автоматичних систем посадки літаків можна було б встановити вимоги за рівнем ризику, що не перевищує однієї катастрофи на 1 ' 107 посадок.

Подальший розвиток математичного апарату надійності стосовно до складних систем послідовного типу показало неможливість застосування старого закону "ланцюг не міцніше, ніж найслабше її ланка". Було отримано закон твори для послідовних елементів:

Таким чином, у системі послідовного типу надійність окремих елементів повинна бути значно вище для задовільного функціонування системи.

У 40-і роки збільшення надійності йшов по шляху поліпшення конструкційних матеріалів, підвищення точності і якості виготовлення та складання виробів. Велика увага приділялася технічному обслуговуванню і ремонту устаткування (до тих пір, поки міністерство проХорон США не виявило, що річна вартість обслуговування обладнання становить 2 $ на кожен 1 $ його вартості; тобто при 10-річного терміну його експлуатації необхідно 20млн. $ на утримання устаткування вартістю 1млн. $).

Надалі від аналізу надійності технічних систем почали переходити до оцінки ризику, включивши в аналіз помилкові дії оператора. Сильний поштовх розвитку теорії надійності дала військова техніка - вимога ураження цілі "з одного пострілу".

Розвиток космонавтики та ядерної енергетики, ускладнення авіаційної техніки призвело до того, що вивчення безпеки систем було виділено в незалежну окрему галузь діяльності. У 1969р. МО США прийняв стандарт MIL - STD - 882 "Програма щодо забезпечення надійності систем, підсистем і устаткування": Вимоги в якості основного стандарту для всіх промислових підрядників з військових програмах. А паралельно МО розробило вимоги по надійності, працездатності і ремонтопридатності промислових виробів.

Методика вивчення ризику.

Вивчення ризику проводиться в три стадії

Перша стадія: попередній аналіз небезпеки.

Ризик найчастіше пов'язаний з безконтрольним звільненням енергії або витоками токсичних речовин (фактори миттєвої дії). Зазвичай одні відділення підприємства становлять велику небезпеку, ніж інші, тому на самому початку аналізу слід розбити підприємство, для того щоб виявити такі ділянки виробництва або його компоненти, які є вірогідними джерелами безконтрольних витоків. Тому першим кроком буде:

Виявлення джерел небезпеки (наприклад, чи можливі витоку отруйних речовин, вибухи, пожежі і т.д.?);

Визначення частин системи (підсистем), які можуть викликати ці небезпечні стану (хімічні реактори, ємності і сховища, енергетичні установки та ін)

Засобами до досягнення розуміння небезпек в системі є інженерний аналіз і детальний розгляд навколишнього середовища, процесу роботи і самого обладнання. При цьому дуже важливо знання ступеня токсичності, правил безпеки, вибухонебезпечних умов, проходження реакцій, корозійних процесів, умов займистості і т.д.

Перелік можливих небезпек є основним інструментом у їх виявленні. Фірма "Боїнг" використовує такий перелік:

Звичайне паливо.

Рухове паливо.

ініціюють вибухові речовини.

Заряджені електричні конденсатори.

Акумуляторні батареї.

Статичні електричні заряди.

Ємності під тиском.

Пружинні механізми.

Підвісні пристрої.

Газогенератори.

Електричні генератори.

Джерела високочастотного випромінювання.

Радіоактивні джерела випромінювання.

Падіння предмети.

катапультуватися предмети.

Нагрівальні прилади.

Насоси, вентилятори.

обертаються механізми.

Приводні пристрою.

Ядерна техніка.

і т.д.

Процеси та умови, що представляють небезпеку:

Розгін, гальмування.

Забруднення.

Корозія.

Хімічна реакція (дисипації, заміщення, окислення).

Електричні: ураження струмом; опік; непередбачувані включения; відмови джерела живлення; електромагнітні поля.

Вибухи.

Пожежі.

Нагрівання й охолодження: висока температура; низька температура; зміна температури.

Витоку.

Волога: висока вологість; низька вологість.

Тиск: висока; низька; швидку зміну.

Випромінювання: термічне; електромагнітне; іонізуюче; ультрафіолетове.

Механічні удари і т.д.

Зазвичай необхідні певні обмеження на аналіз технічних систем і навколишнього середовища (Наприклад, нераціонально в деталях вивчати параметри ризику, пов'язаного з руйнуванням механізму або пристрою в результаті авіакатастрофи, тому що це рідкісне явище, однак треба передбачати захист від таких рідкісних явищ при аналізі ядерних електростанцій, тому що це тягне за собою велику кількість жертв). Тому необхідний наступний крок.

Введення обмежень на аналіз ризику (наприклад, потрібно вирішити, чи буде він включати детальне вивчення ризику в результаті диверсій, війни. помилок людей, ураження блискавкою, землетрусів і т.д.).

Таким чином, метою першій стадії аналізу ризику є визначення системи і виявлення в загальних рисах потенційних небезпек.

Небезпеки після їх виявлення, характеризуються відповідно до викликаються ними наслідками.

Характеристика проводиться відповідно до категорій критичності:

1 клас - пренебрежимо ефекти;

2 клас - граничні ефекти;

3 клас - критичні ситуації;

4 клас - катастрофічні наслідки.

Надалі необхідно намітити запобіжні заходи (якщо таке можливо) для виключення небезпек 4-го класу (3-го, 2-го) або зниження класу небезпеки. Можливі рішення, які слід розглянути, представляються у вигляді алгоритму, що зветься деревом рішень для аналізу небезпек.

Після цього можна прийняти необхідні рішення щодо внесення виправлень до проекту в цілому або змінити конструкцію обладнання, змінити цілі та функції і внести нештатні дії з використанням запобіжних і запобіжних пристроїв.

Типова форма, що заповнюється при проведенні попереднього аналізу ризику має такий вигляд (рис.7.).

Рис.7. Типова форма для проведення попереднього аналізу.

Апаратура або функціональний елемент, що піддаються аналізу.

Відповідна фаза роботи системи або вид операції.

аналізований елемент апаратури або операція, яка є за своєю природою небезпечними.

Стан, небажана подія або помилка, які можуть бути причиною того, що небезпечний елемент викличе певне небезпечний стан.

Небезпечне стан, який може бути створено в результаті взаємодії елементів у системі або системи в цілому.

Небажані події або дефекти, які можуть викликати небезпечний стан, що веде до певного типу можливої аварії.

Будь-яка можлива аварія, яка виникає в результаті певного небезпечного стану.

Можливі наслідки потенційної аварії у разі її виникнення.

Якісна оцінка потенційних наслідків для кожного небезпечного стану у відповідності з наступними критеріями:

клас 1 - безпечний (стан, пов'язаний з помилками персоналу, недоліками конструкції або її невідповідністю проекту, а також неправильною роботою), не призводить до суттєвих порушень і не викликає пошкоджень обладнання і нещасних випадків з людьми;

клас 2 - граничний (стан, пов'язаний з помилками персоналу, недоліками конструкції або її невідповідністю проекту, а також неправильною роботою), призводить до порушень в роботі, може бути компенсовано або взято під контроль без пошкоджень обладнання або нещасних випадків з персоналом;

клас 3 - критичний: (стан, пов'язаний з помилками персоналу, недоліками конструкції або її невідповідністю проекту, а також неправильною роботою), призводить до значних порушень у роботі, пошкодження обладнання та створює небезпечну ситуацію, ситуацію що вимагає негайних заходів з порятунку персоналу та обладнання;

клас 4 - катастрофічний (стан, пов'язаний з помилками персоналу, недоліками конструкції або її невідповідністю проекту, а також неправильною роботою), призводить до подальшої втрати обладнання та (або) загибелі або масового травмування персоналу.

Рекомендовані захисні заходи для виключення або обмеження виявлених небезпечних станів і (або) потенційних аварій; рекомендований превентивні заходи повинні включати вимоги до елементів конструкції, введення захисних пристосувань, зміна конструкцій, введення спеціальних процедур та інструкцій для персоналу.

Слід реєструвати введені превентивні заходи і стежити за складом інших діючих превентивних заходів.

Таким чином попередній аналіз небезпеки являє собою першу спробу виявити обладнання технічної системи і окремі події, які можуть призвести до виникнення небезпек і виконується на початковому етапі розробки системи.

Приклад попереднього аналізу небезпеки хімічного реактора:

Підсистема або операція

Ситуація

Небезпечний елемент

Подія, що викликає небезпечний стан

Небезпечні умови

Подія, що викликає небезпечні умови

Потенціаль