Методы оценки вероятности неблагоприятных событий (стр. 3 из 6)
12. Повторение пунктов 6—11 для всех ключевых
слов13. Отметка о завершении исследований части или секции системы
14. Повторение пунктов 5—13 для всех частей и
секций15.
Повторение пунктов 4—14 для любого другогосвойства или параметра
16. Выход из исследования
Рис.4 Общая схема последовательности этапов анализа риска при помощи СП-метода
Главный недостаток метода заключается в значительных затратах времени на проведение полного комплекса исследований Причем это не только затраты времени риск-менеджера, но и теx специалистов, которые привлекаются к работе. В результате подобные исследования обходятся довольно дорого.
Второй недостаток связан с методологией анализа. Для того чтобы нарисовать схему установки, часто ее необходимо упростить. Но при этом упускаются некоторые детали, так что всегда существует опасность исключить из рассмотрения некоторые аспекты риска.
Следующий метод анализа риска, который мы рассмотрим, носит название дерева отказов. Это графическое представление всей цепочки событий, последствия которых могут привести к некоторому главному событию. Иначе говоря, определяются пути, по которым отдельные индивидуальные события могут в результате их комбинированного воздействия привести к потенциально опасным ситуациям. В последние десятилетия этот метод получил широкое распространение во многих отраслях промышленности во всем мире. Применяется он также и для анализа предпринимательских и инвестиционных рисков.
Как уже упоминалось, алгоритм исследования при использовании деревьев отказов обратен таковому при использовании метода деревьев событий.
Рассмотрим для примера процесс, типичный для химического производства. Пусть на предприятии имеется автоматическая установка синтеза химических веществ (ее общая схема показана на рис.5). Сырьевые материалы поступают в бункер, изображенный в верхней части схемы, где частично перерабатываются, т.е. может производиться их растворение, сжижение, испарение или переход в другие фазовые состояния. Из бункера они поступают по ленточному транспортеру в следующую установку (сборник) и подвергаются следующей стадии переработки. Затем сырье засасывается в бак, где к нему добавляются химические присадки. Бак оборудован предохранительным клапаном давления. После завершения процесса вся смесь поступает через выпускную трубу на следующую стадию процесса.
В бак с одного конца всасывается сырье, с другой его стороны подаются химикалии, а затем смесь выкачивается насосом. Хотя бак оборудован предохранительным клапаном давления, но все же можно представить себе ситуацию, при которой может случиться взрыв. В простейшем случае это может произойти, если увеличится давление смеси в баке, а предохранительный клапан не сработает.
| ПРЕДОХРАНИТЕЛЬНЫЙ КЛАПАН  ОСТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ ПРОЦЕССА |
Рис.5. Пример использования метода дерева отказов (система синтеза химических веществ)
Рассмотрим такой вариант, как простое дерево отказов. Событие взрыва — это вершина дерева, а два события, которые могут привести к взрыву, это ветви дерева. Эти события связаны с вершиной дерева «калиткой» — условием «н», поскольку, чтобы взрыв произошел, должны одновременно произойти оба эти события.
Часто бывает так, что одно или другое из нескольких событий может вызвать следующее по цепочке событие, поэтому кроме условия «и» должно использоваться и условие «или». Например, в баке может повыситься давление, если или отказывает насос (и частицы резины не отсасываются из бака), или бак чрезмерно загружен сырьевыми материалами. Каждое из этих событий может привести к повышению давления в баке.
Дерево отказов строится следующим образом.
· Рассматриваемое главное событие изображается на вершине.
· При построении дерева логическая схема отталкивается от главного события. Исходная точка — это не причины, приведшие к событию, а оно само. И только задав событие, можно начинать исследование возможных причин его появления.
· Ветви дерева представляют собой все пути, по которым событие может реализоваться, а связь между исходными событиями и главным событием осуществляется через «калитку», или условие.
· В качестве таких «калиток» могут использоваться либо «м», либо «млн», других возможностей не существует. «Калитки» представляют собой логические условия, которые выбираются исходя из «здравого смысла» работы системы.
Введем вероятности для отдельных ветвей системы. На рис.6. указаны вероятности увеличения давления и отказа насоса. Обычно вероятность события задается за период, равный году, и здесь указана вероятность повышения давления 2 раза в год. Это результат усреднения наблюдений за работой насосов такого типа в течение многих лет. Однако взрыв не будет иметь место при каждом повышении давления, поскольку предохранительный клапан, если он исправен, сбросит излишнее давление. Взрыв произойдет только в том случае, когда предохранительный клапан не сработает и давление повысится. Это обстоятельство указано на схеме дерева отказов условием «и». Пусть вероятность отказа клапана оценивается значением 1 х 10-4/год.
Два события — повышение давления и отказ предохранительного клапана — соединены условием «и», поскольку они должны произойти одновременно, чтобы вызвать взрыв. Риск того, что оба они произойдут одновременно, равен произведению вероятностей этих двух исходных событий. События, связанные условием «и», перемножаются, а события, связанные условием «или», складываются. Результат перемножения дает вероятность, что повышение давления и отказ предохранительного клапана произойдут одновременно. Этот результат показан на рис..6, где указано, что вероятность взрыва составляет 0,0002/год. Далее необходимо решить, приемлем ли для системы такой риск или нет.
В построенном дереве отказов используется также связь «или» с указанием значений вероятностей. Из рис..6. следует, что насос выходит из строя в среднем раз в два года, или 0,5/год. Чрезмерная загрузка бака может произойти в среднем раз каждые восемь месяцев, т.е. 1,5/год. Давление повысится, если или насос выйдет из строя, или загрузка бака будет чрезмерной, поэтому связь между исходными событиями определяется условием «или». Поэтому, как уже было сказано, вероятность промежуточного события — повышения давления — определяется сложением вероятностей двух исходных событий, т.е. она равна 2/год.
 Рис..6. Построение дерева отказов для системы синтеза химических веществ |
Итак, на рисунке показано главное событие — взрыв бака, которое поставлено на вершину дерева. Оно может случиться, если произойдут одновременно оба предыдущих события: повышение давления и отказ предохранительного клапана. Давление повысится, если или насос выйдет из строя, или загрузка в баке окажется чрезмерной. Вероятности этих событий отражены на рисунке, где указано также, что главное событие может произойти с вероятностью 0,0002/год. Метод деревьев отказов применяется во многих отраслях промышленности и имеет большое практическое значение.
Дерево отказов может быть также использовано для анализа чувствительности отдельных событий к отклонениям параметров системы или для выявления тех частей системы, которые вносят наибольший вклад в суммарный рнск наступления неблагоприятных событий. Например, замена предохранительного клапана, вероятность отказа которого составляет 10-4, на модернизированный клапан, у которого вероятность отказов 1 х 10-5, приведет к тому, что риск взрыва бака снизится с 2 х 10-4 до 2 х 10-5. Таким образом, модернизация клапана позволяет снизить главный риск рассматриваемой системы, т.е. риск взрыва бака.
В рассматриваемом примере снизить риск можно также путем уменьшения вероятности повышения давления, например заменить насос другим, более надежным, с более низкой вероятностью поломки. Пусть у нового насоса вероятность выхода из строя равна 0,25/год, т.е. в 2 раза ниже, чем у первого насоса. Если установить такой насос, то давление может увеличиться с частотой в среднем 1,75 раз в год (0,25/год + 1,5/год). Тогда риск взрыва бака составит: (1,75/год)(1 х 10-4) = 0,000175/год.
По сравнению с предыдущим вариантом снижение риска не очень существенно. Конечно, здесь следует отметить, что частота поломок насоса снижена только в 2 раза, в то время как частота отказов клапана снижена в 10 раз.
Чтобы сделать сравнение более корректным, можно оценить, насколько уменьшится риск, если снижение вероятности выхода из строя насоса и клапана будет одинаковым, например в 2 раза. Пусть риск отказа клапана составит 0,5 х 10-4 вместо 1 х 10-4 . Тогда риск взрыва составит: (2/год)(0,5 х 10-4 = 0 ,0001/год, или раз в 10 000 лет. Это значение можно теперь сравнить с результатом, который мы получили для снижения риска поломки насоса в два раза. В первом случае снижение менее существенно.
Данный пример показывает, что одинаковые снижения риска различных исходных событий могут давать неодинаковое снижение риска главного события и что дерево отказов обеспечивает механизм анализа чувствительности безопасности системы к изменениям значений различных параметров.