23.8 Качественные и количественные методы оценки риска
При анализе оценке риска применяются качественные, полуколичественные (комбинированные) и количественные методы анализа. При этом они могут быть дедуктивными или индуктивными. Они могут комбинироваться, что совершенно закономерно, при исследовании сложных и опасных технических систем, аварии на которых могут привести к тяжелым последствиям.
Методы анализа риска разрабатываются и совершенствуются, обычно применительно к конкретным практическим проблемам. К ним относятся опросные листы, структурные диаграммы, карты потоков, персональная инспекция, «деревья» событий и «деревья» отказов, метод индексов опасностей, метод аналогий и т.д.
В промышленно развитых странах получили широкое распространение наряду с методом деревьев отказов (неисправностей) FTA (Fault Tree Analysis) и методом деревьев событий (Event Tree Analysis) такие методы как
1) обзор безопасности (Safety Review),
2) метод контрольных листов (Checklist Analysis),
3) метод "А что если?" (What, If),
4) предварительное исследование опасности (Preliminary Hazard Analysis),
5) анализ видов отказов и последствий (Failure Modes And Effects Analysis),
6) метод изучения опасностей и функционирования (Hazard And Operability Study-Hazop),
7) анализ причин-последствий (Cause-Consequence Analysis),
8) анализ ошибок персонала (Human Reliability Analysis).
Некоторые из них определены международными стандартами. Например, анализ дерева неисправностей (отказов) FTA определен в стандарте МЭК [10]. А анализ состояния и результатов отказа – FMEA (Failure Mode and Effects Analysis) определен в стандарте МЭК[14]. Также международным стандартом определена Методика анализа надежности. Метод блок-системы надежности (МЭК 61078: 1991)[16].
Одним из подходов исследования опасных процессов или объектов может служить использование различных контрольных листов, таблиц, матриц и функций. Они могут нести как качественную, так и количественную информацию. Количественная оценка может быть интервальной. Заполнение контрольных листов, таблиц возможно с помощью опросов экспертов, применением численных методов, экспериментальных исследований и т.д.
23.9. Качественные методы
Метод экспертных оценок [8]. Экспертные оценки представляют собой подход, в котором не используется напрямую математический анализ как средство принятия решения.
Метод экспертной оценки может использоваться в тех случаях, когда формальные методы слишком сложны и исходная база данных недостаточна для получения однозначного аналитического решения. Кроме того, с помощью формальных методов трудно учитывать особенности социально-психологической ситуации и другие особенности, не укладывающиеся в схему, например, баланса "затраты - выгода".
Применение экспертных оценок требует анализа их объективности и надежности. С одной стороны, нет гарантий, что полученные оценки достоверны, а с другой — существуют значительные трудности при проведении опроса экспертов и обработке полученных данных.
Методы проверочного листа, контрольных карт и «Что будет, если..?» или их комбинация относятся к группе методов качественных оценок опасности, основанных на изучении соответствия условий эксплуатации объекта или проекта требованиям безопасности [8,12].
Метод «что — если». Он является индуктивным методом, обычно используется для относительно простых приложений, применяется на начальных этапах анализа риска, когда рассматриваются вопросы проектирования, размещения, эксплуатации опасных объектов и их выводе из эксплуатации. На каждом этапе анализа формулируются вопросы "что, если?", и на них даются ответы, чтобы оценить влияние отказов компонентов систем или методических ошибок персонала на возникновение факторов опасности.
Для сложных применений метод «что — если» может быть наилучшим образом применен с помощью «проверочного листа» и соответствующего распределения работ, чтобы определенные аспекты процесса поручить персоналу, имеющему наибольший опыт в оценке этих аспектов. При этом действия оператора и его компетентность в работе тщательно проверяются. Действия персонала и его профессионализм аттестуются. Оцениваются пригодность оборудования, конструкция машины, ее системы управления и средства безопасности. Рассматривается влияние обрабатываемого материала, и отчеты об эксплуатации и техническом обслуживании тщательно проверяются.
Результатом проверочного листа является перечень вопросов и ответов о соответствии опасного объекта требованиям безопасности и указания по их обеспечению. Метод проверочного листа отличается от «Что будет, если..?» более обширным представлением исходной информации и представлением результатов о последствиях нарушений безопасности.
В общем случае, осуществляется оценка процесса с помощью «проверочного листа» до тех пор, пока процесс не будет безопасным.
Эти методы наиболее просты (особенно при обеспечении их вспомогательными формами, унифицированными бланками, облегчающими на практике проведение анализа и представление результатов), относительно нетрудоемки (результаты могут быть получены одним специалистом в течение одного дня) и наиболее эффективны при исследовании безопасности объектов с известной технологией.
Каждый технологический процесс характеризуется некоторым набором переменных процесса, отклонения которых от своих рекомендованных значений могут приводить к непредвиденным химическим реакциям, превышению рабочего давления и (или) температуры и как следствие — к повреждению (разрушению) технологического оборудования. Для оценки устойчивости процесса используют различные методы, одним из которых является метод контрольных карт.
Контрольные карты процесса позволяют визуально контролировать соответствующие переменные параметры процесса и определять появление систематических отклонений. Несмотря на свою простоту, контрольные карты являются достаточно надежным и эффективным методом, позволяющим выявлять отклонения от нормального хода процесса. Однако они не могу использоваться для анализа технологических установок на стадии их проектирования. Для этой цели применяется «Метод изучения опасностей функционирования» (Hazard and operability study — HAZOP) [6,7].
Применение метода HAZOP начинается не с определения видов возможных неполадок, а с изучения системных переменных (переменных процесса) и их отклонений от нормы. Данный метод основан на том, что развивающиеся или уже существующие неполадки проявляются в той или иной мере в отклонениях переменных процесса от обычно наблюдаемого уровня. Применение метода начинается с исследования структуры системы и протекающих в ней процессов, анализа каждого возможного отклонения переменных от нормального значения, а затем выявляются возможные причины и следствия этих отклонений. Результаты исследований для каждого из параметров процесса заносятся в специальные таблицы. Основные процедуры HAZOР схожи с процедурами метода контрольных карт.
Данный метод заключается в получении ответов на вопросы: «Что может произойти в системе при изменении ее параметров, чем это изменение может быть вызвано и как противодействовать его влиянию?»
Анализ видов и последствий отказов (АВПО) [6,7,12] применяется для качественного анализа опасности рассматриваемой технической системы (как совокупности технических устройств, так и отдельных технических устройств или их элементов). Существенной чертой этого метода является рассмотрение каждого аппарата (установки, блока, изделия) или составной части системы (элемента) на предмет того, как он стал неисправным (вид и причина отказа) и каким может быть воздействие отказа на техническую систему.
Анализ видов и последствий отказа можно расширить до количественного анализа видов, последствий и критичности отказов (АВПКО) [12]. В этом случае каждый вид отказа ранжируется с учетом двух составляющих критичности — вероятности (или частоты) и тяжести последствий отказа. Определение параметров критичности необходимо для выработки рекомендаций и приоритетности мер безопасности.
Результаты анализа представляются в виде таблиц с перечнем оборудования, видов и причин возможных отказов, с частотой, последствиями, критичностью, средствами обнаружения неисправности (сигнализаторы, приборы контроля и т.п.) и рекомендациями по уменьшению опасности.
Систему классификации отказов по критериям «вероятности - тяжести последствий» следует конкретизировать для каждого объекта или технического устройства с учетом его специфики.
Методы АВПО, АВПКО применяются, как правило, для анализа проектов сложных технических систем или технических решений. Выполняются группой специалистов различного профиля (например, специалистами по технологии, химическим процессам, инженером-механиком).
Методом анализа опасности и работоспособности (АОР) [12] исследуются опасности отклонений технологических параметров (температуры, давления и пр.) от регламентных режимов. АОР по сложности и качеству результатов соответствует уровню АВПО, АВПКО.
В процессе анализа для каждой составляющей опасного производственного объекта или технологического блока определяются возможные отклонения, причины и указания по их недопущению. При оценке отклонения используются ключевые слова: «нет», «больше», «меньше», «также, как», «другой», «иначе, чем», «обратный» и т.п. Применение ключевых слов помогает исполнителям выявить все возможные отклонения. Конкретное сочетание этих слов с технологическими параметрами определяется спецификой производства.
Примерное содержание ключевых слов следующее:
- «нет» - отсутствие прямой подачи вещества, когда она должна быть;
- «больше (меньше)» - увеличение (уменьшение) значений режимных переменных по сравнению с заданными параметрами (температуры, давления, расхода);