- Подробности
- Категория: Лекции по моделированию и оценке техногенного риска промышленных предприятий
Галяутдинов И.И. Лекция № 4
По учебному пособию: Белов Петр Григорьевич
Системный анализ и моделирование опасных процессов в техносфере: Учеб. Пособие для студ. высш. учеб. заведений/ Петр Григорьевич Белов.- М.: Издательский центр <Аккадемия>, 2003. - 512 с.
МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ В ТЕХНОСФЕРЕ
Содержание данной лекции связано с формулированием концеп-ции объективно существующих опасностей и обоснованием на ее основе совокупности тех базовых категорий, методов и принци-пов, которые необходимы для системного анализа и синтеза техносферной безопасности. Уяснение данных положений необходи-мо также и для их последующего использования в качестве методо-логической основы моделирования рассматриваемых процессов.
3.1. Основные противоречия и проблемы современности
В соответствии с рекомендациями системного подхода к иссле-дованию техносферы изложение методологических основ целесо-образно начать с проблемно-ориентированного анализа современ-ной ситуации в биосфере. Данная система является как бы ближ-ним окружением техносферы, а имеющиеся в ней противоречия и проблемы оказывают самое существенное влияние на интересу-ющие нас процессы. Вот почему без проведения такого анализа невозможно выявить соответствующие угрозы, а значит, и выработать адекватные им рекомендации.
Уникальность ситуации, сложившейся на рубеже тысячелетий, непосредственно обусловлена тем, что ее можно охарактеризо-вать эволюционным кризисом человечества как биологического вида. Такой кризис проявился в виде целого <букета> крайне неблагоприятных тенденций и невиданных прежде глобальных про-блем, которые (с определенной условностью) могут быть разде-лены, например, на внешние и внутренние.
К внешнему уровню следует отнести загрязнение окружающей людей природной среды продуктами их жизнедеятельности (прежде всего химическими и радиоактивными веществами); разрастание озоновых дыр, подвергающих биосферу Земли губительному воз-действию коротковолновой части спектра солнечной радиации; усиление <парникового эффекта>, вызванного изменением есте-ственного состава атмосферы и приводящего к повышению тем-пературы приземного воздуха.
К внутреннему уровню глобальных проблем можно отнести: демографическую; энергетическую и продовольственную катаст-рофы; неразрешимые противоречия между репродуктивными воз-можностями природы и человека; интересами нынешнего и буду-щих поколений людей; развитыми странами и остальным миро-вым сообществом.
Наиболее показателен в этом смысле разрыв между качеством жизни 20 % наиболее богатых жителей Земли и 20 % самых бед-ных. Это соотношение (по данным ООН) выросло с 30:1 в
Перечисленные выше глобальные тенденции, противоречия и проблемы, конечно же, могут быть подвергнуты дальнейшей де-тализации и конкретизации. Однако и только что приведенного материала вполне достаточно для того, чтобы говорить о надвига-ющейся на население планеты тотальной экологической катаст-рофе. Она может привести к гибели подавляющей части биоты** Земли, включая всех людей. Основными индикаторами такой ка-тастрофы можно считать следующие предпосылки:
1) переход частично возобновляемых природных ресурсов (пре-сная вода, флора и фауна) в - невозобновляемые и ослабление естественных биогеохимических круговоротов веществ;
2) катастрофическое состояние почвенного покрова нашей планеты и ее способности к пополнению запасов чистой воды;
3) истощение репродуктивного потенциала биоты, а также ее возможности по регулированию содержания кислорода в атмос-фере и гидросфере Земли;
4) психоинформационный шок и технологическая готовность человечества к самоуничтожению накопленными запасами ору-жия и промышленными вредными веществами;
5)эндоэкологическое отравление межклеточной среды живых организмов и лавинообразная мутация их геномов.
Отмеченные тенденции и противоречия требуют не только об-суждения, но и принципиального подхода к постановке и реше-нию соответствующих экобиосферных проблем. Такую ответствен-ную позицию разделяют ныне многие отечественные и иностран-ные ученые. Одним из их представителей всегда был наш великий современник академик Н. Н. Моисеев, назвавший свою последнюю книгу <Быть или не быть... человечеству>.
Продемонстрируем обоснованность подобных тревог о прибли-жающейся тотальной экологической катастрофе путем рассмот-рения всего лишь двух конкретных ситуаций.
Первая ситуация касается упомянутой выше мутации геномов эукариот[1] биоты вследствие эндоэкологического отравления их межклеточной жидкости. Его причина состоит в постепенном на-коплении живыми организмами широко используемых сейчас вредных веществ - тяжелых металлов, радионуклидов и химичес-ких токсинов.
Наиболее катастрофичен так называемый критический порог отравления межклеточной среды, после преодоления которого пой-дет лавинно-необратимый процесс гибели всего живого. Он может начаться, скорее всего, уже в ближайшие десятилетия, и, по-ви-димому, проявится в виде массовых, неизлечимых заболеваний таких представителей морской фауны, как рыбы и моллюски. На поверх-ности же Земли следствием подобного отравления станет еще боль-ший рост дебильности, инвалидности и уродства, уже наблюдаемый в последнее время среди значительной части детей и животных.
Рассмотренная здесь проблема, конечно же, крайне актуальна для ряда регионов России, поскольку некоторые их территории уже давно отнесены к категории типа <зона экологического бед-ствия>. Более подробные сведения о таких зонах и здоровье про-живающего в них населения можно найти в ежегодных <Государ-ственных докладах РФ> о состоянии здоровья населения, состоя-нии окружающей природной среды и санитарно-эпидемиологи-ческой обстановке.
Вторая ситуация связана с основным противоречием совре-менной эпохи - несоответствием между потребностями все растущего человечества и возможностями непрерывно скудеющей природной среды по их удовлетворению. Напомним, что его при-чина - нежелание одних государств, прежде всего стран Север-ной Америки и Западной Европы, сократить уровень потребле-ния невозобляемых и частично возобновляемых природных ресурсов, а других (страны Азии и Африки) - темпы прироста их населения.
Убедительным свидетельством обострения данного противоречия и период с 1950 по
Как показывают некоторые недавно опубликованные сведения, площадь пахотных земель, приходящихся на одного человека, уменьшилась за последние 50 лет в 2 раза и составляет ныне всего
При такой тенденции в развитии землепользования, по мне-нию некоторых ученых, площадь сельхозугодий Земли может <обнулиться> уже к
Нетрудно догадаться, что одной из основных причин сложив-шейся ныне ситуации в биосфере стало губительное влияние на нее техносферы, в том числе непрерывно наблюдаемый там рост аварийности: Как свидетельствует статистика, только за последние 20 лет XX в. ее доля составила 56 %, а в одни лишь 80-е гг. - 33 % от наиболее крупных происшествий в промышленности и на транспорте. Самые известные из них произошли в Севезо (Италия), Фликсборо (Великобритания), Базеле (Швейцария), Хамме (ФРГ), Три-Майл Айленде (США), Бхопале (Индия) и Чернобыле (СССР).
Считается, что ущерб от аварийности и травматизма достигает 10 - 15 % от валового национального продукта промышленно раз-витых государств, а экологическое загрязнение окружающей при-родной среды и несовершенная техника безопасности являются причиной преждевременной смерти 20 -30 % мужчин и 10 -20 % женщин. Если же учесть отдаленные последствия, то совокупная смертность вследствие технологических причин приближается в России к 400 тыс., составляя одну треть от общей смертности трудоспособного населения, или 14 % от общей смертности насе-ления страны.
Представляется уместным воскресить в памяти некоторые из последних и в то же время, пожалуй, самых крупных катастроф, связанных с низким уровнем безопасности техносферы. Прежде всего это чернобыльская трагедия с немедленной гибелью десят-ков человек и сотнями тысяч впоследствии, с многомиллиардны-ми экономическими издержками и практически непредсказуемы-ми генетическими и экологическими последствиями. Это катаст-рофа в Бхопале с практически мгновенной гибелью уже 3500 чел. и последующими заболеваниями нескольких сотен тысяч. Нако-нец, это череда транспортных катастроф, начиная от космичес-кого корабля многоразового использования <Челенджер>, морс-ких плавсредств - паромов <Империал Энтерпрайз> и <Эстония>, пароходов <Александр Суворов>, <Адмирал Нахимов>, железно-дорожных происшествий в Арзамасе, Бологое, Свердловске, Ярос-лавле, под Уфой и кончая многочисленными авиационными ка-тастрофами.
Только что обозначенные биосферные и техносферные пробле-мы не только подтверждают наличие объективных противоречий, но и указывают на необходимость выявления обусловивших их, более глубинных причин и факторов. Иначе говоря, необходимо разобраться, чем же обусловлено существование рассматриваемой ситуации, почему древняя как мир проблема обеспечения безопас-ности людей стала так актуальна в последнее время. Ведь, казалось бы, есть полный набор объективно существующих факторов, ис-ключающих, например, появление несчастных случаев с людьми на производстве и вне него или заметно ослабляющих их тяжесть.
В самом деле, каждый из нас наделен от природы естественны-ми защитными механизмами, благодаря которым человечество выжило в условиях жесткого естественного отбора и сохранилось как биологический вид. Речь идет об инстинктах, органах чувств, условных и безусловных рефлексах людей, благодаря которым они стремятся действовать с минимальным для них вредом, в том числе стараясь не причинять его и окружению, по крайней мере близкому в их понимании.
С другой стороны, общество создает и постепенно наращивает искусственные средства и механизмы, позволяющие ему уберечься от новых угроз и создаваемых им же опасностей. Это разнообразные меры и правила безопасности, нормы и инструкции, предусмот-реные чуть ли не на все производственные ситуации. В этих условиях, казалось бы, не должно быть проблемы: руководствуйся инстинктами и рефлексами, в том числе приобретенными; выполняй требования руководящих документов по безопасности; пользуйся средствами индивидуальной и групповой защиты.
Однако приведенные примеры и опыт каждого из нас свидетельствуют об обратном. И если не считать себя умнее пострадав-ших из-за несоблюдения требований личной безопасности, то следует задуматься над происходящим и найти ответы на эти и другие поставленные жизнью вопросы. Ведь действительно: все погибшие и надорвавшиеся на производстве, так же как и винов-ники происшествий с только лишь материальным ущербом, не желали случившегося в подавляющем большинстве случаев.
Так же трудно списать все и на Его Величество Случай. Причина, скорее всего, в конкретных для каждого случая обстоятельствах.
Для того чтобы вскрыть реальные условия, факторы и закономерности возникновения происшествий в техносфере, необходи-мо обратиться к практике как критерию истины. Системный же анализ выявленных при этом причин аварийности и травматизма может быть использован в последующем как эмпирическая основа дня уточнения концепции объективно существующих опасностей, выбора объекта исследования и обоснования соответствующих им методов исследования и совершенствования безопасности.
3.2. Причины и факторы аварийности и травматизма
С развитием технологических процессов и производственного оборудования совершенствовались и способы предупреждения происшествий в техносфере. Сейчас, когда накоплены определен-ный опыт исследований и данные об имевших место происшествиях, уже можно подвести некоторые итоги и выявить причи-ны, без устранения которых невозможно дальнейшее развитие системы обеспечения производственно-экологической безопасности. Необходимым условием успешного решения этой задачи являются детальное изучение имеющихся статистических данных.
Наиболее объективными показателями, применяемыми в на-стоящее время для статистической оценки уровня безопасности конкретной отрасли техносферы, являются число происшествий и размеры ущерба от них. Поэтому для выявления основных факторов аварийности и травматизма должны быть использованы статистические данные о происшествиях, зарегистрированных в течение достаточно продолжительного времени. Продемонстри-руем, как это делается, на примере эксплуатации ракетной техники.
Динамика изменения математического ожидания числа проис-шествий на достаточно представительной выборке рассматривае-мых здесь технологических объектов - Xj и величины среднего социально-экономического ущерба от их появления - Yj на кон-кретном интервале времени показана на рис. 3.1. <Сглаживание> статистической кривой изменения среднегодового количества про-исшествий, проведенное методом наименьших квадратов, позво-лило установить характер регрессионной зависимости, которая имеет следующий вид:
Хj=1+4е-0,3j (3.1)
где j = 0, 1,2, ... - время функционирования выбранных техно-логических объектов, в годах.
Как это подтверждается рис. 3.1, характерной чертой рассмат-риваемого периода времени явилась явно выраженная тенденция к постепенному снижению количества происшествий и ущерба от них. Имеющиеся <всплески> и <провалы> в значениях показателей Xj, Yj объясняются различной интенсивностью работ в изучаемый период времени, а также внедрением довольно крупного комп-лекса эффективных организационно-технических мероприятий, регламентирующих порядок подготовки и проведения особо опас-ных технологических процессов на данных объектах.
Для выявления закономерностей во времени возникновения происшествий внутри календарного года данные об аварийности и травматизме на рассматриваемой выборке объектов представлены в виде потока событий-происшествий. Графически это изображено
на рис. 3.2 путем наложения моментов времени их появления по конкретным месяцам каждого года рассматриваемого периода.
Изучение характера распределения приведенных на нем проис-шествий во времени позволило выдвинуть статистическую гипотезу о случайности возникновения этих событий и возможности ап-проксимации закона изменения времени между их возникнове-нием - экспоненциальным распределением. Более строгое обоснование гипотезы о пуассоновском характере количества происшествий в их потоке осуществлено с использованием критерия Пирсона, в результате чего была доказана непротиворечивость используемых эмпирических данных выдвинутой статистической гипотезе.
В процессе анализа имеющихся статистических данных были выявлены также основные источники опасных и вредных производственных факторов. Изучение причин и обстоятельств рассмат-риваемых происшествий показало, что среди используемых в настоящее время видов энергии наибольшую опасность представляют энергия электрического тока, кинетическая энергия движу-щихся машин и механизмов, термомеханическая энергия твердых, жидких и газообразных веществ.
При отыскании закономерностей в условиях появления происшествий на исследуемых объектах изучено в общей сложности несколько сотен повторяющихся в той или иной мере обстоятельств, способствующих аварийности и травматизму при проведении технологических процессов. Общей характерной чертой практически всех рассматриваемых происшествий явилось то, что для их возникновения необходимо появление, как правило, не одной, а нескольких предпосылок, образующих в совокупности при-чинную цепь происшествия
 |
Наиболее типичной причинной цепью оказалась последователь-ность событий-предпосылок следующего вида:
а) ошибка челове-ка и/или отказ технологического оборудования и/или неблагоп-риятное для них внешнее воздействие; б) появление опасного фактора в неожиданном месте и/или не вовремя;
в) неисправ-ность либо отсутствие средств защиты и/или неточные действия персонала либо посторонних лиц в этой ситуации;
г) воздействие опасных производственных факторов на незащищенные элемен-ты технологического оборудования, людей, окружающую их среду.
Диаграмма исходных предпосылок, служащих как бы инициа-торами причинных цепей техногенного происшествия, представ-лена на рис. 3.3.
Более пристальное изучение обстоятельств исследуемых здесь техногенных происшествий с целью выявления их первопричин позволило установить дополнительные факторы и их отношение с основными компонентами системы <человек-машина-среда>.
Состав и распределение таких факторов показаны на рис. 3.4.
Как следует из данной диаграммы, дополнительными факто-рами аварийности и травматизма являются:
а) недостаточная на-дежность и эргономичность отдельных образцов технологическо-го оборудования;
б) несовершенство отбора и профессиональной подготовки эксплуатирующего его персонала;
в) низкое качество технологии и организации выполнения работ, приводящие к не-обходимости пребывания людей в потенциально опасных зонах;
г) факторы, связанные с дискомфортностью условий проведения работ. Большинство из этих факторов не всегда приводили к воз-никновению происшествий, но значительно усложняли усло-вия выполнения работ за счет строгой регламентации техноло-гии, необходимости соблюдения многочисленных мероприятий по обеспечению безопасности, способствуя тем самым росту на-пряженности труда и связанных с этим ошибок.
Среди факторов, непосредственно способствующих аварийно-сти и травматизму (см. рис. 3.4), выделились слабые практические
 |
Рис. 3.4 Диаграмма факторов аварийности и травматизма
навыки персонала в нестандартных или сложных ситуациях, не-умение правильно оценивать информацию о состоянии протека-ющих с его участием процессов, низкое качество конструкции рабочих мест, недостаточная в ряде случаев технологическая дис-циплинированность непосредственно работающих на технике.
В целом же анализ статистических данных о происшествиях в техносфере выявил следующие закономерности, причины, фак-торы аварийности и травматизма:
а) аварийность и травматизм при массовом проведении технологических процессов можно (с приемлемым уровнем доверия) интерпретировать как потоки случайных событий, количество которых на ограниченных интервалах времени распределено по закону Пуассона, а время между появлением отдельных происшествий - по экспоненциальному закону;
б) возникновение каждого техногенного происшествия является, как правило, следствием не отдельной причины, а результатом появления цепи соответствующих предпосылок;
в) инициаторами причинных цепей происшествий в техносфере служат либо ошибки людей, обусловленные их недостаточной профессиональной подготовленностью к работам на технике, характеризуемой конструктивным несовершенством и опасной технологией ее использования, либо отказы технологического оборудования, вызванные собственно низкой его надежностью, а также возникшие в результате ошибочных действий персонала, либо нерасчетные внешние воздействия на людей и технику со стороны рабочей среды.
Следует отметить, что полученные в процессе анализа имев-шихся данных представления о закономерностях, условиях и при-чинах возникновения происшествий совпадают в основном с дру-гими известными результатами [1, 25, 29] как по составу и отно-сительной значимости учитываемых факторов аварийности и трав-матизма, так и по основополагающим условиям появления ана-лизируемых событий и явления в целом.
Пожалуй, уже общепризнана преобладающая роль так называ-емого человеческого фактора в формировании первичных пред-посылок, доля которого колеблется по разным источникам от 60 - 70 % - в промышленности до 80 -90 % - в авиации. Также обыч-но не встречает серьезного сопротивления и утверждение о том, что происшествия в техносфере вызваны не единственной причи-ной, а рядом взаимно обусловленных предпосылок.
Полученные выше выводы не противоречат и условиям появ-ления уже упоминавшихся наиболее серьезных катастроф после-днего времени. Так, чернобыльская трагедия стала возможной вследствие наложения ряда причин - несанкционированных дей-ствий персонала, несовершенства принципиальной схемы и кон-структивного исполнения АЭС, некачественной технологии ис-пытаний турбогенератора. Катастрофа в Бхопале также случилась вследствие цепи предпосылок, состоящих из несанкционированных действий (подачи в реактор воды вместо газообразного реагента), вывода из строя (отключения) средств сигнализации о загрязнении воздуха рабочей зоны предприятия и неисправности (ремонта) устройств нейтрализации вредных выбросов.
Есть и другие примеры, подтверждающие только что сделан-ные выводы. Однако и уже выявленных закономерностей доста-точно, для того чтобы сформулировать некоторые аргументированные представления о природе объективно существующих техносферных и биосферных опасностей.
3.3. Энергоэнтропийная концепция опасностей
Решение проблем производственно-экологической безопасности невозможно без принятия единой научно обоснованной методологии, созданной на объективных представлениях о природе, факторах и закономерностях аварийности и травматизма в техносфере. Такая методология должна обосновать выбор объекта, предмета и основных методов исследования и совершенствования безопасности производственных и технологических процессов. Более того, она может стать специфичным инструментарием познания и преобразования действительности в других сферах человеческой жизнедеятельности.
Считается также, что принимаемая методология должна иметь эмпирическую основу в форме проверенной практикой совокуп-ности утверждений и концептуальных высказываний, используе-мых при выборе необходимых методов в качестве исходных посту-латов и аксиом. Их введение позволяет внести ясность в последующие рассуждения, избежать произвольного толкования используемых терминов, обосновать объект исследования и совершен-ствования. Такой подход в наибольшей степени обеспечивает истинность принятых предпосылок, а значит, обоснованность и плодотворность основанных на них построений.
При формулировании исходных утверждений, касающихся природы аварийности и травматизма в техносфере, будем исходить из тех представлений, которые были получены ранее в процессе знакомства с рассматриваемой проблемой. Суть этих представлений состоит в сложном, стохастическом характере событий рассматриваемого явления, их причинной обусловленности большим числом факторов, проявляющихся в объективном стремлении энергетических потенциалов к выравниванию, и противодействии им со стороны разного рода защитных механизмов.
Эти идеи соответствуют современным представлениям и позволяют сформулировать энергоэнтропийную концепцию и классификацию объективно существующих в техносфере опасностей.
При этом сущность такой концепции может быть представлена следующими основными утверждениями.
1.Производственная деятельность потенциально опасна, так как связана с проведением технологических процессов, а после-дние - с энергопотреблением (выработкой, хранением, преоб-разованием тепловой, механической, электрической, химической и другой энергии).
2.Техногенная опасность проявляется в результате несанкцио-нированного или неуправляемого выхода энергии, накопленной в технологическом оборудовании и вредных веществах, непосред-ственно в самих работающих, во внешней относительно их и тех-ники среде.
3. Несанкционированный или неуправляемый выход больших количеств энергии или вредного вещества приводит к происше-ствиям с гибелью и травмированием людей, повреждениями тех-нологического оборудования, загрязнением окружающей их при-родной среды.
4. Возникновение техногенных происшествий является следствием появления причинной цепи предпосылок, приводящих к потере управления технологическим процессом, несанкционированному высвобождению используемой при этом энергии (рассеиванию вред-ных веществ) и их разрушительному воздействию на людей, объекты производственного оборудования и природной среды.
5. Инициаторами и звеньями причинной цепи каждого такого происшествия являются ошибочные и несанкционированные дейст-вия работающих, неисправности и отказы технологического обору-дования, а также неблагоприятное влияние на них внешних факторов.
6. Ошибочные и несанкционированные действия персонала обусловлены его недостаточной технологической дисциплиниро-ванностью и профессиональной неподготовленностью к работам, характеризуемым потенциально опасной технологией и конструк-тивным несовершенством используемого производственного обо-рудования.
7. Отказы и неисправности технологического и производствен-ного оборудования вызваны его собственной низкой надежнос-тью, а также несанкционированными или ошибочными действи-ями работающих.
8. Нерасчетные (неожиданные или превышающие допустимые пределы) внешние воздействия связаны с недостаточной ком-фортностью рабочей среды для человека, ее агрессивным воздей-ствием на технологическое оборудование, а также с неблагопри-ятными климатическими или гидрогеологическими условиями дислокации производственного объекта.
Сущность только что сформулированной концепции проиллю-стрирована на рис. 3.5, а ее правомерность обусловлена прежде всего эмпирическим характером сделанных выше утверждений. Это объясняется тем, что опыт (корректная статистика) есть результат проявления объективно существующих факторов. Думается, что читателю уже знакомы достоверные факты, которые не противоречат изложенной здесь энергоэнтропийной концепции.
Другим аргументом, подтверждающим справедливость только что сформулированной концепции, является ее непротиворечивость фундаментальным законам энтропии, в частности ее объективному стремлению к самопроизвольному росту в условиях тех-носферы. Согласно второму началу термодинамики, например, получение синтетических веществ и химически чистых элементов, выработка и аккумулирование энергии, очистка и обогащение при-родных материалов являются <противозаконными>, так как влекут за собой снижение энтропии. Вот почему большое число технологических процессов, включая транспортировку материальных ресурсов, являются потенциально опасными, поскольку содержат в себе не естественные с точки зрения энтропии преобразования.
Учитывая необходимость в более тщательной проверке приня-той здесь концепции, поясним последнюю особенность исследуе-мых процессов подробнее. Для этого напомним, что законы энт-ропии обычно играют как бы роль бухгалтера природы, следящего за балансом количества энергии (первый), и диспетчера, указывающего направление соответствующих преобразований (вто-рой). Более того, они предписывают и конечный результат таких преобразований в закрытых системах: для вещества - это пыль, дни информации - шум и для энергии - тепло.
 |
В частности, в последнем случае имеется в виду стремление любой энергии постепенно переходить в тепло, равномерно рас-пределяемое среди окружающих тел. При этом оказывается, что энтропия любой системы обратно пропорциональна величине эксэргии - той свободной части энергии, которая способна к даль-нейшим превращениям. В силу этого каждая предоставленная са-мой себе система неминуемо переходит в состояние с максималь-ной энтропией, характеризуемое отсутствием энергетических по-тенциалов - такое равновесное состояние, которое соответствует наибольшей степени дезорганизации.
Вот почему любые попытки вывести систему из таких состоя-ний требуют преодоления естественных энергетических барьеров и рассматриваются как приводящие ее в неустойчивое, а стало быть, опасное состояние. Можно показать также, что потенци-ально опасной является не только производственная (физичес-кая) деятельность, но и творческая или познавательная, связан-ная с добычей не материальных ценностей, а информации.
Дело в том, что интеллектуальная работа направлена на умень-шение энтропии, т.е. степени неопределенности, но уже в ин-формационном смысле: поиск внутренней структуры и организо-ванности вещей, выяснение закономерностей появления и пре-дупреждения событий, создание моделей объектов и процессов, конструирование новых образцов технологического оборудования. Рассматриваемая деятельность человека требует интеллектуальных усилий, вызванных необходимостью преодоления <стремления природы к сокрытию своих тайн>, а поэтому сопровождается ус-талостью или перенапряжением анализаторов человека, возмож-ностью ухудшения состояния его здоровья в результате професси-ональных заболеваний.
С учетом сделанных замечаний энергоэнтропийная концепция может быть обобщена с целью описания не только техногенных происшествий, но и остальных неблагоприятных событий, про-исходящих в других средах обитания человека. Для этого необхо-димо скорректировать сделанные выше утверждения на предмет замены энергии энтропией, а опасности - вредностью. Напри-мер:
в первом утверждении необходимо слово <опасна> поменять на <вредна>, а всю его оставшуюся часть, начиная со слова <энерго-потребление> - на <понижение энтропии и получение различных видов информации>;
во втором - сменить слово <опасность> на <вредность>, а вы-ражение <несанкционированного и неуправляемого выхода энер-гии...> на <постепенного расходования той части свободной энер-гии, которая накоплена в технологическом ...>;
в третьем - перейти от всей фразы <несанкционированный или неуправляемый выход энергии> к фразе <несвоевременный рост энтропии организма человека и других биологических осе-ней может сопровождаться
увеличением их заболеваемости, повышенной смертностью и сокращением естественного разнообразия природы>.
Если продолжить подобные дальнейшие обобщения, то можно формулировать более общую концепцию, касающуюся уже при-роды всех объективно существующих опасностей не только в тех-носфере, но и в повседневной жизнедеятельности человека.
Приведенные выше соображения подтверждают правомерность энергоэнтропийной концепции, раскрывающей природу объек-тивно существующих опасностей и позволяющей дать их наибо-лее общую классификацию. Действительно, исходя из неадекват-ности потоков энергии, вещества и информации, все опасности можно делить на следующие три класса:
1) природно-экологические, вызванные нарушением естествен-ных циклов миграции вещества, в том числе по причине природ-ных катаклизмов;
2) техногенно-производственные, связанные с возможностью нежелательных выбросов энергии и вредного вещества, накопленных в созданных людьми технологических объектах;
3) антропогенно-социальные, обусловленные умышленным сокрытием и/или искажением информации.
3.4. Основные понятия и определения
В соответствии с предложенной выше энергоэнтропийной концепцией представляется также возможным конкретизировать смысл тех базовых категорий и понятий, которые потребуются в после-дующем системном анализе и моделировании процессов в тех-носфере. При определении совокупности признаков, составляю-щих содержание вводимых здесь определений, будем исходить из таких основных требований, как необходимость отражения их сущ-ности, практическая надобность и возможная изменчивость, взаимосвязанность с другими понятиями, краткость и недопусти-мость тавтологии.
Вот почему логично утверждать, что объектом системного анализа синтеза и моделирования рассматриваемых процессов в тех-носфере должна быть система <человек-машина-среда>, а пред-метом (основным содержанием соответствующей деятельности) - объективные закономерности возникновения и предупреждения техногенных происшествий при ее функционировании.
Обоснованность выбора человекомашинной системы в качестве объекта исследования аргументирована следующими довода-ми: а) она включает в себя и источник опасности (обычно - машина), и потенциальную жертву (чаще всего - человек); б) ее функционирование есть эксплуатация людьми техники в определенной среде (безлюдные и не использующие технику процессы - частный случай); в) в этой системе содержатся носители всех ти-пов предпосылок к техногенным происшествиям - ошибок чело-века, отказов техники и неблагоприятных воздействий на них со стороны окружающей среды.
Действительно, знакомство с современными производствен-ными процессами показывает, что большинство из них связано с использованием как людей (персонала), так и технологического оборудования, взаимодействующих между собой в некоторой (ра-бочей) среде. При этом процесс их совместного функционирова-ния зависит от условий этой среды и принятой технологии, тогда как их параметры могут, в свою очередь, изменяться в зависимо-сти от качества персонала и производственного оборудования.
Вот почему объектом, т. е. той материальной действительнос-тью, с которой необходимо иметь дело при системном анализе и моделировании техносферных процессов, должна быть система <человек-машина-среда>. Следует особо подчеркнуть, что имен-но система, представляющая совокупность взаимодействующих между собой компонентов и связей между ними, является (в силу свойства эмерджентности) качественно новым (по сравнению с их суммой) образованием. Именно в этом симбиозе и состоит суть рассмотренных ранее основополагающих принципов теории сис-тем и системной динамики.
В самом общем виде модель такого объекта исследования пред-ставлена на рис. 3.6, который включает в себя технологическое оборудование (машину - М), эксплуатирующий ее персонал (че-ловека - Ч), рабочую среду (среду - С), взаимодействующих между собой по заданной технологии и установленной организа-ции работ (технологию - Т). Кроме перечисленных основных ком-понентов системы, ее модель включает также связи между ними и с окружающей систему средой. Эти связи изображены на рисунке в виде стрелок, а границы, отделяющие рассматриваемую человекомашинную систему от внешней среды, очерчены пунктиром.
В модели объекта также использованы следующие векторные обозначения: I(t) - входные воздействия на систему (заданные функции, установленные интервалы времени, выделенные ресурсы требуемые условия работ); S(t) - ее состояния (условно безопасное, опасное, критическое, послеаварийное); E(t) - выходные воздействия системы на внешнюю среду (полезные и вредные результаты функционирования). Названные состояния и векторные характеристики определяются структурой системы, включающей вышеперечисленные элементы с их взаимосвязями, которые рассматриваются переменными во времени и в совокупности задают соответствующее факторное пространство.
Для уяснения сущности интересующих нас процессов в техносфере их удобно декомпозировать в виде последовательности соответствующих операций. При этом под такой операцией следует подразумевать выполнение однородных по предназначению действий, необходимых для получения определенного результата на конкретном этапе выполнения производственного или технологического процесса. Следовательно, осуществляемое по заданной технологии функционирование отдельно взятой человекомашинной системы может рассматриваться как процесс выполнения конкретной операции.
Только что сделанная декомпозиция позволяет уточнить содержание основных компонентов выбранного здесь объекта системного анализа и моделирования. В качестве <человека> в последующем будет подразумеваться персонал, непосредственно занятый выполнением работ, <машины> - технологическое оборудование, часто с предметом труда, обеспечивающее изменение его свойств или состояния. Под <рабочей средой> следует
понимать область пространства (иногда с предметом труда), в пределах которой совершается проведение операции, а под <технологией> - совокупность приемов и методов, используемых для изменения свойств или состояния предмета труда и включающих организационно-технические мероприятия по обеспечению безопасности.
Внешней (для конкретной человекомашинной системы) средой является все то, что непосредственно не входит в нее, но может влиять на процесс функционирования системы или изме-няться под его воздействием. К внешней среде будем относить органы снабжения и управления, другие силы и средства, а также окружающие систему природные условия. Необходимость выделения из окружающей систему среды так называемого <ближнего> и <дальнего> окружения (рабочей и внешней среды) обусловлена pразличной степенью их влияния на функционирование <человека> и <машины>.
При обосновании основополагающих категорий рассматриваемой безопасности будем исходить из интерпретации опасности как возможности причинения ущерба человекомашинной систе-ме или внешней по отношению к ней среде. Учитывая, что поня-тие опасности является одним из фундаментальных и наиболее сложных, так как содержит в себе другие нечетко определенные термины, приведем рабочие определения этой категории и неко-торые других, связанных с ней понятий:
опасность техногенно-производственная - наблюдаемое в про-цессе функционирования человекомашинных систем их свойство представлять реально предсказуемую возможность причинения ущерба;
риск - мера опасности, характеризующая как возможность воз-никновения ущерба, так и его вероятные размеры;
ущерб техногенный - мера или результат такого изменения состояния системы <человек-машина-среда>, которое характе-ризуется утратой целостности или других свойств ее компонентов и внешней среды из-за появления техногенных происшествий либо вредного влияния неизбежных энергетических (тепло, шум ...) и материальных (сажа, шлаки ...) выбросов;
происшествие - событие, состоящее в воздействии опасности на компоненты системы <человек-машина-среда> и повлекшее за собой какой-либо ущерб;
катастрофа - происшествие с гибелью людей и иным круп-ным ущербом;
авария и несчастный случай - происшествия соответственно с материальным ущербом и хотя бы временной утратой человеком трудоспособности.
Наконец, с учетом всего приведенного выше может быть сде-лано и определение собственно безопасности*, под которой в последующем будет подразумеваться свойство человекомашин-ных систем сохранять при функционировании в заданных услови-ях такое состояние, при котором достаточно с высокой вероятно-стью исключаются происшествия, обусловленные воздействием техногенно-производственной опасности на незащищенные ком-поненты этих систем и внешней для них среды, а ущерб от неиз-бежных энергетических и вредных материальных выбросов не пре-вышает допустимого уровня.
Попутно заметим, что состояние реальных систем и процессов определяется обычно совокупностью их свойств в конкретном проявлении на данный момент. Следовательно, и опасность, и безопасность могут также интерпретироваться как состояния со-ответствующих человекомашинных систем (а иногда и отдельных компонентов), определяемые множеством их функциональных свойств и характером взаимосвязей между ними.
Сравнение содержания только что перечисленных категорий с шик- используемыми свидетельствует об их большей адекватности конструктивности. Некоторые дополнительные понятия будут введены при обосновании состава и содержания методов, предлагаемых для системного анализа и моделирования исследуемых здесь процессов в техносфере, а также формулировании принципов предупреждения техногенных происшествий.
3.5. Общие принципы предупреждения происшествий
После уяснения основных понятий приступим к формулированию базовых принципов предупреждения происшествий в техносфере, т. е. тех стратегических положений, реализация которых позволила бы максимально ослабить ущерб, причиняемый техногенно - производственными опасностями. При решении этой задачи будем исходить из энергоэнтропийной концепции и других утверждений, касающихся объекта и предмета исследования.
Напомним, что, согласно принятой только что концепции, уместно увязывать природу техносферных опасностей со стремлением энергетических и других термодинамических потенциалов к выравниванию. В качестве объекта и предмета системного анализа моделирования процессов в техносфере будут рассматри-ваться соответственно человекомашинные системы и объектив-ные закономерности возникновения и предупреждения происшествий при их функционировании.
Следуя принятым соглашениям, можно утверждать, по меньшей мере, о таких двух кардинальных принципах обеспечения бе-зопасности в техносфере: 1 - полный отказ или максимально возможное сокращение в ней энергоемких технологических про-цессов; 2 - исключение условий образования там происшествий.
Очевидно, что первое условие является радикальным средством, поскольку вообще приводит к устранению потенциальной воз-можности какого-либо ущерба, исключая техногенно-производственные опасности или минимизируя их уровень. Соблюдение же второго принципа оставляет такие опасности, но не позволяет им реализоваться в разного рода происшествиях.
Однако нетрудно видеть ограниченность первого кардинального направления, поскольку его осуществление равносильно отказу от многих достижений цивилизации. Ведь она определяется в том числе энерговооруженностью общества, о чем свидетельствует тот факт, что энергопотребление одного жителя так называемых развитых стран в десятки раз больше, чем в развивающихся, и растет
оно быстрее прироста численности их населения. Например, в прошлом столетии энергопотребление первых выросло в 6,7 раза, а вторых - в 4, что и стало одной из главных причин обострения упомянутых выше биосферных и техносферных проблем.
Не отрицая целесообразности и перспективности следования первому принципу обеспечения безопасности, оставим его и пе-рейдем ко второму, не менее конструктивному пути. Нетрудно догадаться, что исключение условий возникновения техногенных происшествий означает на практике необходимость решения та-ких трех задач: а) недопущение ошибочных и несанкционирован-ных действий персонала; б) устранение условий возникновения отказов технологического оборудования и в) предупреждение нерасчетных внешних воздействий на людей и технику со сторо-ны окружающей среды.
Правомерность же последних трех задач или подпринципов обес-печения безопасности в техносфере логично вытекает из приня-той выше концепции. Более того, в ней указаны и способы их реа-лизации. Для этого необходимо обеспечить соответственно: а) про-фессиональную пригодность и технологическую дисциплиниро-ванность работающих; б) высокую надежность и эргономичность используемого ими технологического оборудования; в) комфорт-ные для людей и безвредные для техники условия рабочей среды. При одновременном соблюдении данных трех условий может быть исключено появление предпосылок к происшествиям, вызванных несовершенством всех компонентов рассматриваемой человеко-машинной системы.
Учитывая практическую невозможность или экономическую нецелесообразность полного соблюдения сформулированных ра-нее трех условий - исключения всех ошибок, отказов и нерасчет-ных внешних воздействий, необходимо руководствоваться еще одним (четвертым) подпринципом: г) исключение возможности образования из этих отдельных предпосылок причинной цепи тех-ногенного происшествия. Для этого необходимо воздействовать на технологию (центральный компонент модели объекта исследо-вания на рис. 3.6), т.е. устанавливать такой порядок подготовки и проведения работ, при котором учитывалась бы реальная возмож-ность появления отдельных предпосылок и предусматривались меры по их своевременной локализации.
И все же нельзя считать достаточными только что сформули-рованные принципы и подпринципы, так как они практически не реализуемы, а потому и не обеспечивают требуемой безопас-ности. Вот почему необходим еще один, завершающий, принцип: 3 - подготовка к неизбежным происшествиям с целью снижения ущерба от них. Выполнение условий <3> и <г> также может дости-гаться воздействием на технологию, путем своевременного и ка-чественного контроля персонала и оборудования, а также забла-говременной подготовкой к оказанию помощи пострадавшим и ведению различных аварийно-спасательных работ.
На этом, пожалуй, можно и ограничиться в изложении наиболее общих принципов предупреждения техногенных происшествий и обеспечения, за счет этого - безопасности в техносфере. Нетрудно видеть, что все семь сформулированных здесь руководя-щих положения (3 принципа и 4 подпринципа) логично вытекают из принятой здесь концепции и сделанных на ее основе рассуждений. Конечно же могут быть сформулированы и дополнительные условия, необходимые для обеспечения производствен-но экологической безопасности и извлекаемые из других исход-ных предпосылок.
Однако и приведенных здесь принципов достаточно не только ми предупреждения аварийности и травматизма в техносфере, Но и снижения тяжести от них. В совокупности они указывают реальные способы обеспечения безопасности и оставляют мало места для Его Величества Случая. Более того, руководство этими принципами позволит в последующей практической работе <уви-деть лес за отдельными деревьями> и сделать правильные акценты при выработке конкретных мероприятий по предупреждению техногенных происшествий. Но об этом ниже, после того как обоснуем состав методов системного исследования и совершенствования интересующих нас процессов в техносфере.
3.6. Методы исследования и совершенствования безопасности в техносфере
При обосновании методов будем исходить из того, что деятель-ность человека в техносфере обычно направлена на ее познание и преобразование, осуществляемые в соответствии с известной фор-мулой: <От живого созерцания к абстрактному мышлению и от них к практике>. Следовательно, используемые при этом методы долж-ны удовлетворять данному требованию и иметь последовательность эмпирических и теоретических этапов. Цель эмпирического этапа может состоять в выявлении закономерностей, а теоретического - в формулировании на их основе способов совершенствования исследуемых здесь человекомашинных систем.
Выбор и обоснование состава основных научных методов так-же должны осуществляться с учетом специфики выбранного объекта и потребностей практики. Необходимость в таких методах особенно обозначилась в последнее время в связи с созданием новых образцов техники, технологии и материалов, значительным ростом энерговооруженности производства и транспорта, а также из-за недостаточности имеющихся статистических данных по аварийности и травматизму, невозможности их экспериментального изучения.
Специфичность же рассматриваемого здесь объекта и предмета определяется также объективной сложностью системы <человек- машина -среда>, обусловленной наличием в ее составе несколь-ких, самих по себе сложных и взаимосвязанных компонентов, це-ленаправленностью или стохастичностью поведения отдельных из них. Последняя особенность связана с тем, что такие компонен-ты, как человек и машина, могут вести себя самым неожиданным образом вследствие случайных воздействий внешней среды, чрез-вычайной нестабильности собственных параметров. Неопределен-ность усугубляется и тем, что выходные характеристики одних компонентов данной системы являются для других входными воз-действиями.
Проиллюстрируем влияние внешних и внутренних факторов, определяющих качество функционирования человекомашинной системы, на примере информационной насыщенности и эмоцио-нальной напряженности этого процесса, а также отношения к нему персонала. Оказывается, что высокая информационная на-сыщенность труда человека-оператора снижает вероятность свое-временного обнаружения им возможных отклонений параметров. Незначительная же эмоциональная напряженность более благо-творно влияет на трудовую деятельность персонала в сравнении с полным отсутствием таковой или постоянным его пребыванием в стрессовых состояниях.
Более того, повышение мотивации и добросовестное отноше-ние к работе способствуют росту безошибочности людей, однако излишняя ответственность и добросовестность приводят их к не-нормальной возбужденности и возможным срывам. Приобретение навыков повышает надежность выполнения технологических опе-раций, но слишком богатый практический опыт часто приводит человека к излишней самонадеянности. Все это в совокупности как раз и указывает на объективную сложность рассматриваемых здесь процессов в техносфере, а также необходимость использо-вания современных методов ее исследования и совершенствова-ния.
Поэтому можно утверждать, что основным специальным на-учным методом исследования безопасности процессов в тех-носфере может служить системная инженерия. В своей основе дан-ный метод является наилучшим способом реализации на практи-ке таких требований диалектического материализма, как объек-тивность, всесторонность и конкретность рассмотрения явлений и объектов, учет их развития и взаимосвязи с другими объектами и явлениями. Не случайно поэтому системную инженерию часто называют <прикладная диалектика>.
Как уже отмечалось выше (см. разд. 1.3), системная инженерия является составной частью общей теории систем и базируется на принципах не только системного анализа и системного синтеза, но также кибернетики и синергетики. В соответствии с рекомен-дациями системной инженерии основными этапами исследова-ния являются эмпирический системный анализ, проблемно - ориентированное описание объекта и цели исследования, теорети-ческий системный анализ и синтез. Сама же данная процедура должна иметь итеративный характер, основанный на так называ-емой гибкой системной методологии.
Обоснование и выбор основного специального научного метода совершенствования безопасности процессов в техносфере будем делать с учетом природы и длительности жизненного цикла соответствующих человекомашинных систем, а также количества факторов, реально определяющих качество их функционирова-нии. Исходя из большой продолжительности создания и эксплуатации современных производственных объектов, исчисляемой к десятками лет, и огромного многообразия факторов, влияющих на протекающие там процессы, можно утверждать, что главным методом обеспечения и совершенствования безопасности техносферы должно быть программно-целевое планирование и уп-равление соответствующим процессом.
Необходимость и возможность применения данного метода для совершенствования безопасности техносферных процессов может быть подтверждена с помощью рассмотренных выше представле-ний о природе аварийности и травматизма. Основной особенностью возникновения техногенных происшествий в человекомашин-ных системах, как это было ранее показано, является многообразие и случайный характер отдельных предпосылок, что не означает , однако, их неуловимости и неподвластности людям. Следовательно, для своевременного выявления и устранения их негатив-ной части требуется планомерная и целенаправленная работа, т.е. необходимо управление соответствующими процессами.
При уточнении содержания понятия <управление> нужно ис-ходить из данной выше интерпретации процессов в техносфере как функционирования человекомашинных систем. Безопасность и другие свойства таких систем, как известно, обеспечиваются свойствами отдельных компонентов, что требует большого числа мероприятий по обеспечению их взаимной совместимости, реа-лизуемых на всех этапах жизненного цикла рассматриваемых систем.
Следовательно, под управлением процессом обеспечения без-опасности в техносфере будет подразумеваться совокупность вза-имосвязанных мероприятий, осуществляемых в целях установле-ния, обеспечения, контроля и поддержания требуемого уровня качества и безопасности функционирования соответствующих человекомашинных систем. Это означает, что такие мероприятия должны проводиться при создании и эксплуатации технологичес-кого оборудования, отборе и подготовке эксплуатирующего его персонала, обеспечении и поддержании подходящей для них рабочей среды.
Эффективное управление безопасностью техносферы требует также точного формулирования цели, определения способов и условий ее достижения, оценки необходимых для этого ресурсов. Использование при этом количественных показателей способствует конкретизации задач обеспечивающей системы, повышает досто-верность оценки безопасности и сокращает расход соответствую-щих ресурсов. В целом же программно-целевое планирование и управление обеспечением безопасности техносферных процессов потребует на практике разработки соответствующих целевых про-грамм и создания системы оперативного управления их выполне-нием.
Таким образом, методологической основой системного иссле-дования и совершенствования безопасности интересующих нас процессов в техносфере является совокупность всеобщего, общена-учных и специальных научных методов анализа и синтеза слож-ных систем. Указанные методы закладывают базу для формирова-ния инструментария соответствующих учебных дисциплин, а так-же успешного решения на их основе проблем аварийности и трав-матизма в техносфере. Конкретные же подходы к использованию предложенных здесь методов исследования и совершенствования безопасности техносферы будут рассмотрены ниже, после уточ-нения структуры, целей и задач соответствующей системы, а так-же обоснования состава ее количественных показателей и крите-риев.
3.7. Цель и основные задачи системы обеспечения
безопасности в техносфере
Раскрытие сущности проблемы аварийности и травматизма, а также обоснование методологических основ обеспечения безопас-ности в техносфере подвели нас к необходимости более полного определения контуров соответствующей системы. Поэтому основ-ное внимание двух завершающих параграфов данной главы будет уделено системе, предназначенной для снижения вредных послед-ствий техногенно-производственных опасностей. Определение со-держания такой системы проведем с учетом опыта исследования и совершенствования других сложных систем и требований нор-мативных документов.
До того как приступить к решению поставленной задачи, на-помним, что выделение и описание признаков конкретной сис-темы, уточнение ее структуры и цели легче всего проводить на основе требований высшей по иерархии системы и после вычле-нения ее из этой надсистемы. В отсутствие таких исходных поло-жений выход может быть найден с помощью некоторых системо-образующих принципов, связанных с общепринятыми, более об-щими представлениями. Логично предположить, что подобные представления должны основываться на положительном опыте, в том числе и на принятой на его основе энергоэнтропийной концепции объективно существующих опасностей, а также соответствующих ей категориях и методах обеспечения безопасности.
Для определения структуры системы обеспечения безопасности техносферы и отделения ее от остальных подсистем поддержания жизнедеятельности человека необходимо исходить из признания существующих там опасностей как объективной реаль-ности. Отсюда видно, что предупреждение или сокращение связанного с ними ущерба свидетельствует о необходимости выделения соответствующих ресурсов и принятия комплекса специальных мер, дополняющих естественные защитные свойства и механизмы человека и биосферы в целом. Следовательно, одной из главных составных частей системы обеспечения безопасности в техносфере должны быть специально предусмотренные ресурсы, т. e. силы и средства, необходимые для парирования опасностей.
Другим соображением, используемым для уточнения состава и цели рассматриваемой системы, служит то обстоятельство, что, Помимо потребности в ресурсах, реализация требований по обес-печению безопасности еще не всегда повышает производитель-ность труда и, как иногда кажется, его экономичность. В этих ус-ловиях возникает необходимость в установлении предпочтений. Здравый смысл подсказывает, что приоритет должен быть отдан эффективности производственной деятельности человека как необходимого условия его существования, а обеспечение требуемой безопасности ее осуществления следует рассматривать как вынужденную меру.
Можно выделить и ряд других положений, определяющих со-держание и особенности предлагаемой здесь системы обеспече-ния безопасности. В частности, таких, как необходимость включе-ния и се состав регулирующих нормативных актов, обеспечиваю-щих компромиссное сосуществование противоречивых факторов, и предположение о принципиальной нереализуемости требова-ния к обеспечению абсолютной безопасности техносферы. Из последнего вытекает потребность в обосновании приемлемых показателей ее уровня и принятии дополнительных ограничивающих условий.
С учетом изложенного выше условимся в последующем понимать под системой обеспечения безопасности в техносфере совокупность взаимосвязанных нормативных актов, организационно - технических мероприятий и соответствующих им (актам и меро-приятиям) сил и средств, предназначенную для предупреждения и пни снижения тех вредных побочных последствий существова-ния техносферы, которые обусловлены реально существующими там техногенно - производственными опасностями.
Как следует из данного определения, структура системы обес-печения безопасности должна включать в себя по меньшей мере следующие три основные составные части:
а) нормативные акты (руководящие документы), задающие требования безопасности;
б) организационно-технические и иные мероприятия, выполняемые на различных этапах подготовки и проведения технологических процессов;
в) силы и средства, необходимые для осуществления этих мероприятий и выполнения других требований безопасности.
Более подробное раскрытие содержания данных составных ча-стей рассматриваемой системы будет проводиться ниже по мере надобности.
При уточнении цели системы обеспечения безопасности в тех-носфере уместно руководствоваться сформулированными выше принципами и исходить не только из объективно действующих там факторов, но и реальных практических возможностей челове-ка. Прежде всего не следует интерпретировать <безопасность> в общепринятом смысле, предполагающем отсутствие опасностей, т.е. невозможность причинения какого-либо ущерба. Очевидно, что принятие в качестве цели данной системы этого реально не-достижимого условия нельзя считать приемлемым.
В качестве основной или стратегической цели рассматриваемой здесь системы целесообразно принять либо
а) минимизацию (мак-симально возможное сокращение) ущерба от аварийности и трав-матизма в техносфере, либо
б) удержание величины такого ущерба в заданных пределах. Обратим внимание на три наиболее суще-ственных момента в каждой из только что предложенных форму-лировок цели:
1) предполагается не абсолютный, а относительный уровень безопасности, учтенный в сделанном ранее ее определении веро-ятностью происшествий и приемлемым ущербом от перманент-ных выбросов энергии или вредного вещества;
2) цель системы обеспечения безопасности здесь рассматрива-ется не как главная задача, а как подчиненная обеспечению жиз-недеятельности людей, т. е. безопасность техносферы - не само-цель, а средство их выживания;
3) наконец, обе формулировки цели являются как бы услов-ными, поскольку учитывают необходимость соблюдения техно-логии процессов и ограниченность ресурсов на обеспечение безо-пасности их проведения.
Логично предположить, что главные направления на пути до-стижения любой из двух предложенных целей системы обеспече-ния безопасности в техносфере определяются предупреждением там техногенных происшествий, а также принятием мер по умень-шению возможного от них ущерба людским, материальным и при-родным ресурсам. Из этого утверждения вытекают такие главные задачи рассматриваемой системы:
а) предупреждение гибели и других несчастных случаев с работающими в техносфере;
б) исключение аварий, приводящих к выводу из строя технологического оборудования и другому материальному ущербу;
в) недопущение случаев уничтожения биоты и загрязнения окружающей природной среды вредными веществами;
г) заблаговременное принятие мер по подготовке к ведению возможных аварийно-спасательных работ;
д) эффективное использование сил и средств, выделенных для предупреждения и ликвидации последствий техногенных происшествий.
Заметим, что относительная значимость перечисленных задач может изменяться в зависимости от специфики конкретных от-раслей промышленности или транспорта, а также от этапов жиз-ненного цикла используемого там производственного и техноло-гического оборудования. Однако их решение в совокупности с та-кими специфическими задачами, как априорная оценка опасности новых технологий, а при необходимости и отказ от них, позволит приблизиться к достижению цели рассмотренной здесь системы.
3.8. Показатели качества системы обеспечения безопасности в техносфере
В соответствии с рекомендациями системной инженерии второй (после определения системы) задачей совершенствовании безопасности должен быть выбор показателей результативности ее функционирования. Необходимость в этом вызвана также от сутствием сейчас общепринятых показателей. Естественно, что последнее обстоятельство не способствует росту эффективности управления процессом обеспечения безопасности в техносфере за счет более точного определения действительного состояния дел работе по предупреждению техногенных происшествий и боле рационального расходования необходимых ресурсов.
Естественно, что приоритет должен быть отдан количественным, а не качественным показателям системы обеспечения безопасности, поскольку эффективное управление предполагает точное определение цели и количественное измерение траектории движения к ней в пространстве возможных состояний. Кроме топ по сравнению с количественными показателями качественные обладают большей степенью неопределенности и требуют поэтому значительных коэффициентов <запаса прочности>. Обоснование же состава количественных показателей целесообразно начать уточнения требований к ним.
Для определения требований к разрабатываемым показателям напомним, что одной из основных задач системы обеспечения безопасности является исключение аварийности и травматизма, снижающих рентабельность производственных процессов в тех-носфере. Следовательно, о степени достижения данной цели в первую очередь необходимо судить по тому, насколько уровень безопасности сказывается на результативности таких процессов. Отсюда вытекает первое требование: выбранные показатели дол-жны быть связаны с показателями эффективности и экономично-сти перечисленных процессов.
Второе требование к разрабатываемым показателям обусловле-но задачами, решаемыми соответствующей системой и состоя-щими главным образом в обеспечении безопасности проведения конкретных технологических процессов. Такие процессы рассмат-риваются здесь как функционирование системы <человек-ма-шина-среда>, безопасность которой достигается требуемым ка-чеством и взаимной совместимостью ее компонентов. Исходя из этого можно утверждать, что выбираемые показатели безопасно-сти функционирования системы должны базироваться на пара-метрах, характеризующих качество соответствующих человеко-машинных систем и интенсивность использования их отдельных компонентов.
Другие требования к разрабатываемым показателям могут оп-ределяться целями исследования и совершенствования системы обеспечения безопасности, заключающимися в системном ана-лизе и моделировании техносферных процессов и выработке ре-комендаций по повышению их эффективности. Поэтому показа-тели качества рассматриваемой системы должны удовлетворять требованиям, предъявляемым к критериям оценки ее эффектив-ности, а также использоваться в задачах стратегического плани-рования и оперативного управления в роли критериев оптимиза-ции и ограничений. Следовательно, данные показатели должны быть наглядными, универсальными и чувствительными к измене-нию своих параметров.
Анализ известных показателей безопасности и результативнос-ти функционирования сложных систем показал, что наиболее полно предъявленным требованиям удовлетворяют вероятностно - возможностные показатели. Действительно, данная группа пока-зателей - интегральная характеристика качества тех систем, яв-ления и процессы в которых имеют стохастический характер, широко используется при оценке их надежности, эффективности. Так, вероятность возникновения происшествий при выполнении конкретных работ, ожидаемый от них средний ущерб и предпола-гаемые средние затраты на обеспечение безопасности могут на-глядно указывать не только на возможность появления таких со-бытий, но и на связанные с ними издержки.
Другое достоинство предлагаемых показателей качества рассмат-риваемой здесь системы обусловлено наличием хорошо разрабо-танного математического аппарата случайных процессов и бур-ным развитием соответствующего инструментария нечетких мно-жеств. Это обстоятельство позволит прогнозировать вероятностно - возможностные показатели человеко-машинных систем и их отдельных компонентов с помощью соответствующих методов теории надежности, теории эрготехнических систем [15] и теории возможностей [16].
В результате же аналитического и имитационного моделирова-ния или использования других методов исследования процессов в этих системах могут быть рассчитаны как показатели безошибоч-ности и своевременности действий персонала по выполнению конкретных обязанностей или безотказности используемого им технологического оборудования, так и определяемые ими харак-теристики безопасности. Наконец, вероятностно - возможностные показатели системы обеспечения безопасности могут быть легко сопряжены с количественными характеристиками экономичнос-ти производственных процессов, а также проконтролированы до-статочно объективными методами при профотборе и подготовке персонала, создании и эксплуатации производственного и техно-логического оборудования.
С учетом приведенных соображений базовым показателем сис-темы обеспечения безопасности может быть вероятность Рδ(τ) про-ведения конкретного техносферного процесса без происшествий в течение некоторого времени τ и в условиях, установленных нор-мативно-технической документацией. Физический смысл этого по-казателя - объективная мера невозможности появления проис-шествий при таких обстоятельствах.
Другими показателями безопасности и результативности фун-кционирования соответствующей системы могут быть такие, как:
Q(τ) = 1 - Рδ(τ) - вероятность возникновения хотя бы одного (любого) происшествия (аварии, несчастного случая, катастро-фы) за это же время проведения;
Mτ[Z] - математическое ожидание (ожидаемые средние задер-жки) времени прекращения технологического процесса вследствие возможных в этих условиях происшествий;
Mτ[Y] - математическое ожидание величины социально-эко-номического ущерба от возможных в нем происшествий в течение заданного времени τ;
Mτ[S] - математическое ожидание величины экономических расходов (ожидаемые средние затраты) на обеспечение безопас-ности выполнения конкретного процесса в течение установлен-ного времени τ.
Совместно с только что перечисленными основными показа-телями качества системы обеспечения безопасности могут использоваться и другие, более частные количественные показате-ли. В качестве таких дополнительных показателей следует приме-нять <наработку> на происшествие, оцениваемую математичес-ким ожиданием времени до его возникновения, и интенсивность их появления. Эти, а также другие интегральные и частные пока-затели будут использоваться в дальнейшем по мере необходимости.
Анализ выбранных выше основных показателей подтверждает возможность количественной оценки безопасности объектов тех-носферы и результативности системы ее обеспечения. Это обо-сновывается тем, что вероятность Рδ(τ) и задержки Mτ[Z] могут быть учтены при оценивании эффективности проведения произ-водственных и технологических процессов, направленных, напри-мер, на снабжение электроэнергией или сырьем, решение транс-портных проблем. Такой учет может достигаться включением ве-роятности Рδ(τ) в формулу для определения коэффициента опе-ративной готовности соответствующих объектов, а математичес-кого ожидания Mτ[Z]- для коэффициента их технического ис-пользования.
Показатель тяжести последствий возможных происшествий Mτ[Y) рассчитывается известными методами теории вероятностей и уже широко используется в исследованиях безопасности. Он также должен учитываться при калькуляции издержек, связанных с про-ведением отдельных техносферных процессов. Все перечисленные выше показатели следует рассматривать как компоненты вектора E(t), представленного на рис. 3.6 в виде выходной характеристики выбранного здесь объекта исследования и совершенствования.
Учитывая массовый характер выполнения однотипных произ-водственных и технологических процессов, а также достаточно развитую систему информации об аварийности и травматизме, использование выбранных показателей в качестве критериев оцен-ки эффективности системы обеспечения безопасности не вызы-вает принципиальных трудностей. Для этого достаточно регистри-ровать а) интенсивность и длительность проводимых на объектах работ, б) экономические расходы и трудозатраты на обеспечение безопасности, в) количество и тяжесть имевших место происше-ствий, да проводить расчеты по статистическому оцениванию выбранных нами показателей.
Неизмеримо большую сложность представляет априорная оцен-ка предложенных показателей безопасности и результативности системы ее обеспечения. Дело в том, что предварительное оцени-вание подобных количественных показателей возможно лишь на основе моделей, связывающих выбранные показатели рассматри-ваемой и любой другой человекомашинной системы с показате-лями качества и взаимной совместимости ее компонентов. Наибо-лее перспективные из таких моделей будут подробно исследованы во второй и третьей частях рассматриваемой работы.
В завершение данной главы отметим, что сущность изложен-ных методологических основ обеспечения безопасности в техно-сфере, базирующихся на объективных противоречиях, причинах и факторах техногенных происшествий, включает в себя следую-щее:
а)энергоэнтропийную концепцию и вытекающую из нее наиболее общую классификацию объективно существующих опасностей;
б)объект, предмет, основные понятия и принципы системного анализа и моделирования опасных процессов в техносфере;
в)основные специальные научные методы системного исследования и системного совершенствования рассматриваемых техносферных процессов;
г)структуру, цель и основные задачи системы обеспечения безопасности в техносфере, базовые показатели и критерии оценки ее эффективности.
Хотелось бы подчеркнуть не только значимость и универсаль-ность всех изложенных выше основополагающих принципов сис-темного анализа, системного синтеза и моделирования рассмат-риваемых здесь процессов, но и их подготовительный характер. Это означает, что мы находимся всего лишь в преддверии увлека-тельного мира соответствующих моделей и методов, плодотвор-ность использования которых иллюстрируется в дальнейшем на конкретных примерах.
Контрольные вопросы по лекции:
1. В чем состоит основное противоречие современности?
2. Перечислите глобальные экологические проблемы и соответствую-щие индикаторы.
3. В чем состоит сущность проблемы аварийности и травматизма в техносфере?
4. Что представляет собой причинная цепь техногенного происше-ствия?
5. На какие типы следует делить все предпосылки к таким происше-ствиям?
6. Что представляет собой энергоэнтропийная концепция опасностей?
7. Приведите доводы в пользу правомерности данной концепции.
8. Какое содержание вы вкладываете в термин <нежелательный выб-рос энергии>?
9. Какую (в контексте предыдущего вопроса) энергию следует считать опасной в словосочетании <энергия, накопленная телом человека> - кинетическую, потенциальную, тепловую и почему?
10. Какие наиболее общие классы объективно существующих опасно-стей вам известны?
11. Что является объектом и предметом системного анализа и модели-рования опасных процессов в техносфере?
12. Дайте определение используемой здесь категории <безопасность>.
13. Что такое <риск> и какими единицами он может измеряться?
14. Какой из известных вам принципов обеспечения безопасности является самым радикальным?
15. Перечислите принципы, руководствуясь которыми можно избе-жать техногенных происшествий.
16. Что является основными методами исследования и совершенство-вания безопасности техносферы?
17. Какие этапы и задачи можно выделить в программно-целевом пла-нировании и управлении процессом обеспечения безопасности?
18. Что такое <система обеспечения безопасности> и что в нее входит?
19. В чем состоят цель и главные задачи данной системы?
20. Сформулируйте основные требования к показателям безопасности и качества соответствующей системы.
21. Перечислите известные вам количественные показатели безопас-ности.
