Методические указания
по выполнению практической работы
«ПОСТРОЕНИЕ ДЕРЕВА (ГРАФА) ОПАСНОСТЕЙ И
ИХ ПРИЧИН»
Цель работы: ознакомиться с методикой построения
дерева (графа) опасностей и их причин, используемой при системном анализе безопасности .
1. Основные теоретические положения
1.1. Целью системного
анализа безопасности является выявление причин, влияющих на появление нежелательных событий, т.е. аварий, катастроф, травм, пожаров и т. д. и разработка мероприятий, которые позволят предупредить или снизить вероятность появления этих событий.
Анализ безопасности может осуществляться априорно или апостериорно. И в том, и в другом случаях, метод может быть прямым
или обратным .
Априорный анализ заключается в том, что исследователь выбирает потенциально возможные для данной системы нежелательные события, и составляет набор различных возможных ситуаций, которые могут привести к этим событиям.
Апостериорный анализ проводится после того, как
нежелательные события уже произошли. Цель такого анализа -разработка рекомендаций на будущее. И тот и другой анализы дополняют друг друга. При прямом методе изучаются причины, что бы предвидеть последствия. Обратный метод состоит в анализе последствий, чтобы определить причины.
Предотвращение опасностей или защита от них базируется на знании причин их появления. Любая опасность реализуется, принося ущерб , благодаря какой-то причине или группе причин. Между реализованными опасностями и причинами существует причинно-следственная связь.
Таким образом, причины и опасности образуют цепные , иерархические структуры или системы. Для изображения этих структур используют графовое представление. Ветвящиеся графы называют деревьями В отечественной и зарубежной литературе используют следующие термины: "дерево отказов", "дерево опасностей", "дерево причин" и т. д. Учитывая наличие в деревьях ветвей причин и ветвей опасностей , которые иногда невозможно разделить, целесообразно данный граф (дерево) называть «графом (деревом) опасностей
и их причин». Построение «деревьев» является исключительно эффективной процедурой выявления причин различных нежелательных событий, таких как аварии, травмы, пожары и т.д.
1.2. При построении «дерева опасностей
и их причин» применяют аппарат алгебры логики. В большинстве случаев используется булев базис (булева алгебра)
. Булевым базисом называется набор трех логических функций
НЕ, ИЛИ, И
.
Логическая функция ( функция алгебры логики) - это функция одного или нескольких аргументов , где аргументы представляют собой логические переменные и образуют (в случае нескольких аргументов) некоторое множество комбинаций своих возможных значений . Функции алгебры логики принимают значения 1 или 0 в зависимости от значений своих аргументов. Под логической операцией будем понимать сложное событие получаемое путем логических операций над простыми событиями.
Одна из форм задания логической функции- таблица истинности.
в которой перечисляются все возможные комбинации значений аргументов и против каждой комбинации записывается значение логической функции.
Или применяют обозначение:
|
|
На рисунке 1 а изображен символ результирующего события,
которое наступает в результате конкретной комбинации первичных (исходных) событий (рис. 1б). Результирующее событие может
быть завершающим (главным) или промежуточным (изображено на рис. 1а).
На рисунке 1в приведен символ логической схемы(операции, функции ) ИЛИ
, а на рисунке 1 г символ схемы И
. Иногда применяют деревья с большим числом видов символов, обозначающих логические связи различных типов, однако в большинстве случаев при решении практических задач достаточно символов, приведенных на рисунке 1. Основной проблемой при анализе безопасности является установление параметров или границ системы. Многоэтапный процесс ветвления «дерева» требует введения ограничений с целью определения его пределов.
Если система будет чрезмерно ограничена, то появляется возможность получения разрозненных несистематизированных предупредительных мер, т. е. некоторые опасные ситуации могут остаться без внимания.
С другой стороны, если рассматривае
Перед исследователем стоит также вопрос о том до какого уровня следует вести анализ. Ответ на этот вопрос зависит от конкретных целей анализа. Общий же подход состоит в том, чтобы выявить события на которые в данной конкретной ситуации
можно влиять посредством предупредительных мер. Таким образом, границы ветвления в общем случае определяются логической целесообразностью получения новых ветвей.
1.4. Рассмотрим построение «дерева опасностей и их причин», приведенного на рисунке 2 на простом примере.
На рисунке 2 введены следующие обозначения:
А-
промежуточное результирующее событие .отсутствие напряжения в питающей сети.
В
- промежуточное результирующее событие, отказало ( не сработало фотоблокировочное устройство (отсутствие световой сигнализации).
С
- промежуточное результирующее событие, оператор зашел за ограждение.
D
- главное результирующее событие, авария, производственная травма.
1 - исходное событие, отказ силового предохранителя цепи питания.
|
|
2 - исходное событие, аварийное отключение электроэнергии, обрыв кабеля электропитания фотоблокировочного устройства .
3 - исходное событие, отказ светоизлучателя (блока светодиодов) или светоприемника (блока фотодиодов).
4 - исходное событие, отказ элементов или цепей коммутации светового сигнального устройства.
Приведем словесное описание алгоритма построения «дерева» показанного на рисунке 2 при априорном анализе безопасности некоторого производственного процесса.
Оператор обслуживающий роботизированный комплекс можег получить механическое травму в случае попадания его в опасную зону движения манипулятора промышленного робота.
РТК имеет следующие средства безопасности: стационарные ограждения, а также фотоблокировочное устройство, останавливающее робот при пересечении оператором непосредственно опасной зоны. Поэтому, такая аварийная ситуация возможна, если оператор зашел за ограждение и фотоблокировочное устройство не сработало. Для упрощения «дерева» рассмотрим только одну его «ветвь» - отказ фотоблокировочного устройства (событие В). Это событие возможно. если произойдет хотя бы одно исходное событие 3 или 4 или промежуточное результирующее событие (А) или все эти события одновременно (что маловероятно). В свою очередь событие А может произойти ,если произойдет хотя бы одно исходное события 1 и 2 или оба этих события одновременно .
2. Задание
Требуется:
провести априорный анализ безопасности методом «дерева опасностей к их причин» для двух нежелательных событий :
1).Пожар в жилой квартире.
2). Попадание в глаза частиц металла при работе на заточном станке.
3. Порядок выполнения работы.
1 .Ознакомиться с теоретическими сведениями, приведенными в разделе 1.
2. На основании полученной информации выполнить задание 2, которое по усмотрению преподавателя может быть уточнено, дополнено или разбито по вариантам.
4. Содержание отчета
Отчет по практической работе должен содержать:
1. Цель работы и краткие теоретические сведения
2. Краткое описание объекта исследования, согласно заданию.
3. Априорный анализ безопасности объекта методом «дерева опасностей».
4. Выводы и рекомендации по проделанной работе
5. Контрольные вопросы
1 .Априорный и апостериорный анализ безопасности.
2.Основные задачи системного анализа безопасности.
3.Понятие логической функции, логической операции .логической
переменной.
4.Булев базис.
З.Метод «дерева опасностей и их причин» в системном анализе
безопасности.
6.Основные символы используемые в «дереве».
7.Таблицы истинности для функций алгебры логики.
6. Литература
1 .Кравец В .А. Системный анализ безопасности в нефтяной и газовой промышленности. М.; «Недра», 1984.
2.Вентцель Е.С. Введение в исследование операций. М.: «Советское радио" , 1964.
З.Дружинин Г. В. Надежность автоматизированных производственных систем .М.: «Энергоатомиздат»,1985