Системный подход к анализу причинного комплекса опасных ситуаций

Системный анализ - это совокупность методических средств, используемых для подготовки и обоснования решений по сложным проблемам, в данном случае, безопасности. Системный анализ объясняется тем, что предметом изучения (анализа) является функционирование сложной эргатической системы "человек - машина", "человек - среда" или "человек - машина - окружающая среда". Цель системного анализа безопасности состоит в том, чтобы выявить причины, влияющие на появление нежелательных событий, определить вероятность проявления опасности и разработать предупредительные мероприятия, уменьшающие её.

Ценными элементами системного анализа являются методики анализа надежности, отказов и их последствий; анализа человеческого фактора в выполнении операций и методы построения логических сетей причин и событий ("деревьев отказов").Анализ методом дереваотказов предполагает сначала установление одного определённого нежелательного события, называемого "венчающим". При построении дерева опасностей следует заменять абстрактные со­бытия менее абстрактными, разделять события на элементарные, точно определять причину событий и находить совместно действующие причины и точно указывать место отказа элемента.

При анализе дерева опасностей определяют максимальные аварийные сочетания и минимальную траекторию, приводящую к конечному событию. При сложном дереве опасностей возможны различные наборы исходных событий, ведущие к вершине дерева (аварийные сочетания). Полная совокупность таких сочетаний представляет собой все варианты событий, при которых возможна авария. Сравниваются различные маршруты, ведущие к вершине дерева, и определяются наиболее короткие, т. е. наиболее опасные. При необходимости разрабатываются рекомендации по введению изменений в системах контроля, управления и обеспечения безопасности (например, вводится дополнительная блокировка).

Основной проблемой при анализе безопасности системы является определение параметров надежности работы элементов системы. Еще большей проблемой является отсутствие данных о надежности работы операторов систем. Важным моментом при анализе опасностей является определение размеров опасных зон. В зависимости от природы опасных факторов и их интенсивности размеры этих зон могут быть самыми разнообразными.

Важным этапом системного анализа опасностей является прогнозирование опасных ситуаций. Последствия реализации опасностей оцениваются по их воздействию на здоровье людей и причиненному материальному ущербу. Так, например, по тяжести (т.е. воздействию на здоровье) травмы ранжируются как: смертельные, тяжелые (с инвалидностью I, II и III групп), легкие (с временной утратой трудоспособности или без нее). Материальный ущерб складывается из выплат по листкам нетрудоспособности, стоимости испорченного оборудования, инструмента, материалов, зданий и сооружений, затрат на лечение, компенсации и т.д.

Основополагающим методологическим принципом исследования проблем безопасности является принцип системности. В его основе лежит соотношение целого и части. Целое по своим основным характеристикам не тождественно сумме составляющих частей, так как обладает новым качеством, отсутствующим в частях и возникающим в результате их взаимодействия. При этом часть, в свою очередь, обладает относительной самостоятельностью и может рассматриваться как целое со своими частями, но уже меньшего масштаба.

В сфере безопасности под целым понимается система «субъект – объект – система безопасности» для любых объектов любых уровней и масштабов.Под объектом здесь подразумевается любая система, в том числе планета, страна, личность, технические средства, сооружения, элементы природной среды, т.е. все, что необходимо для обеспечения безопасности человека в самом широком смысле слова и что может подвергаться негативному воздействию различного характера.

Соотношение части и целого изучается общенаучными методами анализа и синтеза. Анализ – процесс расчленения исследуемого события, явления на составные части, элементы, признаки, противоположности и раскрытие их сущности. Синтез - процесс установления связей между выделенными элементами, признаками, противоположностями, соединение их и воспроизведение исследуемого события в его существенных признаках и отношениях. Анализ и синтез – противоположно направленные (первый – от целого к частям, второй – от частей к целому) и вместе с тем неразделимые способы познания.

Принцип системности дополняется другим методологическим принципом изучения проблем безопасности – взаимосвязи и взаимозависимости. Суть его заключается в том, что мир, в котором живёт человек, представляет собой единое целое. Все его части неразрывно связаны между собой. Ни в природе, ни в общественной жизни нет абсолютно изолированных явлений и предметов. Объективное существование всеобщей взаимосвязи явлений и процессов действительности, как и взаимодействие всех их сторон, должно учитываться, в том числе и при обеспечении безопасности.

В исследовании проблем безопасности широко применяется также принцип определяющих факторов, который состоит в выделении существенных связей и отношений, оказывающих решающее влияние на состояние безопасности. Этот принцип позволяет отсеять второстепенные воздействия, не оказывающие значительного влияния на функционирование тех или иных исследуемых систем.

Сама жизнедеятельность человеческого сообщества ставит вопрос о создании системы безопасности, адекватной характеру и уроню угроз и опасностей. Под последней подразумевается специально созданная совокупность правовых норм, законодательных и исполнительных органов, а также направлений, методов и средств их деятельности, обеспечивающих надёжную защиту всего комплекса объектов жизнедеятельности.

Исходя из общего понимания безопасности как относительного отсутствия опасности, можно определить понятие «безопасность» с системных позиций. В этом контексте безопасность это отсутствие таких противоречий в развитии и функционировании человека или социальной системы с внешней по отношению с ним средой, которые могут привести человека или социальную систему к уничтожению или изменению системообразующих свойств.

Парадоксальное возникновение небывалых угроз от жизнедеятельности, направленной во всех своих сферах на обеспечение безопасности, побуждает, прежде всего, осмыслить всю ситуацию с современным комплексом проблем безопасности. Вотдля этого и целесообразно использовать широко практикуемый в науке системный анализ.

При системном анализе явления, лежащие в основе изучаемых проблем, рассматриваются как процессы, протекающие в схематизированных системах (моделях), состоящих из взаимосвязанных компонентов. Каждая система, несмотря на свою возможную внутреннюю сложность, является в свою очередь компонентом системы более высокого уровня (последовательность систем бесконечна в обе стороны вследствие бесконечности мироздания). Успех системного анализа зависит от выбора системы того уровня, который достаточно полно определяет обследуемое явление. Правильно выбранный для анализа уровень системы позволяет исключить из рассмотрения все сложности процессов в системах более высоких и более низких уровней. Это становится возможным тогда, когда взаимовлияние процессов в выбранной и остальных системах незначительно. Тогда наличие этих других систем учитывается не изменяющими своего характера во времени, а) воздействиями окружающей среды («сверху») и б) компонентами выбранной системы («снизу»). Как установлено, безопасность уже простейшего объекта – индивида - зависит не только от мер индивидуальной безопасности, но и от безопасности сообщества, в которое этот индивид входит. То - есть, в систему для адекватного анализа безопасности индивида включается, как объект, так и сообщество, в котором живёт этот индивид. Причём исторически масштабы (уровни) таких сообществ постоянно возрастают - семья, племя, субэтнос, этнос, суперэтнос (Л.Н.Гумилёв), и сообщества предыдущего уровня входят в сообщества следующего уровня как части нового, более масштабного, объекта безопасности. В настоящее время в составе взаимовложенных, взаимосвязанных объектов можно видеть индивида, семью, группу, коллектив, население региона и т.д. Появление глобальных угроз означает, что верхний уровень сообщества, от судьбы которого зависит судьба всех объектов, достиг предела – человечества в целом. Более того, судьба человечества теперь, как было отмечено, зависит от судьбы объекта ещё более высокого уровня – от судьбы биосферы, частью которой человечество является.

Отталкиваясь от проблемы безопасности индивида, мы пришли к многоуровневому современному комплексу взаимосвязанных проблем безопасности. Для адекватного анализа такого комплекса проблем требуется построение комплексной модели - составной иерархической структуры систем, включающей в себя все взаимовложенные объекты безопасности и субъекты безопасности всех уровней. В нижнем уровне структуры – в системе для анализа безопасности индивида - индивид является неделимым компонентом с определёнными свойствами. Системы уровня более высокого, чем биосфера, включать в представленную структуру не имеет смысла вследствие отсутствия влияния жизнедеятельности человека на их состояние и развитие (или отсутствия наших знаний об этом). Их наличие может учитываться как неизменное воздействие на биосферу окружающей её среды, в частности, облучение энергией Солнца - постоянное, не зависящее от процессов в биосфере.

В условиях новой эпохи решать частные задачи безопасности, целесообразно при решении задач использовать не всю структуру систем, а только её часть. При этом необходимо учитывать, что процессы в системах структуры неразрывно взаимосвязаны. Выявление допустимых упрощений учёта этих взаимосвязей при решении частных задач, при составлении моделей систем разного уровня, является актуальной теоретической проблемой.

Системный анализ, совокупность методологических средств, используемых для подготовки и обоснования решений по сложным проблемам, в данном случае безопасности. Система,совокупность взаимосвязанных компонентов, взаимодействующих между собой таким образом, что достигается определённый результат (цель). Под компонентами системы (элементами, составными частями) понимаются не только материальные объекты, но и отношения и связи. Любая машина представляет собой пример технической системы. Любой предмет может быть представлен как системное образование.

Принцип системности рассматривает явления в их взаимосвязи, как целый набор или комплекс. Цель или результат, который даёт система, называют системообразующим элементом. Например, такое системное явление, как горение (пожар), возможно при наличии следующих компонентов: горючее вещество, окислитель, источник воспламенения. Исключая хотя бы один из названных компонентов, мы разрушаем систему. Системы имеют качества, которыми не обладают образующие их элементы. Это важнейшее свойство систем, именуемое эмерджентностью, лежит, по существу, в основе системного анализа вообще и проблем безопасности в частности.

Методологический статус системного анализа необычен: в нём переплетаются элементы теории и практики, строгие формализованные методы сочетаются с интуицией и личным опытом, с эвристическими приёмами. Цель системного анализа безопасности в том, чтобы выявить причины, влияющие на появление нежелательных событий (аварий, катастроф, пожаров, травм и т.д.), и разработать предупредительные мероприятия, уменьшающие вероятность их появления.

Благодаря какой-то причине или нескольким причинам любая опасность, реализуясь, приносит ущерб. Без причины нет реальных опасностей. Следовательно, предотвращение опасностей или защита от них базируется на знании причин. Между реализованными опасностями и причинами существует причинно-следственная связь. Опасность есть следствие некоторой причины (причин), которая, в свою очередь, является следствием другой причины, и т.д. таким образом, причины и опасности образуют иерархические, цепные структуры или системы. Ранее мы упоминали уже, что графическое изображение таких зависимостей чем-то напоминает ветвящееся дерево. В строящихся деревьях имеются ветви причин и ветви опасностей, что полностью отражает диалектический характер причинно-следственных связей. Разделение этих ветвей нецелесообразно, а иногда и невозможно. Поэтому полученные в процессе анализа безопасности объектов графические изображения называют «деревьями причин и опасностей». Построение «деревьев» является исключительно эффективной процедурой выявления причин нежелательных различий событий (аварий, травм, пожаров, дорожно-транспортных происшествий и т.д.). Многоэтапный процесс ветвления «дерева» требует введения ограничений с целью определения его пределов. Эти ограничения целиком зависят от целей исследования, и границы ветвления определяются логической целесообразностью получения новых ветвей.

При общем анализе опасностей применяются дерево происшествий и дерево событий (его исходов). Построение дерева происшествий производят следующим образом: определяют нежелательное событие (головное, центральное); оно и образует вершину дерева. Обычно анализируется одно головное событие, которое с помощью конкретных логических условий соединяется с промежуточными и исходными предпосылками, обусловившими в совокупности его появление. Головное или центральное событие (травма, несчастный случай, авария, или катастрофа) – вершина дерева. Его ветвями служат наборы предпосылок – их причинные цепи. «Листья» дерева – происшествия. Исходные события – предпосылки (ошибки персонала, отказы оборудования, неблагоприятные внешние воздействия), дальнейшая детализация которых нецелесообразна. Конечное нежелательное событие (происшествие) трактуется данной моделью как прохождение некоторого сигнала от каких-либо предпосылок, инициирующих причинную цепь к головному событию. Предпосылки служат истоками такого сигнала, а головное событие – его стоком. При построении данного дерева используют предпосылки верхнего и последующего уровней (промежуточные состояния). В узлах дерева для регулирования потока применяют логические операции «или» и «и».

Построение дерева событий начинают аналогично дереву происшествий: указывают центральное событие, которое является вершиной дерева. Из него исходят несколько ветвей, характеризующих возможные сценарии причинения ущерба человеку или окружающей среде при нежелательном воздействии на них потоков энергии и вещества, высвобождающихся в результате происшествия.

В отличие от дерева происшествий, дерево событий не имеет логических узлов «или» и «и». Это многоярусное дерево решений. Отличительная особенность, которого состоит в том, что сумма разветвления каждого события составляет единицу, т.е. все события каждого уровня образуют полную группу независимых событий.

Построение деревьев происшествий и деревьев событий позволяет наглядно представить причинно-следственные связи возникновения нежелательных ситуаций и, используя методы теории вероятности и булевой алгебры, количественно оценить возможность их появления.

И как пример, комфортное состояние жизненного пространства индивида по показателям микроклимата и освещения достигается соблюдением нормативных требований. В качестве критериев комфортности устанавливают значения температуры воздуха в помещениях, его влажности и подвижности (СанПиН 2.2.4.548-96 «Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений»). Условия комфортности достигаются также соблюдением нормативных требований к естественному и искусственному освещению помещений и территорий (СанПиН 2.2.1/1278-03 «Гигиенические требования к естественному, искусственному и совмещённому освещению жилых и общественных зданий»). При этом нормируются значения освещённости и ряд других показателей систем освещения. Критериями безопасности в этих случаях являются ограничения, вводимые на концентрации веществ и потоки энергий в жизненном пространстве. Концентрации регламентируют исходя из предельно допустимых значений концентраций этих веществ в жизненном пространстве:

Для оценки загрязнения атмосферного воздуха в населённых пунктах регламентированы класс опасности и допустимые концентрации загрязняющих веществ. Концентрация каждого вредного вещества в приземном слое не должна превышать максимально разовой предельно допустимой концентрации, при одновременном присутствии в атмосферном воздухе нескольких вредных веществ, обладающих однонаправленным действием.

Конкретные значения ПДК и ПДУ устанавливаются нормативными актами Государственной системы санитарно-эпидемиологического нормирования. Так, например, применительно к условиям загрязнения производственной и окружающей среды электромагнитными излучениями радиочастотного диапазона действуют СанПиН 2.2.4/2.1.8.055-96 «Электромагнитные излучения радиочастотного диапазона (ЭМИ РМ)». ПДК и ПДУ лежат в основе определения предельно допустимых выбросов (сбросов) или предельно допустимых потоков энергии для источников загрязнения среды обитания. Учитывая значения ПДК и ПДУ и зная фоновые концентрации веществ и потоков энергии в конкретном жизненном пространстве, можно определить критерии экологичности – предельно допустимые выбросы (сбросы) примесей (энергии) для конкретных источников загрязнения среды обитания. Таким образом, наличие связи между концентрациями примесей в жизненном пространстве и потоком примесей, выделяемых источником загрязнения, позволяет реально управлять ситуацией, связанной с загрязнением жизненного пространства за счёт изменения количества выбрасываемых веществ (энергии).

В реальных городских (региональных и т.п.) условиях атмосферный воздух практически всегда оказывается загрязнённым одновременно несколькими веществами. Их совместное негативное влияние оценивают индексом загрязнения атмосферы. Обычно интегральную оценку загрязнённости атмосферы в городах ведут по пяти наиболее опасным веществам.В соответствии с существующими методами оценки уровень загрязнения атмосферного воздуха в городах считается низким при индексе загрязнения атмосферы, равным 0 - 4; повышенным – при 5-6; высоким – при 7-13; очень высоким – при ≥ 14. Индекс загрязнения атмосферы ≥ 14 отмечен в 25% населённых пунктов мира, а индекс 7-13 отмечен в 49% городов Земли, где проживают соответственно 18 и 42% населения Земного шара.

В тех случаях, когда потоки масс и (или) энергий от источника негативного воздействия в среду обитания могут нарастать стремительно и достигать чрезмерно высоких значений (например, при авариях), в качестве критерия безопасности принимают допустимую вероятность (риск) возникновения подобного события (таб. 16). Таблица 16.