моделирование развития аварий методом

НАУЧНЫЙ ЦЕНТР ИЗУЧЕНИЯ РИСКОВ
МОДЕЛИРОВАНИЕ АВАРИЙ И ОЦЕНКА
ТЕХНОГЕННЫХ РИСКОВ
Грановский Э.А.
Тел. +38 (06452) 2-75-91, 2-88-01, Тел./факс 2-88-15
E-mail: [email protected]
КТО ВРЕДИТ, ТОТ ПЛАТИТ.
«… у образованных людей есть две философии:
─ одна – подходить к выбору риска свободно, но
ответственно, сознательно и профессионально;
─ другая – отечески опекать и защищать от ошибок.
Вторая философия привела к обратному эффекту – к
анархии. Как показывают документы, такая рьяная
опека со стороны властей не только неэффективна в
управлении риском, но хуже – она подавляет
свободную инициативу людей, не гарантируя их
безопасность.
Германский еженедельник «Время», 26 октября,
1984г.
АВАРИЙНЫЙ ПРОЦЕСС
дерево отказов
(сценарий возникновения аварии)
дерево событий
(сценрий развития
аварии)
события (исходы развития аварии)с нежелательными последствиями
инициирующее событие
верхнее событие
исходные (элементарные и нераскрытые) события отказов
ПРОЦЕДУРЫ АНАЛИЗА РИСКА
Постановка задачи
Анализ опасности
Изучение условий и оценка риска
возникновения аварий
Изучение условий и оценка риска развития
аварий
Определение масштабов последствий
Оценка вероятности последствий аварий и
определение интегральных показателей риска
Оценка приемлемости (допустимости) риска и
принятие решений.
НАЦИОНАЛЬНЫЕ СТАНДАРТЫ
ПО РИСКМЕНЕДЖМЕНТУ
1. ГОСТ Р 51901.1-2002 (МЭК 60300-3-9:1995) Менеджмент
риска. Анализ риска технологических систем.
2. ГОСТ Р 51901.2-2005 (МЭК 60300-1:2003) Менеджмент
риска. Системы менеджмента надежности
3. ГОСТ Р 51901.4-2005 (МЭК 62198:2001) Менеджмент
риска. Руководство по применению при
проектировании
4. ГОСТ Р 51901.5-2005 (МЭК 60300-3-1:2003)
Менеджмент риска. Руководство по применению
методов анализа надежности
5. ГОСТ Р 51901.6-2005 (МЭК 61014:2003) Менеджмент
риска. Программа повышения надежности
НАЦИОНАЛЬНЫЕ СТАНДАРТЫ
ПО РИСКМЕНЕДЖМЕНТУ
6. ГОСТ Р 51901.11-2005 (МЭК 61882:2001) Менеджмент
риска. Исследование опасности и работоспособности.
Прикладное руководство
7. ГОСТ 27.310-95. (МЭК 61812:1985) Надежность в
технике. Анализ видов, последствий и критичности
отказов.
8. ГОСТ Р 51901.13-2005 (МЭК 61025:1990) Менеджмент
риска. Анализ дерева неисправностей
9. ГОСТ Р 51901.14-2005 (МЭК 61078:1991) Менеджмент
риска. Метод структурной схемы надежности
10. ГОСТ Р 51901.15-2005 (МЭК 61165:1995) Менеджмент
риска. Применение Марковских методов
НАЦИОНАЛЬНЫЕ СТАНДАРТЫ
ПО РИСКМЕНЕДЖМЕНТУ
11. ГОСТ Р 51901.16-2005 (МЭК 61164:1995) Менеджмент
риска. Повышение надежности. Статистические
критерии и методы оценки
12. ГОСТ Р 50779.10-2000 (ИСО 3534-1-93) Статистические
методы. Вероятность и основы статистики. Термины и
определения.
13. ГОСТ Р 51898-2002 Аспекты безопасности. Правила
включения в стандарты
14. ГОСТ Р 51897-2002. Менеджмент риска. Термины и
определения
15. ГОСТ Р МЭК 61508 – 2007. Функциональная
безопасность электрических, электронных,
программируемых электронных систем связанных с
безопасностью. Часть 1-7.
СТРУКТУРА КОМПЛЕКСА
АНАЛТЗА РИСКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ
СИСТЕМ («РИЗЭКС – 2»)
БД по
свойствам
веществ
БД по
надежности
Дерево
отказов
Дерево
событий
Формирование
аварийных
ситуаций
Вероятность
аварийных
событий
Расчет параметров
аварийных
процессов
Редактор
карт
Риск
Просмотр
результатов
СТРУКТУРА КОМПЛЕКСА
АНАЛИЗА ПОЖАРНОГО РИСКА В
ЗДАНИЯХ
БАЗА ДАННЫХ ПО НАДЕЖНОСТИ
БАЗА ДАННЫХ СОДЕРЖИТ ПЯТЬ
РАЗДЕЛОВ
БАЗА ДАННЫХ ПО НАДЕЖНОСТИ
КАЖДЫЙ РАЗДЕЛ СОСТОИТ ИЗ
ПОДРАЗДЕЛОВ.
Возможна обработка информации об
отказах, возникающих в процессе
эксплуатации, и пополнение базы
данных.
БАЗА ДАННЫХ ПО НАДЕЖНОСТИ
СОДЕРЖИТ ДАННЫЕ О ВЕРОЯТНОСТИ БЕЗОТКАЗНОЙ
РАБОТЫ для 2800 ЭЛЕМЕНТОВ
ЛОГИКО-ВЕРОЯТНОСТНАЯ СХЕМА
ВОЗНИКНОВЕНИЯ АВАРИИ
“ДЕРЕВО ОТКАЗОВ” - упорядоченное графическое
представление логико-вероятностной связи
случайных событий (нарушений, отказов, ошибок и
т.д.), приводящих к реализации нежелательного
конечного события
“Дерево отказов” строится сверху вниз (от вершины к
корням), путем установления (выявления) причинноследственных связей между опасными событиями и
приводящими к их возникновению отказами.
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
СИМВОЛЫ СОБЫТИЙ
─ Окно для описания события
─ Условное событие
─ Основное событие
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
СИМВОЛЫ СОБЫТИЙ
─ Событие анализируется в другом месте
─ Недостаточно раскрытое событие
─ Символы перехода
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
ЛОГИЧЕСКИЕ СИМВОЛЫ
─ Логический элемент «И»
─ Логический элемент «ИЛИ»
─ Логический элемент «исключающее ИЛИ
─ Логический элемент «ЗАПРЕТ»
МОДУЛЬ «ДЕРЕВО ОТКАЗОВ»
МОДУЛЬ «ДЕРЕВО ОТКАЗОВ» ПОЗВОЛЯЕТ:
производить построение дерева отказов как в графическом, так
и в текстовом режимах;
оценивать вероятность возникновения аварии;
осуществлять поиск минимальных аварийных и проходных
сочетаний отказов и ошибок в системе для выделенных “верхних
событий”;
выявлять лимитирующие минимальные аварийные и
проходные сочетания, имеющие наибольшую вероятность
реализации;
определять значимость исходных событий;
 вычислять неопределенность;
 рассматривать и отбирать альтернативные решения для
снижения вероятности возникновения аварий.
МОДУЛЬ «ДЕРЕВО ОТКАЗОВ»
МОДУЛЬ «ДЕРЕВО ОТКАЗОВ»
МОДУЛЬ «ДЕРЕВО ОТКАЗОВ»
ПРОГРАММА ПОЗВОЛЯЕТ ИЗ
БИБЛИОТЕКИ МИНИМАЛЬНЫХ
АВАРИЙНЫХ СОЧЕТАНИЙ ВЫБИРАТЬ
ЛИМИТИРУЮЩЕЕ
МОДУЛЬ «ДЕРЕВО ОТКАЗОВ»
ЗНАЧИМОСТЬ
Вычисляется три значения вероятности верхнего
события
F(X) – вероятность верхнего события для установленных
значений исходных событий
F(1) - вероятность реализации верхнего события при
вероятности реализации исследуемого события Р= 1
F(0) - вероятность реализации верхнего события при
вероятности реализации исследуемого события Р= 0
МОДУЛЬ «ДЕРЕВО ОТКАЗОВ»
ЗНАЧИМОСТЬ
Значимость по Бирнбауму
B  P(1)  P(0)
Коэффициент уменьшения риска (RRR – Risk Reduction
Ratio)
RRR  P( X) / P(0)
Интервал уменьшения риска (RRI – Risk Reduction
Interval)
RIR  P(1) / P( X)
МОДЕЛИРОВАНИЕ ВОЗНИКНОВЕНИЯ
АВАРИЙ МЕТОДОМ «ДЕРЕВО ОТКАЗОВ»
Коэффициент увеличения риска (RIR – Risk Increase Ratio)
RRI  P( X)  P(0)
Интервал увеличения риска (RRI – Risk Increase Interval)
RII  P(1)  P( X)
Значимость по Фусселу-Веселу
FV  P( X)  P(0) P( X)
Критический коэффициент значимости (CIM -Criticality
Importance Measure
CIM  P(1)  P(0) P( A) / P( X)
МОДЕЛИРОВАНИЕ ВОЗНИКНОВЕНИЯ
АВАРИЙ МЕТОДОМ «ДЕРЕВО ОТКАЗОВ»
Разгерметизация
аппарата
(1.9552E-5)
6
Коррозионный
износ
(4.6287E-6)
(1.9552E-5)
ИЛИ
(4.6287E-6)
Контролиру емая
разгерметизация
(1.7558E-5)
Внешние
в оздейств ия
(1.9760E-6)
Взрыв или
загорание
в аппарате
(1.7624E-8)
1
2
3
И
(4.6287E-4)
1
ИЛИ
(1.7558E-5)
Ошибка при
контроле
(1.0000E-2)
И
(1.7214E-4)
Необнару жение
пропу сков
при ежесменном
осмотре
(8.5000E-1)
Отказ системы
контроля
загазов анности
(1.2000E-1)
ИЛИ
Потеря герметичности
разъемных или
у плотнительных
соединений
(1.4372E-4)
Потеря герметичности
за счет снижение
прочностных характеристик
металла
(2.8397E-5)
Нару шение
параметров
процесса
(3.0100E-8)
(1.4372E-4)
(2.8397E-5)
(3.0100E-8)
И
ИЛИ
ИЛИ
Коррозия
стенок обору дов ания
и его обв язки
(4.0100E-4)
Коррозия
св арных
шв ов
(6.1898E-5)
(4.0100E-4)
(6.1898E-5)
ИЛИ
И
(6.1898E-3)
(4.0000E-4)
Ошибки при
проектиров ании,
изготов лении,
эксплу атации
(9.9958E-7)
И
ИЛИ
Ошибка при
контроле
(1.0000E-2)
4
Ошибка контроля
(1.0000E-2)
Усталость
материала
(2.3768E-5)
5
Коррозионный
износ
(4.6287E-6)
6
Ув еличение
дав ления
Рр>Ркр
(1.0000E-10)
7
Ув еличение
температу ры
Тр>Ткр
(1.0000E-8)
8
Нару шение
у ров ня
(2.0000E-8)
17
Коррозия
металла
(4.0000E-2)
ЦКП
(1.0000E-2)
Нару шение
технологии
св арки
(3.0000E-3)
Неправ ильный
в ыбор материала
для св арки
(3.0000E-3)
18
19
9
Появ ление в
технологической
среде агрессив .
компонентов
(1.0000E-4)
Нару шение
режима:
Рр>Рпр Т>Тдоп
Y р>Y доп
(1.0000E-4)
Экспорт графических и текстовых результатов в отчеты в *doc формате.
МОДЕЛИРОВАНИЕ РАЗВИТИЯ АВАРИЙ
МЕТОДОМ «ДЕРЕВО СОБЫТИЙ»
ГРУППЫ СИСТЕМ
СДЕРЖИВАНИЯ
АВАРИЙ
МОДЕЛИРОВАНИЕ РАЗВИТИЯ АВАРИЙ
МЕТОДОМ «ДЕРЕВО СОБЫТИЙ»
ПОДГРУППЫ
СИСТЕМ
СДЕРЖИВАНИЯ
АВАРИЙ
МОДЕЛИРОВАНИЕ РАЗВИТИЯ АВАРИЙ
МЕТОДОМ «ДЕРЕВО СОБЫТИЙ»
Устанавливается
надежность и
эффективность
защитных средств
МОДЕЛИРОВАНИЕ РАЗВИТИЯ АВАРИЙ
МЕТОДОМ «ДЕРЕВО СОБЫТИЙ»
Определяется
вероятность
принятия
правильных решений
персоналом в
зависимости от
времени после
возникновения
аварийной ситуации
Устанавливается
логическая связь
между событиями
МОДЕЛИРОВАНИЕ РАЗВИТИЯ АВАРИЙ
МЕТОДОМ «ДЕРЕВО СОБЫТИЙ»
По результатам
анализа
защитных мер на
каждой стадии
развития аварии
определяется
полный набор
конечных
событий (условий
для аварийных
событий)
МОДЕЛИРОВАНИЕ РАЗВИТИЯ АВАРИЙ
МЕТОДОМ «ДЕРЕВО СОБЫТИЙ»
Определяются и
объединяются
события с
одинаковым
исходом и
отбрасываются
редкие события
Может
определяться
как условная,
так и
безусловная
вероятность
конечных
событий
МОДЕЛИРОВАНИЕ РАЗВИТИЯ АВАРИЙ.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЕРОЯТНОСТИ
АВАРИЙНЫХ СОБЫТИЙ
Время в течение которого
возможна реализация
аварийного процесса
используется для
определения вероятности
реализации этого
процесса
МОДЕЛИРОВАНИЕ РАЗВИТИЯ АВАРИЙ.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЕРОЯТНОСТИ
АВАРИЙНЫХ СОБЫТИЙ
Определяется
набор угроз
аварий для
сформированной
аварийной
ситуации и
вероятность их
реализации
Устанавливают
ся условия
формирования
аварийной
ситуации в
конечном
событии
МОДЕЛИРОВАНИЕ РАЗВИТИЯ АВАРИЙ.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЕРОЯТНОСТИ
АВАРИЙНЫХ СОБЫТИЙ
Для каждого
конечного события
определяются
условия и
вероятность
формирования
аварийных
событий
МОДЕЛИРОВАНИЕ РАЗВИТИЯ АВАРИЙ.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЕРОЯТНОСТИ
АВАРИЙНЫХ СОБЫТИЙ
ГРАФИЧЕСКИЙ РЕДАКТОР
Средства
графического
редактора позволяют
создавать
(импортировать и
экспортировать)
векторные и
растровые карты в 2х и 3-мерном формате,
а также присваивать
необходимые свойства
объектам и
осуществлять связь с
моделями
ГРАФИЧЕСКИЙ РЕДАКТОР
Главное меню и
Панель кнопок
Панель свойств
Панель инструментов
ГРАФИЧЕСКИЙ РЕДАКТОР
Настройки листа
Настройка
функции отмены
действий
Настройка
компаса
Настройка
масштаба
ПРОСМОТР РЕЗУЛЬТАТОВ
РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТОВ МОГУТ ПРЕДСТАВЛЯТЬСЯ В
ГРАФИЧЕСКОМ И ТЕКСТОВОМ ФОРМАТАХ И ДОСТУПНЫ
В ЛОКАЛЬНОЙ И ГЛОБАЛЬНОЙ СЕТЯХ.
ПРОСМОТР РЕЗУЛЬТАТОВ
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
логотип программы;
название файла результатов расчета;
регулировка прозрачности;
выбор отображаемых параметров;
максимум диапазона отображения;
минимум диапазона отображения;
максимум диапазона значений;
минимум диапазона отображения;
единицы измерения отображаемого
параметра;
10. шкала соответствия значений параметра и цвета;
11. численное значение параметра в точке;
12. кнопки восстановления начального значения;
13. координаты в точке;
14. карта с результатами расчета;
15. панель инструментов;
16. строка меню.
ПРОСМОТР РЕЗУЛЬТАТОВ
Отображение
границ зон
поражения.
Получение
графических
зависимостей
ФОРМИРОВАНИЕ АВАРИЙНОЙ СИТУАЦИИ
Выбор модели
расчета
МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЫБРОСА ГАЗА
Определение
интенсивности
истечения газа из
аварийного отверстия с
учетом условий
поступления потоков от
смежных объектов и
времени их перекрытия
МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЫБРОСА ЖИДКОСТИ
Программа
позволяет
определить
интенсивность
истечения жидкости
из аварийного
отверстия с учетом
геометрии аппарата
и высоты слоя
жидкости
МОДЕЛИРОВАНИЕ ИСПАРЕНИЯ
Возможен расчет количества мгновенно испарившегося
сжиженного газа или перегретой жидкости для
многокомпонентных смесей
МОДЕЛИРОВАНИЕ ИСПАРЕНИЯ
Определяются условия испарения жидкости с поверхности пролива
МОДЕЛИРОВАНИЕ ИСПАРЕНИЯ
Определяется изменение интенсивности
испарения пролива во времени.
МОДЕЛИРОВАНИЕ ИСПАРЕНИЯ
Могут быть
получены
графики всех
необходимых
зависимостей
ФОРМИРОВАНИЕ ВЗРЫВООПАСНОГО
ОБЛАКА
Определяется
масса газа топлива
между верхним и
нижним пределами
распространения
пламени и режимы
сгорания
РАЗЛЕТ ОСКОЛКОВ
Определяется
траектория полета
осколков,
вероятность
попадания осколка
в объекты и
вероятность
пробития.
МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЗРЫВОВ
Расчет параметров ударных
волн с учетом вида и
условий взрыва
МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЗРЫВОВ
Последствия взрыва
отображаются на
карте и
представляются в
текстовом отчете
МОДЕЛИРОВАНИЕ ПОЖАРОВ
Расчет последствий пожара с
использованием
эмпирических зависимостей
Определяются
тепловые нагрузки и
условия воспламенения
различных материалов
под их воздействием
МОДЕЛИРОВАНИЕ ПОЖАРОВ
Модели трехмерного
пожара позволяют
получить значение полей
тепловых нагрузок с
учетом высоты пламени
и величины среднего по
поверхностности
теплового потока для
пожаров пролива
произвольной формы.
При этом учитываются
«тени» от зданий и
рассчитываются
вероятные степени
поражений по путям
эвакуации.
МОДЕЛИРОВАНИЕ РАССЕЯНИЯ
ТОКСИЧНЫХ И ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ
Расчетный модуль
позволяет вычислить
изменение концентрации
опасных веществ
в пространстве и
времени с учетом
условий выброса,
а также степень
устойчивости
атмосферы, влияние
ветра, вида застройки,
типа местности,
определить степень
поражения людей при их
эвакуации, начиная с
момента оповещения.
МОДЕЛИРОВАНИЕ РАССЕЯНИЯ
ТОКСИЧНЫХ И ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ
Полученные
графические данные
позволяют определить
географические
параметры зон
заражений, а
текстовые отчеты
содержат сведения о
динамике рассеяния,
количестве людей,
подвергнутых
опасности отравления.
РАСЧЕТ ПОЛЕЙ ТЕРРИТОРИАЛЬНОГО
РИСКА
Данные о территориальном риске позволяют определить
индивидуальный и социальный риск для выделенных регионов.
ИНТЕГРАЛЬНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ РИСКА
ИНДИВИДУАЛЬНЫЙ РИСК ДЛЯ ВЫДЕЛЕННЫХ РЕГИОНОВ
КОЛЛЕКТИВНЫЙ РИСК (ОЖИДАЕМОЕ ЧИСЛО ПОГИБШИХ)
F-N КРИВЫЕ И СОЦИАЛЬНЫЙ РИСК
ИНТЕГРАЛЬНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ РИСКА
МОДУЛЬ «РЕДАКТОР»
Модуль "Редактор" предназначен для введения
метрических графических данных
для модулей «CFAST» и «Эвакуация». Позволяет легко
"конструировать" здание,
комнаты, лестницы и пролеты, задавать двери и проемы
МОДУЛЬ «CFAST»
Для определения временных характеристик
пространственного распределения поражающих
факторов пожаров используется модель,
основанная на разработанной в Национальном
институтом стандартов и технологии США в
международной кооперации с научноисследовательскими организациями США,
Канады и Финляндии двухзонной модели расчета
тепломассопереноса при пожаре.
МОДУЛЬ «CFAST»
Модуль "CFAST" позволяет
моделировать процессы возникновения и
развития пожара в зданиях с учетом
множественных источников зажигания,
нестационарного процесса горения,
распространения негативных факторов
пожара, возможностей сигнализации и
средств пожаротушения, отображать и
анализировать пожар. В результате
моделирования готовится информация
для оценки показателей пожарного риска
здания.
МОДУЛЬ «ЭВАКУАЦИЯ»
Позволяет моделировать
и отображать процесс
эвакуации людей из
здания к доступным
выходам по открытым
путям эвакуации с
учетом реальных
метрических
характеристик здания,
изменения плотностей
потоков людей и
движения в различном
пространстве
МОДУЛЬ «ЭВАКУАЦИЯ»
Моделирование
движения людей к
путям эвакуации
позволяет получить
данные для анализа
и принятия
решений
относительно
достаточности и
эффективности
путей эвакуации
МОДУЛЬ «РИСК»
В результате расчета динамических показателей
эвакуации людей определяется возможность их
поражения в процессе эвакуации опасными факторами
пожара. Эти данные используются модулем «риск» для
итогового определения количественных показателей
риска.
Применение данной информационной технологии
позволяет осуществлять: поиск оптимальных путей
эвакуации, принятие решений относительно надежности
и эффективности средств пожаротушения, планирование
защитных мероприятий и определять динамические
характеристики возможных возгораний.
МОДУЛЬ «РИСК»
При помощи данного модуля на
основе предварительно
проведенного анализа
опасности, определения
вероятностей возникновения
пожаров в здании, расчетов
динамических параметров
пожаров и процесса эвакуации
людей, рассчитываются:
индивидуальный и социальный
риск, возможное и ожидаемое
число пораженных