автореферат диссертации по безопасности жизнедеятельности человека, 05.26.03, диссертация на тему:Разработка основ анализа опасностей промышленных систем "человек-машина-среда" на базе четких и нечетких множеств

На правах рукописи

Переездчиков Игорь Васильевич

УДК 614.8

РАЗРАБОТКА ОСНОВ АНАЛИЗА ОПАСНОСТЕЙ ПРОМЫШЛЕННЫХ СИСТЕМ «ЧЕЛОВЕК-МАШИНА-СРЕДА» НА БАЗЕ ЧЕТКИХ И НЕЧЕТКИХ МНОЖЕСТВ

Специальность 05.26.03- Пожарная и промышленная безопасность

(в машиностроении)

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва - 2005

Работа выполнена в Московском государственном техническом университете им. Н.Э. Баумана

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Н.А. Северцев

доктор технических наук, профессор Б.Н. Нюнин

доктор технических наук, профессор В.Н. Охитин

Ведущая организация: И МАШ РАН, г. Москва

Защита диссертации состоится «16» ноября 2005 года в 1430 час на заседании диссертационного совета Д.212.141.16 при Московском государственном техническом университете им. Н.Э. Баумана по адресу: 105005, Москва, Лефортовская наб., д.1, корпус факультета «Энергомашиностроение».

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГТУ им. Н.Э. Баумана.

Ваш отзыв на автореферат в 2 экз., заверенных печатью учреждения, просим направлять по адресу: 105005. г. Москва, 2-ая Бауманская д.5, Ученому секретарю диссертационного Совета Д.212.141.16.

Желающие присутствовать на защите должны заблаговременно известить совет письмами заинтересованных организаций на имя председателя Совета.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д.212.141.16 ^

Автореферат разослан «2?» сентября 2005 г.

кандидат технических наук

1ЬЬ7414

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В последние столетия масштабные технические катастрофы стали значительными, при этом можно так же говорить об интенсификации по силе и частоте природных явлений. Ущерб от техногенных аварий становится сопоставимым с ущербом от природных катаклизм и региональных конфликтов, что становится явным препятствием для развития экономики России. Решить проблему безопасности существующими методами не удается. Поэтому при анализе опасностей современных технических систем наряду с традиционными подходами должны применяться новые подходы и новые критерии безопасности.

Цель работы: разработка и систематизация теоретических основ анализа опасностей промышленных систем «человек - машина - среда» (СЧМС) на базе четких и нечетких множеств и создание методологии анализа опасностей на базе отечественного и зарубежного опыта.

Идея работы. Традиционные основы анализа опасностей, позволяющего прогнозировать и предотвращать аварии, несчастные случаи, катастрофы, развиваясь на основе теории вероятности, остаются эффективным инструментом при анализе хорошо структурированных механических систем. Однако на верхнем уровне сложности современных технических систем и систем, в которых поведение человека играет важную роль, применение теории нечетких множеств может иметь определенные преимущества.

Основные задачи работы. В качестве основных задач ставятся:

1. Разработка идеализированной модели системы «человек- машина-среда», органически включающей в себя человеческий фактор, разработка структурного и функционального блоков анализа и управления опасностями;

2. Разработка теоретической модели обобщенного защитного устройства;

3. Систематизация и разработка основных качественных и количественных методов анализа опасностей на базе аппарата четкой логики и создание алгоритмов анализа;

4. Разработка на базе нечеткой логики математической модели СЧМС, компьютерное исследование модели и разработка методики лингвистической оценки риска;

5. Разработка метода ранжирования систем компонента "машина" по классам опасности на базе нечетких множеств;

6. Разработка критериев и методики ранжирования СЧМС по видам опасных факторов на базе нечетких множеств;

7. Исследование опасности стенда испытаний модельного жидкостного ракетного двигателя на основе разработанной методологии.

Методы исследований. В работе использованы: системный подход, компьютерное исследование, теория алгебры высказываний и событий, теория вероятности, уравнения механики жидких сред, теория функции комплексной переменной, импедансный подход, теория нечетких множеств и нечеткая логика.

Обоснованность и достоверность научных результатов обеспечиваются корректностью постановки теоретических задач, принятыми допущениями, использованием современного математического аппарата, сравнением теоретических результатов с существующими реалиями. Научная новизна.

1 Разработана общая концепция анализа опасностей на базе четких и нечетких множеств.

2 Предложена идеализированная модель СЧМС, структурные и функциональные блоки.

3 Разработана теоретическая модель обобщенного защитного устройства, выделены принципы защиты.

4 На базе четких множеств систематизированы и разработаны основные качественные и количественные методы анализа, включая инструментарий исследований.

5 Применительно к компоненту «среда» получено решение комплексной задачи аварийного сброса нестационарными источниками нестабильных сточных вод в водоемы.

6 Дано обоснование необходимости и возможности применения теории нечетких множеств, как одного из направлений развития анализа опасностей.

7 На базе нечетких множеств разработаны:

- математическая модель нечеткой СЧМС;

- методика лингвистического анализа риска;

- методика определения классов опасности компонента «машина»;

- критерии и методика ранжирования СЧМС по видам опасных факторов.

Практическая ценность исследований. Разработанные теоретические и методологические основы анализа опасностей позволяют:

- прогнозировать опасности простых и сложных технических систем, используя созданные и систематизированные методики;

- управлять опасностями на качественно новом уровне за счет научно обоснованной структуры и выделенных в СЧМС элементов;

- проводить в условиях сильной неопределенности ранжирование систем компонента «машина» по классам опасности;

- ранжировать все виды СЧМС по критериям опасности и соответствию нормативной документации.

Внедрение результатов работы. Работа выполнялась, в частности, как составная часть:

- федеральной целевой программы «Безопасность населения и народнохозяйственных объектов с учетом риска возникновения природных и техногенных катастроф» по проекту 5.2. «Основы реализации государственной и международной политики в области безопасности»;

- программы сотрудничества Минобразования и Минобороны «Научно-инновационное сотрудничество» по разделу б «Создание перспективных летательных аппаратов, импульсных комплексов, роботизированных установок, перспективных конструкторских специальных и топливных материалов и технологий их получения»;

Результаты работы на базе нечетких множеств использованы при проектирования стенда испытаний модельного жидкостного ракетного двигателя, разработанного Научно-исследовательским институтом энергетического машиностроения МГТУ им. Н.Э. Баумана.

Общее содержание работы явилось основой для разработки автором учебной программы дисциплины «Надежность технических систем и техногенный риск», которая используется в настоящее время при подготовки дипломированных специалистов по направлению 656500-«Безопасность жизнедеятельности».

Личный вклад автора. Все результаты, вошедшие в диссертационную работу, были получены лично автором либо при его непосредственном участии.

Публикации. По теме диссертации опубликовано более 30 научных работ. Содержание работы изложено в учебниках, справочниках, учебных пособиях и в 9 научно-исследовательских отчетах, выполненных по госбюджетной тематике.

Апробация работы. Результаты работы докладывались на:

- 5-ой международной научно-технической конференции - «Некоторые аспекты управления опасностями системы «человек-машина-среда», Севастополь, 1997;

- 5-ой международной научно-технической конференции «Двигатель 97» - «Модель обобщенного защитного устройства на примере глушителя шума», Москва, 1997;

- 3-ей Всероссийской научно-технической конференции; Теплофизика процессов горения и охрана окружающей среды- «Модель обобщенного защитного устройства», Рыбинск, 1997;

- V, VI Всероссийских научно-технических конференциях: Теплофизика процессов горения и охрана окружающей среды-« Исследование опасностей стенда испытаний жидкостного ракетного двигателя на базе нечетких множеств», Рыбинск, 2004-11-2;

- 3-ем Всероссийском совещании заведующих кафедрами вузов по вопросам образования в области безопасности жизнедеятельности и защиты окружающей среды - «Методология анализа опасностей на базе четких и нечетких множеств», Москва, 2005;

- на Международном симпозиуме «Образование через науку»- «Комплексный расчет аварийного сброса нестабильных сточных вод в водоемы», Москва,2005;

- на Международном симпозиуме «Образование через науку»- «Методология анализа опасностей промышленных систем «человек- машина- среда» на базе теории четких и нечетких множеств», Москва,2005.

Структура и объем диссертации. Диссертация объемом 323 страниц состоит из введения, шести глав, заключения, списка использованной литературы из 167 наименований и включает 69 таблиц.

На защиту выносится: 1 Методология анализа опасностей на базе теории четких и нечетких множеств;

2. Базовая терминология анализа опасностей;

3. Идеализированная модель СЧМС, функциональные и структурные блоки модели;

4. Теоретическая модель обобщенного защитного устройства и принципы защиты;

5. Названия, содержание, алгоритмы методов качественного анализа опасностей;

6 Модель количественного анализа опасностей на базе четких множеств и методика ранжирования внешних опасностей методом иерархий;

7. Решение задачи аварийного сброса нестабильных сточных вод в водоёмы и определение полей концентраций в нестационарных условиях;

8. Математическая модель СЧМС на базе нечетких множеств;

9. Методика анализа риска на базе нечеткой логики;

10. Методика определения классов опасности систем компонента «машина» на базе нечетких множеств;

11. Критерии и методика ранжирования СЧМС по видам опасностей на базе нечетких множеств

12. Анализ опасностей стенда испытаний модельного жидкостного ракетного двигателя на базе нечетких множеств.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы. Отмечено, что ИМАШ РАН предложил концепцию Государственной научно-технической программы по безопасности. Эта программа включает, в частности, разработку теории безопасности как научной основы предотвращения техногенных аварий и катастроф и развитие новых методов и критериев прогнозирования и оценки опасностей. Важным моментом является также подготовка специалистов по направлению безопасности

жизнедеятельности. Выделены комплексное исследование безопасности, которое выполняется в стране при научном руководстве чл.-корр. РАН Махутова Н А., и научно - образовательный вклад заслуженного деятеля науки Белова C.B. в становление и развитие безопасности жизнедеятельности.

В первой главе «Состояние вопроса и задачи исследования» рассматриваются предназначение анализа опасностей, модели объекта исследований, проблемы анализа опасностей на основе теории надежности, возможность применения теории нечетких множеств, а также определяются цель и задачи исследования.

Во второй главе «Разработка моделей и структурных элементов анализа опасностей системы «человек- машина-среда» на базе четких и нечетких множеств» представлена основная терминология, изложен математический инструментарий анализа опасностей на базе четких множеств, предложены идеализированная модель СЧМС, её структурный и функциональный блоки, теоретическая модель обобщенного защитного устройства, выделен структурный блок и алгоритм анализа опасностей.

В работе, в частности, используются следующие определения: несчастный случай - чепе, заключающееся в повреждении организма человека; авария - чепе, заключающееся в повреждении элементов СЧМС (конструкционных, структурных, функциональных), изменяющих иерархию целей или затрагивающих целевую функцию, повреждении среды внутри конфигурации или окружающей природной среды за конфигурацией СЧМС. Несчастные случаи, аварии и катастрофы образуют группу н-чепе, при этом понятие опасности разбито на следующие формулировки: опасность - возможность н-чепе и тех чепе, которые к нему ведут, источник опасности - явление, откуда может проистекать опасность, повреждающий фактор - явление причиняющее повреждение.

Модель системы «человек-машина- среда». Среда обитания представлена в работе в виде пары {W,Z), где W- непустое множество элементов, a Z - множество событий или состояний, происходящих на W. Биосфера В , состоящая из таких объектов как атмосфера, гидросфера, литосфера, включается в W, также как объекты техносферы Т Взаимодействие компонентов СЧМС описывается множеством ZM событий, содержащихся в Z. В общем случае СЧМС имеет пространственно -временную конфигурацию. За границей конфигурации СЧМС находится пространство, которое интерпретируется в работе, как окружающая среда.

На рис. 1 представлено схематическое изображение структурного блока СЧМС. Компоненту «человек» отданы функции системы управления и, в частности, СУО - системы управления опасностями.

ЧЕЛОВЕК

ЦЕПЬ

X

УПРАВЛЯЮЩИЕ ДЕЙСТВИЯ

ВЫБОР РЕШЕНИЯ

У

ПРОГРАММА УПРАВЛЕНИЯ ОПАСНОСТЯМИ

ПОЛИТИКА

ТРЕБОВАНИЯ

ОРГСИСТЕМА

РЕСУРСЫ

ПРОФИЛАКТИКА

РЕАГИРОВАНИЕ

ВОССТАНОВЛЕНИЕ

ИНФОРМАЦИЯ

МАШИНА

СРЕДА

Техническая Социальная Производственная

РЕЗУЛЬТАТ

ИНФОРМАЦИОННАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ОПАСНОСТЯМИ

ПРИНЯТИЕ РЕШЕНИЯ

Проблема Критерии Решения

ОБРАБОТКА ИНФОРМАЦИИ

Сравнение с ПУО Анализ опасностей Ранжирование

СБОР ИНФОРМАЦИИ

Отклонения

Отказы

Чепе

Законы Стандарты Правила Инструкции

БЗ

РЕЖИМ РАБОТЫ

Профилактика Реагирование

4А

БД

Вероятности Коэффициенты

Рис. 1

На рис. 2 представлено схематическое изображение функционального блока СЧМС.

Режим работы СУО зависит от типов чепе, происходящих в СЧМС. При режимных чепе СЧМС функционирует штатно и работа СУО не выходит за рамки РПиГ, при этом обеспечивается высокая защищенность компонентов СЧМС. При проектных и запроектных чепе СЧМС функционирует за пределами штатного режима; СУО работает в режиме реагирования и восстановления, при этом, если имеют место проектные чепе, то исполняются некоторые элементы РР и РВ, а при запроектных чепе- практически все элементы, заложенные в эти подсистемы и, в частности, необходимый комплекс восстановительных работ (рис. 2)

ШТАТНЫЙ РЕЖИМ РАБОТЫ СЧМС

РАБОТА СУО В

РПиГ

ВЫПОЛНЕНИЕ ПУО

+

Обработка информации

Анализ опасностей

Оценка состояния СЧМС

чэ

РАБОТА СУО В РР

ВЫПОЛНЕНИЕ ПУО

Оповещение об опасности Аварийная остановка Спасательные работы Эвакуация

Медицинская помощь Обработка информации Оценка состояния СЧМС

О

ВЫПОЛНЕНИЕ ПУО

Расследование причин Работа по обратным связям: -изменение ПУО -изменение конструкции Обработка информации Оценка ущерба Оценка состояния СЧМС

НЕТ

ОБОЗНАЧЕНИЯ: СУО- система управления опасностями, РПиГ- режим профилактики и готовности, ПУО- программа управления опасностями,РР- режим реагирования,РВ-режим восстановления.

Рис. 2

Компонент «среда» может пребывать в неповрежденном состоянии, принятом за нормативное состояние, или может пребывать в течение определенного времени в состоянии повреждения.

Степень повреж- ^ 1

дения среды в работе _

характеризуется уров- Уровень

нями величин в децибе- риска

лах: уровнем интенсив- Условия летальных

ности звука, уровнем исходов,

виброскорости, уровнем —--й-

. Мужчины в возрастных группах,

экспозиционнои дозы, у 0 19лнет 1892

уровнем риска, уровнем 20..49лет 20

концентрации и т.д. Не- _50. 80__26.23

которые уровни риска Профессиональная деятель-

летального исхода, вы- ность:

раженные в децибелах, рабочий промышленности 20.79

£ верхолаз 29.29

будут выглядеть так, как экирпаж гражданского самолета 23.01

показано в табл.1. летчик-испытатель 30.79

Модель обобщенного экипаж военного самолета 33.98

защитного устрой- спортсмен____16.02

ства. Если из общего Угольная промышленность1' 17.6

потока IV субстанции, Транспорт--17,6-

поступающей к защит- Строительство--

' -_ 71,,. Металлургия _ 11.28

ному устройству (ЗУ), Электронная промышленность Т85-

часть отражается, Химическая промышленность 7 6

часть У/а поглощается, 11 Здесь и ниже в таблице принято, что рабо-и часть ШТ проходит чий работает по 40 часов в неделю и 1920

* г часов в году._

сквозь ЗУ (рис 3), то ЗУ -

может быть охарактеризовано следующими субстанциональными коэффициентами: коэффициентом отражения = коэффициентом поглощения а = УУа1УУ, коэффициентом передачи т = 1¥Т / IV. Очевидно, что выполняется равенство

ач- а + г = 1

Это равенство позволяет выделить следующие принципы защиты:

- принцип, при котором коэффициент к: -> 1, защита осуществляется за счет отражательной способности ЗУ;

- принцип, при котором коэффициент а -> 1, защита осуществляется за счет поглощающей способности ЗУ;

- принцип, при котором коэффициент г -> 1, защита осуществляется за счет свойств прозрачности защитного устройства.

На практике перечисленные принципы комбинируют, получая различные методы защиты, среди которых наибольшее распространение получили методы защиты изоляцией и поглощением (рис.3).

Таблица 1

Уровень

риска

Условия летальных

исходов,

дБ

Мужчины в возрастных группах.

0...19 лет 18.92

20..49 лет 20

50. 80 26.23

Профессиональная деятель-

ность:

рабочий промышленности 20.79

верхолаз 29.29

экипаж гражданского самолета 23.01

летчик-испытатель 30.79

экипаж военного самолета 33.98

спортсмен 16.02

Угольная промышленность1' 17.6

Транспорт 17.6

Строительство 15.84

Металлургия 11.28

Электронная промышленность 8.85

Химическая промышленность 76

11 Здесь и ниже в таблице принято, что рабо-

чий работает по 40 часов в неделю и 1920

часов в году.

Методы изоляции используют тогда, когда источник и приемник субстанции, являющийся одновременно объектом защиты, располагаются с разных сторон от ЗУ.

СХЕМА-МОДЕЛЬ ЗАЩИТНОГО УСТРОЙСТВА

Линейный размер 1

__I_^

¡Временной отрезок! !,—£—;

Обозначения:

К - коэффициент отражения; Ж (0)- параметр на входе;

а = !Га\ Ш коэффициент поглощения; IV (/)- параметр на выходе;

т = РГТ\РГ - коэффициент передачи;

МЕТОДЫ ЗАЩИТЫ

Схемы защиты методами изоляции Схемы защиты методами поглощения

Рис. 3

В основе этих методов лежит уменьшение прозрачности среды между источником и приемником, т. е. выполнения условия г-»0, При этом можно выделить два основных метода изоляции: метод, при котором уменьшение прозрачности среды достигается за счет поглощения субстанции ЗУ (т.е. условие т -> 0 обеспечивается условием а-И), и метод, при котором уменьшение прозрачности среды достигается за счет высокой отражательной способности ЗУ (т.е. условие г -> 0 обеспечивается условием к 1).

В основе методов поглощения лежит принцип увеличения потока субстанции, прошедшей в ЗУ, т.е. достижения условия v={a + т)-+\. Принципиально можно различать как бы два вида поглощения субстанции ЗУ: поглощение субстанции самим ЗУ за счет ее отбора в той или иной форме (характеризуется коэффициентом а, рис 3) и поглощение субстанции в связи с большой прозрачностью ЗУ (характеризуется коэффициентом г). Так как при у -» 1 коэффициент лг -» 0, то методы поглощения используют для уменьшения отраженного потока субстанции; при этом источник и приемник субстанции часто находятся с одной стороны от ЗУ.

При рассмотрении гармонических процессов наряду с энергетическими характеристиками используют амплитудные и наряду с коэффициентом а используют коэффициент потерь, который характеризует количество энергии, рассеянной ЗУ:

т1 = \У81ае = Е812к8, где и средние за период колебаний Т соответственно мощность потерь и рассеянная за тоже время энергия; ю -круговая частота; е- энергия, запасенная системой.

В большинстве случаев качественная оценка степени реализации целей защиты может осуществляться двумя способами:

1) определяют коэффициент защиты % в виде отношения:

поток субстанции в данной точке при отсутствии ЗУ

К^у —-;-

поток субстанции в данной точке при наличии ЗУ

2) определяют коэффициент защиты к¡у в виде отношения:

поток субстанции на входе в ЗУ

куу =-

поток субстанции на выходе из ЗУ

Введено понятие эффективности защиты:

е = 101

При решении практических задач обычно можно принять % = 1/г, и качественная оценка степени реализации целей защиты может бьггь выражена формулами:

е — 101е(1/г) в децибелах, <? = 100(1-г) в процентах.

На практике при оценке эффективности работы ЗУ иногда используют понятие К.П.Д.:

К-УГХ Цгт

п =-- = 1---

IV IV

При защите от энергетического воздействия в этой формуле ¡V и 1Уа соответственно потоки энергаи на входе и выходе из ЗУ. Применяя формулу - энергия Е = тс2, где /пи с соответственно масса вещества и скорость света, приходим к соотношению

М-МТ , М.

п =-- - 1---,

М М

в котором М и Мх - потоки вещества на входе и выходе из ЗУ, при этом очевидны соотношения: = ,дт/д1 = М ,с = соги1. Если объемные расходы на входе и выходе из ЗУ не сильно отличаются, то из последнего выражения имеем формулу для расчета эффективности очистки, выраженную через соответствующие концентрации примеси на входе и выходе из ЗУ:

с - сг сТ

п =-- = 1—-

с с

Математическое описание работы обобщенного ЗУ можно построить на базе дифференциальных уравнений вида

dQi / Л = Л (0!, б2.....) ; / = 1,2,...,« ,

где Qi - количественная характеристика / -ого элемента ЗУ. После разложения в ряды Тейлора общее решение этой системы уравнений будет иметь вид (/ = 1,2,...,«);

= 2/1 ехр(А] /) + б* 2 ех{КЯ2 0 + ■•• + б/ л ехр(Я„ 0 + 6,11 ехр^/Ц /) + ... где Л,- корни характеристического уравнения.

Сохраняя в этом выражении только первый член разложения функции Авг) в РЯД Тейлора, имеем решение

гя0т/£ = ехр(V) ■ где О равно 0Г (/) при / = 0.

В работе показано, что предложенная модель обобщенного защитного устройства применима как к системам защиты от энергетических воздействий, так и к устройствам очистки (циклонам, фильтрам, скрубберам и т.д.). В частности, для энергетических источников при защите методами изоляции эффективность можно выразить следующими формулами:

Вибрации: е = Шё

Звуковое поле: е = 10 ^

т/2 + ~ ^ -Ш^ + т/2) [соз2 к*И + 0,5(2^2 +гп )зт2 к,к]\

Электромагнитное поле: е = 20 [ сЬ + 0,5 (+г)2 )эЬ¿./г]|

Ионизирующие у - излучения: е= 4346И - В(8И,е,г) Лазерное излучение: е = ЮЛ,

где то, 77-соответственно собственная частота вибросистемы и коэффициент потерь; к*,5 и А- комплексный коэффициент распространения волны в среде, коэффициент затухания и толщина ЗУ; е и г-энергия у- квантов и атомный номер защитной среды; 5(°)- функция рассеянного излучения; Б - оптическая плотность светофильтра. Введенное понятие эффективности позволяет однообразно оценивать выполненные на объектах защитные мероприятия и в виде векторных

компонент суммировать итог. Алгоритм анализа СЧМС. Кроме уровней (У) и компонентов (К) в СЧМС целесообразно выделить отдельные стадии жизненного цикла (С). Для простоты можно ограничиться следующими из них: стадия проектирования, когда определяются задачи, формируются требования, рассчитываются параметры, разрабатываются чертежи; стадия создания, когда в процессе изготовления или производства концепция и конструкция начинают воплощаться в жизнь; стадия эксплуатации, когда СЧМС осуществляет возложенные на нее рабочие функции и затем ликвидируется. Таким образом, можно получить структурный блок анализа опасностей СЧМС, изображенный на рис. 4 (В- высший, Н- низший уровни).

Согласно предложенному в работе алгоритму анализ СЧМС проводится покомпонентно, при этом имеется в виду, что в соответствии с принципом иерархичности компонентами СЧМС могут быть компоненты "машина", являющиеся по своей сути более простыми комплексами СЧМС. Каждый компонент анализируется как с точки зрения его структуры, так и выполняемого им процесса, которые должны отвечать определенным требованиям безопасности, заложенным, в частности, в стандартах, правилах, инструкциях и т д. Для очень простых компонентов может оказаться, что такое предварительное исследование достаточно: компонент удовлетворяет нормам и не требует более детального исследования. Тем не менее, в процессе анализа всегда можно обнаружить более сильные и более слабые стороны анализируемого компонента. Поэтому алгоритм концентрирует внимание на тщательном рассмотрении слабых мест, их устранении или на организационных мероприятиях, уменьшающих уровень последствий в случае возможных обстоятельств. В том случае, когда после предварительного анализа

структуры и процесса становится ясной необходимость более детального исследования, то выявление опасностей осуществляется сперва качественными, затем количественными методами. Выбор того или иного качественного метода диктуется характеристиками и предназначением самого компонента, а также опытом исследователя и его знанием методов. Количественный анализ опасностей в первую очередь зависит от имеющейся в распоряжении исследователя информации. Если база данных о вероятностях чепе достаточна, то предпочтение следует отдать анализу на базе четких множеств, который завершается классическим расчетом риска и его интерпретацией. Для сложных систем, характеризующихся неопределенностью вследствие, например, наличия человеческого фактора или недостатка данных, анализ риска и ранжирование могут быть проведены на основе нечетких множеств

Отметим также, что алгоритм требует, чтобы качественный и количественный анализы опасностей заканчивались также как и предварительный, т.е. анализом слабых мест. Если устранение слабых мест в рамках данной СЧМС невозможно, то следует внести необходимые изменения в конструкцию или процесс. После любых изменений в конструкции, монтаже, технологии, процессе и т.д. анализ опасностей СЧМС начинается заново.

В третьей главе «Разработка и систематизация методов качественного анализа опасностей» предложены название и содержание основных методов анализа в виде: предварительный анализ опасностей (ПАО), анализ последствий отказов (АПО), анализ опасностей деревом причин потенциального чепе (АОДП), анализ опасностей деревом последствий потенциального чепе (АОДПО), анализ опасностей методом потенциальных отклонений (АОМПО), анализ ошибок персонала (АОП), причинно- следственный анализ (ПСА), экспертиза СЧМС. Созданные алгоритмы анализа и примеры доведены до уровня практического применения

В четвертой главе «Разработка и систематизация методов количественного анализа опасностей на базе четких множеств и детерминированного подхода» рассматриваются математическая модель компонента «машина» и техника вычисления функции опасности, поврежденное состояние компонента «среда» и предлагается решение задачи аварийного сброса нестационарными источниками нестабильных сточных вод в водоёмы. Рассматривается также, отнесенное к компоненту «человек», ранжирование опасностей на базе вероятностного подхода и метода иерархий.

Состояние компонента «машина» в работе описывается: вектором системы Q= (öi, 02' •••- Qn); вектором индикаторов чепе £* = (£} ,£2 , .., £„); логической функцией системы; Е = Fe(Ei, Е2, ... ,ЕП)\ инди-

каторной функцией системы £ = .....функцией опасности

Р= Р2.....Рп)•

В работе изложен подробный инструментарий вычисления функции опасности.

Состояние компонента «среда». Для определения уровня концентрации примеси, содержащейся в атмосфере или в водоёме, рассмотрены оба подхода к описанию поведения примеси в турбулентной среде: вероятностное и временное осреднение полей концентраций. Рассмотрено повреждение среды аварийными выбросами, существенными характеристиками которых являются стационарность или не стационарность источника и временной интервал.

Решалась задача аварийного сброса сточных вод в водоёмы. Учитывалось, что перед сбросом сточные воды могут быть помещены в ёмкость - отстойник, где подвергаются необратимой реакции разложения вида А-+В. Для ёмкости объёмом V, в которую сбрасываются аварийные сточные воды с объемным расходом при концентрации компонента с0, и из которой они вытекают, имея расход q, получено решение в виде

с\Х,Г,2)=

1 (1 -е-^) если 0<Х<1

Г Г

1

у+г

Ьг4 ' у+г] [У* ' У +

если ИХ йХ0

Аг+Пх-хо)еслиХо<х<Х[

ч.

Здесь с'-—, Х = —У=— , при Х0 прекращается процесс

со У чо яо подачи вод в ёмкость, а при Х± заканчивается процесс истечения, к-константа скорости необратимой реакции первого порядка. Поля концентраций определялись на базе уравнения

О

где функция влияния точечного источника, выбрасывающего вещество в плоский слой 0 < г < Л, -<я<х,у<+<я, может быть записана в виде:

и

ехр

4 К1

1 00 -+ £ ехр

1 п=0

'

пл:-

ч Ъ /

С пяг\ ( пяС\

Чтгтлп

Компонент «человек». При вероятностном подходе ранжирование рисков можно провести в зависимости от тяжести повреждения и частоты потенциального чепе (табл. 2).

Таблица 2

Характеристика и класс частоты чепе Категория и тяжесть повреждения

Катастрофическое (1) Критическое (2) Ощутимое (3) Пренебре-жимое (4)

Частое (А) 1А 2А ЗА 4А

Вероятное (В) 1В 2В ЗВ 4В

Возможное (С) 1С 2С ЗС 4С

Допустимое (О) 10 20 30 40

Нулевое (Е) 1Е 2Е ЗЕ 4Е

Классификация риска: 1А, 1В, 1С, 2А, 2В, ЗА 10, 2С, 20, ЗВ, ЗС 1Е, 2Е, 30, ЗЕ, 4А, 4В 4С, 40, 4Е Ранжирование риска: Неприемлем Нежелателен Допустим с пересмотром Допустим

Если в результате анализа опасностей чепе отнесено по тяжести потенциального повреждения к категории 1 (катастрофическое), а частота чепе классифицирована классом А (частое), то усилия должны быть сосредоточены на устранении опасности конструкторскими мерами. Если потенциальное чепе имеет категорию 1 тяжести повреждения , то класс частоты должен бьпгь Е, а при классе частоты А должна быть категория тяжести 4, тогда величина риска не будет большой.

Для решения некоторых задач, связанных с ранжированием опасностей, может бьггь применен с небольшими изменениями метод анализа иерархий. Если имеется множество явлений Л = {ф ,Д2

(например, источников опасностей, объектов СЧМС), то значимость явлений Я; и Rj можно оценить числами VI и V] и представить в виде

элемента a¡j=vi|vj матрицы А {1,]=\,п). Если А -тензор 2-ого ранга,

/-тензорная единица, а V-вектор в и- мерном пространстве, то

(А-п/) у = 0 , т.е. вектор значимости у является собственным вектором матрицы А с собственным значением п.

В работе рассмотрены внешние воздействия, которые являются источниками опасности в том смысле, что могут приводить к повреждениям классифицируемым как н-чепе. Степень повреждения СЧМС будет зависеть от уровня внешнего воздействия. Однако при одном и том же уровне внешнего воздействия степень повреждения СЧМС будет определяться ее уязвимостью.

В пятой главе «гРазработка методов анализа опасностей на базе нечетких множеств» разрабатываются на базе нечетких множеств: математическая модель нечеткой СЧМС, методика лингвистического анализа риска на базе нечеткой логики, методика определения классов опасности систем компонента «машина» и методика классификации опасностей и ранжирования СЧМС.

В качестве теоретической основы для создания моделей нечеткой СЧМС взято нечеткое условное высказывание «если х есть Р, то у есть £>, иначе у есть 5» , где х , у - имена объектов; Р , 0 , .!> - нечеткие понятия, которые с помощью функции принадлежности ц (рис. 5) можно записать в виде

/>= \мР(.х)1х-,<2= \^<2{у)1у,Я= \MsiyVy х у г

Имеется несколько альтернатив для перевода высказывания в нечеткое отношение Л;

1. Арифметическое правило или правило Лукашевича

* = (/»-*б)п(>-»£) = ¡{\л[1-мр(х) + мв(У)] Д [»р(*) + Из0#(*.У)

ХхУ

2.Размытое бинарное правило г

= Л [(1 - цР (*)) V Ид (у)] л (МР (х) V из (,))}/(*, У) ХхУ

3.Максиминное правило

Л = (Рх0и(>х5)= = О) а V [(1 - ЦР(х)) л ц3 {у)]\Цх,у)

ХхУ

4. Правило геделевской логической системы

Л = [(Р х Г) -> (X х 0] п [(> х 7) (X х 5)1 =

= Цмр(х)-—+м<2(у)] А[1 -Ир (х)——*м$(уМ*,у) ХхУ 8 8

\ \\

Диаграмма 1

Кривая 1 Кривая 2 Кривая 3 ~

Класс 10

: \ \\

V

Диаграмма 2

Кривая 1 " Кривая 3 ~ Кривая 3 ~

Класс 9

V*

Чч.

Диаграмма Э

Кривая 1 Кривая 2 Кривая Э

Класс 8

'» Л

Диаграмма X

Кривая 1 Кривая 2 " Кривая 3 "

Класс 4

// / а! >'! /

А«аг>рамма 2

Кривая 1 "' Кривая 2 Кривая 3 "

Класс 3

{п // /

Диаграмма 3

Кривая 1 " Кривая 2 "' Кривая 3 "

Класс 2

Л

Диаграмма 1

Кривая 1. Кривая 2 Кривая Э "

Класс 7

// \ \ч

// : . »»

¡! ! \ ^

!! / \\\

Диаграмма 2

Кривая 1 "' Кривая 2 Кривая Э ~

Класс 6

/'/ Н Л

/7

'/ /

Ди&гр«мм 3

Криам 1 Крмаая 2 ' Кривая 3 ~

Класс 5

/'' /

л'/

Диаграмма 1

Кривая 1 "" Кривая 2 Кривая 3 "

Класс 1

Класс Лингвистическая оценка

оценки

1 Чрезвычайно большой

2 Очень высокий

3 Высокий

4 Выше среднего

5 Средний

б Ниже среднего

7 Малый

8 Незначительный

9 Близкий к нулевому

10 Практически отсутствует

Рис. 5.

В последнем выражении

, . [ 1» если цр(х)<, ц„{уу, ир{х)—>иф) = ^ есди >

На базе условных высказываний можно построить представление нечеткой технической системы (рис. 6).

Вход:

Р\ Р%

= /вирЬ р(х)лр к(х,у)У у У х

А У СЧМС Представление системы К Выход: 62 вп

^¡мр^/х У

[

1 = 1,п

>

г

Рис. 6

Оценка риска на базе модели со сложным входом

Лингвистический анализ риска можно провести на базе моделей нечеткой СЧМС. Если ввести обозначения: Ри - уровень возможности

чепе - инициатора; Ру - уровень повреждающего фактора; - уровень экспозиции; Q - уровень риска, то система «вход-выход» получит вид: «если Ри = и, Ру =у, Р„ = у>, тоб = г»,

Алгоритм анализа риска можно представить в виде этапов, разбитых на два блока: блок формирования исходных данных и блок расчета и классификации риска (рис. 7). В работе проведено компьютерное исследование логических правил на предмет выбора наиболее

удобного для оценки и классификации риска и выполнено сравнение результатов расчета по данной методике с реальными данными.

Блок формирования входных данных

Процесс преобразования экспертных оценок

Рис.7

Оценка классов опасности систем компонента «машина». Операции над нечеткими множествами, позволяющие описать параллельное и последовательное соединения, применительно к двум подсистемам в работе задавались в виде:

-1

Н(х,у)= 1 + [((1 - х) / х)1,а + ((1 - у) !у)Уа

-для чепе "И";

Блок расчета и классификации риска

Уровень возможности чепе- инициатора

Уровень повреждающего фактора

Уровень экспозиции повреждающего фактора

Функции принадлежности заданных экспертных оценок

Сформированное представление исследуемой технической системы

0.01 0.05 0.06 0.07 0.09 0.11 0.11 0.19 0.25 0.31 0.18 0.67 0.89 I

0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01

0.05 0.01 0.05 0.05 0.05 Р.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05

0,06 0.01 0.05 0.06 0.06 О.Об 0.06 0.06 0.06 0.06 0.06 О.Об 0.06 0.06 0.06

0.0? 0.01 0.05 0.06 0.07 0.07 0.07 0.07 0.07 0.07 0.07 0.07 0.07 0.07 0.07

о.оэ 0.01 0.05 0.06 0.07 О.ОЭ 0.09 0.09 О.ОЭ 0.09 0.09 0.09 0.09 0.09 0.09

0.11 0.01 0.05 0.06 0.07 0.09 0.11 0.11 0.11 0.11 0.11 0.11 0.11 0.11 0.11

о.н 0.01 0.05 0.06 0.07 0.09 0.11 0.11 0.11 О.Н 0.11 0.11 0.11 0.11 0.11

0.19 0.01 0.05 0.06 0.07 0.09 0.11 0.11 0.19 0.19 0.19 0.19 0.19 0.19 0.19

0.25 0.01 0.05 0.06 0.07 0.09 0.11 0.11 0.19 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25 0.25

0.31 0.01 0.05 0.06 0.07 0.09 0.11 0.11 0.13 0.25 0.31 0.31 0.31 0.31 0.31

0.48 0.01 0.05 0.06 0.07 0.09 0.11 0.11 0.19 0.25 0.31 0.19 0.18 0.18 0.18

0.67 0.01 0.05 0.06 0.07 0.09 о.н 0.11 0.19 0.25 0.31 0.18 0.67 0.67 0.67

0.89 0.01 0.05 0.06 0.07 0.09 0.11 0.11 0.19 0.25 0.31 0.18 0.67 0.89 0.89

1 0.01 0.05 0.06 0.07 0.09 0.11 0.11 0.19 0.25 0.31 0.18 0.67 0.89 I

Выбор оценочного критерия Классификация риска

Уровень согласия Показатель согласия

Л Л\

Класс опасности

Первый

Второй

Третий

Четвертый

Оценка риска

Неприемлемый

Нежелательный

Допустимый с пересмотром

Допустимый

Рис. 7 (продолжение)

{[*/(!-*# 4г/(1 -У)?Г чепе ..иш,

| + + \уН>-У)]Р)

Здесь значения параметров « и р характеризуют оценку соединений. Функции принадлежности соответствовали выражению:

у = ц(х)=(\ + с\х-х0\тух

Если, /л *{х) есть функция принадлежности, полученная в результате анализа, то выделив а -уровни нечетких множеств:

И а = [*1*(«). (*2»(«)]> =[*1 (<*)>(* 2 («)]»

можно найти расстояние между ними в виде

О = '4

*1*(«)-*1(а)]2 + [х2*(а)~х2(а)]2 с!а О

Опасность системы классифицируем, приводя функции к стандартному виду по параметрам х0 и т.

Ранжирование СЧМС на базе нечетких множеств. Пусть идентифицирован некоторый оцениваемый контур

Е = {е 1,е2,--,е„ }

где еу -элемент контура. Нормативный, целевой и реальный спектры можно трансформировать к виду

Т=\цЕ(е)1е\ С=\цс{е)1е\ ¡/ик{е)/е,

Е Е Е

где /I) (е) -функция принадлежности элемента е к /-ому множеству, / = Т, С, /г. Несоответствие реального спектра нормативному может указывать на наличие опасности.

В работе получены критерии оценки опасности:

1. Если условие отсутствия опасности может быть задано в виде £?£[£?], где [0]- допустимое значение величины то наличие опасности может характеризовать следующий критерий

Ке{Т,Я)-1-{1л[1 + Мт{е)-Мя{е) ]}

2. Если условие отсутствия опасности может быть задано в виде £>>[(2], то критерий опасности будет

Ке{Т,К) =1-{1л[1 + Мк{е)-Мт{е)]}

3. Когда норма задается в виде интервала (б~,б+],то критерий опасности может быть задан в виде

Ке{Т,Ю = /- тш {1л [/лк~(е)-Цт~(е)]; 1л[1 + цт + (е)-ця+{е)]} С помощью полученных выражений можно сформировать критерий суммарной оценки опасности СЧМС в виде

пЫ1

В качестве критерия соответствия СЧМС нормативным требованиям можно использовать относительные расстояния:

ад Т)-

(1 п

/=1

{- Е [>«г (*/)) - Ад )]2) °'5 "ы

Предложенные критерии Ке(Т,Я), К5(Т,Л), 8(Я,Т) позволяют выполнить следующие виды ранжирования СЧМС по идентифицированному контуру элементов (рис. 8):

1. При наличии единого спектра требований;

2. При наличии к спектров требований;

3. По критерию суммарной оценки опасностей;

4. По матрице подобия СЧМС друг другу;

5. По степени соответствия нормативным требованиям;

6. По степени близости к различным нормативным требованиям;

7. По степени удовлетворения всем нормативным требованиям.

В шестой главе «Анализ опасностей стенда испытаний модельного жидкостного реактивного двигателя на базе нечетких множеств» определяются классы опасности систем и стенда испытаний ЖРД.

Проект стенда для испытаний модельного жидкостного ракетного двигателя разрабатывался Научно-исследовательским институтом энергетического машиностроения МГТУ им. Н.Э. Баумана. Стенд позволяет осуществлять многократный запуск ЖРД с целью исследования его характеристик. В состав стенда входят:

• огневой бокс, в котором размещается стапель с установленным на нем ЖРД, газоотводящее устройство, исполнительные органы пневмогидравлической системы и подводящие трубопроводы, датчики и кабели электрических систем управления и измерения;

• отсек окислителя, в котором расположены баллоны газообразного окислителя и азота и элементы систем подачи окислителя и азота;

• отсек горючего, в котором расположены баки для хранения и подачи горючего и элементы системы подачи горючего; отсек управления, в котором находятся пневматический и электрический пульты управления агрегатами стенда, блок электрического

питания, коммуникационный блок систем управления и измерения, ЭВМ, рабочие места операторов.

Рис. 8

На рис. 9 представлена принципиальная пневмогидравлическая схема стенда испытаний модельного ЖРД, предусматривающая управление работой двигателя как в автоматическом, так и в полуавтоматическом и ручном режимах.

Стенд состоит из систем подачи окислителя, подачи горючего, подачи охлаждающей камеру жидкости, электропневматического управления агрегатами стенда, стапеля, силоизмерительного устройства и других элементов.

Пневмогидравлическая схема стенда испытаний модельного ЖРД

Рис. 9

В автоматическом режиме программа обеспечивает: автоматический запуск двигателя; вывод его на заданные режимы работы; регистрацию параметров на заданном режиме; останов двигателя; формирование файлов результатов испытания. В автоматическом режиме программа также обеспечивает выполнение аварийного останова: при нарушении функционирования стенда; по команде оператора ЭВМ; по команде с пульта управления.

Введены обозначения: ХдО- система (подсистема) О подачи окислителя; УаО- система (подсистема) О подачи горючего; г30- система (подсистема) О подачи охлаждающей жидкости; \Л/30- система (подсистема) О зажигания; ХК<Э- компонент О системы подачи окислителя; УкО- компонент О системы подачи горючего; 2К<2- компонент О системы подачи охлаждающей жидкости ; \Л/К(Э- компонент О систем

Выделены подсистемы вышеперечисленных систем. Например, подсистемы системы подачи окислителя выделены в виде табл. 3.

Таблица 3.

Подсистемы системы подачи окислителя

Номер индекса 0 Наименование системы

1 2

2 Система подачи окислителя

6 Система заправки окислителем

7 Система электропневматического управления подачи окислителя

9 Система управления исполнительным редуктором окислителя

10 Система контрольно- измерительных приборов окислителя

11 Система управления отсечным пневмоклапаном окислителя

26 Система управления рампой окислителя

28 Электрическая система управления электропневмоклапаном включения подачи окислителя

29 Система ручного включения запорного вентиля подачи окислителя

31 Система электропневматического управления исполнительным редуктором окислителя

33 Система контроля давления окислителя

34 Система мерного участка расхода окислителя

36 Система электропневматического управления отсечным пневмоклапаном окислителя

57 Система автоматического управления электропневмоклапаном включения подачи окислителя

Таблица 3 (продолжение)

1 2

58 Система тумблерного включения электропневмоклапана окислителя

61 Система подвода азота к электропневмоклапану включения подачи окислителя

62 Электрическая система управления электропневмоклапаном на входе в азотный ресивер

63 Система включения подачи азота на исполнительный кислородный редуктор

64 Система управления азотным ресивером

69 Система подвода азота к отсечному пневмоклапану окислителя

70 Система включения подачи азота в магистраль управления отсечным пневмоклапаном окислителя

71 Система управления электропневмоклапаном азота в магистрали управления отсечным пневмоклапаном окислителя

101 Система управления азотным редуктором в магистрали подачи азота на управление исполнительным редуктором окислителя

103 Система автоматического управления электропневмоклапаном на входе в азотный ресивер

104 Система тумблерного включения электропневмоклапана на входе в азотный ресивер

105 Система электрического включения подачи азота в магистраль управления исполнительным кислородным редуктором

106 Система ручного включения запорного вентиля подачи азота в магистраль управления исполнительным кислородным редуктором

107 Электрическая система управления электропневмоклапаном на выходе из азотного ресивера

111 Система управления азотным редуктором в магистрали подачи азота на управление отсечным пневмоклапаном окислителя

113 Электрическая система управления электропневмоклапаном включения подачи азота в магистраль управления отсечным пневмоклапаном окислителя

114 Система ручного включения запорного вентиля подачи азота в магистраль управления отсечным пневмоклапаном окислителя

Таблица 3 (продолжение

1 2

115 Система автоматического управления электропневмоклапа-ном азота в магистрали управления отсечным пневмоклапа-ном окислителя

116 Система тумблерного включения электропневмоклапана азота в магистрали управления отсечным пневмоклапаном окислителя

151 Система автоматического управления включения подачи азота в магистраль управления исполнительным кислородным редуктором

152 Система тумблерного включения подачи азота в магистраль управления исполнительным кислородным редуктором

155 Система автоматического управления электропневмоклапа-ном на выходе из азотного ресивера

156 Система тумблерного включения электропневмоклапана на выходе из азотного ресив.ера

159 Система автоматического управления элекгропневмоклапа-ном включения подачи азота в магистраль управления отсечным пневмоклапаном окислителя

160 Система тумблерного включения электропневмоклапана включения подачи азота в магистраль управления отсечным пневмоклапаном окислителя

Аналогичным образом выделены базовые компоненты всех систем. Нештатная работа стенда описана логическими выражениями. Для экспертной оценки базовых чепе однотипные компоненты были сгруппированы по множествам, и была проведена специалистами их лингвистическая оценка. Расчет класса опасности стенда и его систем проводился на ПЭВМ по разработанной программе.

Таблица 4.

Фрагмент оценки классов опасности стенда испытаний ЖРД

Наименование узла Класс опасности № класса Нечеткость

Электропневматическая система управления отсечным пневмоклапаном горючего Близкий к малому 7 Малая

Система включения подачи охлаждающей жидкости Близкий к малому 7 Малая

Таблица 4 (продолжение

Система блокировки подачи горючего и окислителя Близкий к высокому 4 Большая

Система измерения давления в магистрали охлаждающей жидкости Близкий к нулевому 10 Малая

Система автоматического управления электропневмокла-паном включения подачи окислителя Малый 8 Средняя

Системы и их компоненты вводились по уровням логических деревьев (рис. 10), имея сквозную нумерацию на каждом уровне. Все подсистемы систем стенда классифицированы по степени опасности. Фрагмент классификации представлен в табл. 4. Стенду испытаний ЖРД присвоен 6 класс опасности, при этом нечеткость ответа - средняя.

Основные выводы

1. На базе четких и нечетких множеств разработана теоретическая основа и методология анализа опасностей промышленных систем типа «человек- машина- среда», включающая в себя базовые определения, математические и системные модели, методы качественного и количественного анализа, физические критерии и характеристики оценки опасностей и систем защиты, а также структурный блок и алгоритм анализа опасностей.

2. Предложен подход к анализу опасностей, заключающийся в том, чтобы к хорошо структурированным механическим системам СЧМС применять хорошо изученные на практике вероятностные модели, а в условиях сильной неопределенности и наличия человеческого фактора исследование риска и ранжирование опасностей осуществлять на базе теории нечетких множеств и нечеткой логики.

3. Разработана идеализированная модель системы «человек-машина-среда», предложены структурный и функциональный блоки модели, позволяющие выделять базовые элементы анализа и исследовать работу СЧМС в штатном и аварийном режимах. Показано, что идеализированная модель в общем случае является частью среды обитания, имеет свою конфигурацию, и представляет собой пару, состоящую из непустого множества элементов и множества событий и состояний, происходящих на нем.

4. Предложена теоретическая модель обобщенного защитного устройства, которая позволяет сформулировать принципы защиты и методы защиты, применяемые на практике. Введенное при этом понятие эффективности защиты позволяет единообразным способом характеризовать и оценивать работу как систем защиты от энергетических воздействий (шума, вибраций, электромагнитных полей, лазерного и ионизирующего излучений), так и работу устройств очистки (скрубберов, циклонов, фильтров и тд.). Показана практическая полезность обобщенной модели защитного устройства.

5. Разработана достаточная система качественных методов анализа опасностей, включающая в себя предварительный анализ опасностей, анализ последствий отказов, анализ опасностей деревом причин потенциального чепе, анализ опасностей деревом последствий потенциального чепе, анализ опасностей методом потенциальных отклоне-

ний, анализ ошибок персонала, причинно- следственный анализ, экспертиза СЧМС. Созданные алгоритмы и примеры доводят систему до уровня практического применения.

б! Предложенная модель количественного анализа опасностей на базе четких множеств описывает состояние компонента «машина» вектором системы, вектором индикаторов чепе, логической функцией системы, индикаторной функцией системы, функцией опасности. Представлен инструментарий вычисления функций, характеризующих состояние компонента, и предложены методы ранжирования СЧМС на базе риска и при использовании иерархического подхода. Применительно к компоненту «среда» получено решение комплексной задачи аварийного сброса нестационарными источниками нестабильных сточных вод в водоемы.

7. Разработана математическая модель нечеткой системы, при этом для перевода высказываний в нечеткое отношение были использованы: арифметическое правило, размытое бинарное правило, мак-симинное правило, правило геделевской логической системы. Проведено компьютерное исследование логических правил на выявление более пригодного для лингвистической оценки и классификации риска.

8. На базе модели нечеткой системы разработана методика прогнозирования риска в условиях сильной неопределенности, при практическом использовании которой необходимы следующие действия: поиск чепе- инициатора повреждающего фактора; оценка чепе- инициатора с точки зрения возможности его реализации; оценка уровня повреждающего фактора; оценка экспозиции; оценка риска.

9. На базе нечетких множеств разработаны методика классификации систем компонента «машина» по классам опасности и методика ранжирования СЧМС по степени опасности. Предложенные нечеткие критерии оценки опасности, позволяют выполнить следующие виды ранжирования СЧМС: при наличии единого спектра требований; при наличии «к» спектров требований; по критерию суммарной оценки опасностей; по матрице подобия СЧМС друг другу, по степени соответствия нормативным требованиям; по степени близости к различным нормативным требованиям; по степени удовлетворения всем нормативным требованиям.

10. На базе нечетких множеств выполнен анализ по определению классов опасности стенда испытаний модельного жидкостного ракетного двигателя, разработанного Научно-исследовательским институтом энергетического машиностроения МГТУ им. Н.Э. Баумана.

11. Результаты работы внедрены в учебный процесс в виде программы по дисциплине «Надежность технических систем и техногенный риск» по направлению 656500-«Безопасность жизнедеятельности» и

использованы при написании учебников, учебных пособий, справочников.

Реализация предложенных в диссертации методов позволит полнее и целенаправленнее прогнозировать и оценивать опасности промышленных систем типа «человек - машина - среда».

Основное содержание диссертации опубликовано в работах:

1. Анализ безопасности на базе теории четких и нечетких множеств: Разработка и систематизация методов качественного и количественного анализа опасностей системы «человек-машина-среда» Отчет о НИР по теме ГЭ55/96Б. / МГТУ им. Н.Э. Баумана. Руководитель темы И.В. Переездчиков. ГР 01.9.90 000554, инв.№ 02.9.70000003. -М., 1996 -55с.

2. Анализ безопасности на базе теории четких и нечетких множеств. Разработка модели анализа и управления опасностями системы «человек-машина-среда». Отчет о НИР по теме ГЭ55/03Б. / МГТУ им. Н.Э. Баумана. Руководитель темы И.В. Переездчиков. ГР 01.9.90.000554, инв.№02.9.80000634. -М., 1997.-61с.

3. Анализ безопасности на базе теории нечетких множеств. Отчет о НИР по теме ГЭ55/03Б / МГТУ им. Н.Э. Баумана. Руководитель темы И.В. Переездчиков. ГР 01.9.90.000554; Инв. № 02.9.90000181. -М„ 1998,-97с.

4. Переездчиков И.В Примерная программа дисциплины «Надежность технических систем и техногенный риск» (по направлению 656500-«Безопасность жизнедеятельности») II Безопасность жизнедеятельности. -2002.-№2.-С.35-36.

5. Переездчиков И.В. Методология анализа опасностей сложных технических систем на базе четких и нечетких множеств // Химическое и нефтегазовое машиностроение.-2005.-№7.-С.39 -41.

6. Переездчиков И.В., Крышевич О.В. Модель управления опасностями системы человек-машина-среда. II Вестник МГТУ. Сер. Машиностроение.-! 998.-№2.-С.32-43.

7. Особенности применения методов анализа опасностей систем «человек-машина-среда» на базе нечетких множеств. / H.A. Махутов, О.В. Крышевич, И.В. Переездчиков и др. // Проблемы безопасности при чрезвычайных ситуациях. -2001.-№1.-С.99-110. -

8. Возможность ранжирования систем «человек-машина-среда» машиностроительного профиля на базе нечетких множеств / H.A. Махутов, О.В. Крышевич, И.В. Переездчиков и др. II Проблемы безопасности при чрезвычайных ситуациях. -2002. -№2.-С. 94-103.

9. Переездчиков И.В. Введение в теорию защиты от источников гармонических колебаний: Учебное пособие. -М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1987. -84с.

10. Переездчиков И. В., Крышевич О.В. Надежность технических систем и техногенный риск: Учебное пособие. Анализ опасностей сложных систем «человек- машина- среда». -М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. 4.2- 47 е.: ил.

11. Безопасность жизнедеятельности: Учебник для вузов / Под общ. ред. С. В. Белова. -М.: Высшая школа, 1999. -448с.: ил.

12. Переездчиков И.В., Крышевич О.В. Надежность технических систем и техногенный риск- Учебное пособие. Управление риском системы человек-машина-среда. -М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1998. 4.1 -47с.

13 Охрана труда в машиностроении: Учебник для вузов I Под ред. ЕЯ. Юдина. -М.: Машиностроение, 1976. -335с., ил.

14. Охрана труда в машиностроении: Учебник для машиностроительных вузов / Под ред. Е.Я. Юдина, C.B. Белова -2-ое изд., перераб. и доп. -М. : Машиностроение, 1983. -432с., ил,

15. Безопасность производственных процессов: Справочник I Под общ. ред. C.B. Белова. -М.: Машиностроение, 1985. -448с., ил.

16. Кирикова О.В., Переездчиков И.В. Защита от электромагнитных полей: Учебное пособие. -М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1992. -74с.: ил.

17. Средства защиты в машиностроении. Расчет и проектирование: Справочник/Под ред. C.B. Белова.-М.: Машиностроение, 1989.-368с.: ил.

18. Безопасность жизнедеятельности: Учебник для вузов-2-e изд., испр. и доп. / Под общ. ред. С. В. Белова -М.: Высшая школа, 1999. -448с.. ил.

19. Безопасность жизнедеятельности: Учебник для вузов-3-e изд., испр и доп. / Под общ ред С В Белова -М.: Высшая школа, 2001. -485с.: ил.

20. Безопасность жизнедеятельности: Учебник для вузов-4-ое изд., испр. и доп. / Под общ. ред. С. В. Белова. -М.: Высшая школа,2004. -606с.: ил.

21. Безопасность жизнедеятельности: Учебник для вузов-5-ое изд., испр. и доп. / Под общ. ред. С. В. Белова. -М.: Высшая школа,2005. -606с.: ил.

22. Переездчиков И.В. Определение полей концентраций при сбросе сточных вод в водоёмы // Химическое и нефтегазовое машиностроение.-2005.-№5.-С. 32-35.

23. Переездчиков И В. Ранжирование степеней опасности промышленных объектов // Химическое и нефтегазовое машиностроение -2005,-№6.-С.40-41.

Подписано к печати is-09.05. Зак2»Объем i.O п.л. Тир. 100 Типография МГТУ им. Н.Э.Баумана

L у

РЯБ Русский фонд

2007-4 5754

ВВЕДЕНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Анализ опасностей и модели объекта исследования 8 1.2 Проблемы анализа опасностей на основе теории надежности

1.3. Анализ опасностей и теория нечетких множеств

1.4. Постановка цели и задачи исследования

2. РАЗРАБОТКА МОДЕЛЕЙ И СТРУКТУРНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ АНАЛИЗА ОПАСНОСТЕЙ СИСТЕМЫ «ЧЕЛОВЕК - МАШИНА -СРЕДА» НА БАЗЕ ЧЕТКИХ И НЕЧЕТКИХ МНОЖЕСТВ

2.1. Разработка основной терминологии

2.2. Математический инструментарий методов анализа 46 * опасностей на базе четких множеств

2.3. Разработка идеализированной модели СЧМС

2.4. Разработка теоретической модели обобщенного защитного устройства и принципов защиты

2.4.1.Основные характеристики обобщенного защитного 72 устройства

2.4.2. Практическое использование понятия обобщенного 80 защитного устройства

2.5. Структурный блок и общий алгоритм анализа опасностей

3. РАЗРАБОТКА И СИСТЕМАТИЗАЦИЯ МЕТОДОВ КАЧЕСТВЕННОГО АНАЛИЗА ОПАСНОСТЕЙ

3.1. Предварительный анализ опасностей

3.2. Анализ последствий отказов

3.3. Анализ опасностей деревом причин потенциального чепе 107 <» 3.4. Анализ опасностей деревом последствий потенциального чепе

3.5. Анализ опасностей методом потенциальных отклонений

3.6. Анализ ошибок персонала

3.7. Причинно- следственный анализ

3.8. Анализ последствий аварий

3.9. Экспертиза СЧМС

РАЗРАБОТКА И СИСТЕМАТИЗАЦИЯ МЕТОДОВ

КОЛИЧЕСТВЕННОГО АНАЛИЗА ОПАСНОСТЕЙ НА БАЗЕ

ЧЕТКИХ МНОЖЕСТВ И ДЕТЕРМИНИРОВАННОГО ПОДХОДА

4.1. Компонент «машина»

4.1.1. Математическая модель

4.1.2. Техника вычисления функции опасности

4.2. Состояние компонента «среда». Расчет выбросов в водоемы

4.2.1. Вероятностное осреднение концентрации

4.2.2. Временное осреднение концентрации

4.2.3. Расчет выбросов сточных вод в водоемы

4.3. Компонент «человек». Ранжирование опасностей

4.3.1. Вероятностный подход к ранжированию опасностей

4.3.2. Ранжирование СЧМС методом иерархий

РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ АНАЛИЗА ОПАСНОСТЕЙ

НА БАЗЕ НЕЧЕТКИХ МНОЖЕСТВ

5.1. Понятия и некоторые операции над нечеткими множествами

5.2. Разработка математической модели нечеткой СЧМС

5.3. Разработка методики лингвистического анализа риска на базе теории нечетких множеств

5.3.1. Основные элементы оценки риска на базе модели со сложным входом

5.3.2. Компьютерное исследование и уточнение модели прогнозирования риска

5.3.3. Сопоставление теоретических расчетов с реальными данными

5.4. Разработка методики определения классов опасности систем компонента «машина» на базе нечетких множеств

5.5. Разработка методики классификации опасностей и ранжирования СЧМС на базе нечетких множеств

5.5.1. Разработка нечетких критериев опасности

5.5.2. Разработка примера ранжирования СЧМС 250 6. АНАЛИЗ ОПАСНОСТЕЙ СТЕНДА ИСПЫТАНИЙ МОДЕЛЬНОГО

ЖИДКОСТНОГО РЕАКТИВНОГО ДВИГАТЕЛЯ НА БАЗЕ НЕЧЕТКИХ МНОЖЕСТВ

6.1. Стенд испытаний модельного жидкостного реактивного двигателя

6.2. Разработка на базе нечетких множеств метода работы экспертной группы в условиях сильной неопределенности

6.3. Определение классов опасности стенда испытаний модельного жидкостного реактивного двигателя

ВЫВОДЫ

В настоящее время риск уничтожения жизни на Земле вследствие планетарной катастрофы оценивается цифрой Ю-6 1/год. Глобальные природные явления (землетрясения, извержение вулканов, цунами, ураганы), затрагивающие территории ряда стран и континентов, и масштабные техногенные катастрофы (пожары, взрывы, обрушения) зарегистрированы за период 103.104лет. Например, известно, что пожары в древнеримских и средневековых городах происходили с периодичностью 50. 100 лет и гибелью более 1000 человек. Однако в последние столетия технические катастрофы стали значительными (табл. 1)., при этом можно так же говорить об интенсификации по силе и частоте природных явлений [10, 29].

Таблица 1

Виды аварий Периодичность Число летальных исходов Ущерб в долларах США

Глобальные 30.40 лет 104.106 Ю9.1010

Национальные 10.15 лет 103.105 108.109

Региональные 1.5 лет 102.104 107.108

Локальные 1.6 месяцев ю'^ло3 106.107

Ущерб от техногенных аварий становится сопоставимым с ущербом от природных катаклизм и региональных конфликтов. Например, в результате атомной бомбардировки г. Нагасаки было ранено и погибло более 140 тыс. человек. В результате аварии на химическом объекте в г. Бхопо-ле - более 200 тыс. человек. Из-за региональных конфликтов за последние 20 лет стали беженцами 13 миллионов человек, а из-за природных и техногенных катастроф - более 10 миллионов.

При росте ущерба на 10. 15% в год он становится явным препятствием для развития экономики России, которая при существующей на сегодняшний день тенденции развития будет не в состоянии через некоторое время воспринять потери. Вероятность крупных аварий в год дана в табл. 2 [10].

В сложившихся условиях пересматривается государственная стратегия в сфере регулирования и обеспечения безопасности. Осуществляется переход на анализ и управление рисками взамен требования абсолютной безопасности. В основе стратегии лежат два критерия:

- экономический риск как интегральный показатель опасности;

- средняя ожидаемая продолжительность предстоящей жизни.

Таблица 2

Рассчитанные вероятности Реальные 1

Типы объектов Проектные аварии Запроектные аварии данные

Реакторы Активная зона 1(Г4 1(Г8 2 х 10~3

Первый контур 10"5 1(Г6 5х10"3

Ракетно-космические системы 1(Г4 10"3 5х 10"2

Турбоагрегаты КГ3 10"4 3 х 10"3

Летательные аппараты ю-3 10"4 5 х 10"3 Трубопроводы (1000 км.) 10"4 2 х 1СГ3 ю- |

В озвученных 13 августа 2004г. основных показателях повышения качества жизни отдельной строкой по годам выделена численность пострадавших на производстве с утратой работоспособности на 1 рабочий день и более и со смертельным исходом, в расчете на 1000 работающих, не более:

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 Цель Год достижения

5.1 5.0 4.5 3.9 3.9 3.85 3.8 3.75 3.5 2012

Следует считать неприемлемым дальнейшее создание сложных технических систем с ресурсами работы от нескольких секунд (ракетно-космические аппараты) до нескольких десятков лет (ядерные реакторы, инженерные сооружения) без учета новых критериев безопасности.

Количественное обоснование условий возникновения аварийных ситуаций должно выполняться не только для нормальных условий эксплуатации, но и для экстремальных, обусловленных взрывами, пожарами, землетрясениями, ураганами и т.д.

Стратегия снижения рисков и смягчения последствий чрезвычайных ситуаций в Российской Федерации на период до 2010 года базируется, в частности, на следующих процедурах: экспертизе проектов потенциально опасных объектов; декларировании безопасности промышленных объектов; лицензировании эксплуатационной деятельности объекта; государственном надзоре технической безопасности на всех этапах создания, эксплуатации и снятия с эксплуатации потенциально опасных объектов. В этих процедурах декларация безопасности промышленных объектов занимает значительное место [23, 102, 9, 8].

Институт машиноведения РАН предложил концепцию новой Госу-г дарственной научно-технической программы (ГНТП) "Безопасность", которая утверждена Правительством, принята к исполнению с 1991 года и не • имеет аналогов за Рубежом [47]. Эта программа включает, в частности, разработку теории безопасности как научной основы предотвращения техногенных аварий и катастроф и развитие новых методов и критериев прогнозирования и оценки опасностей. Важным моментом является также подготовка специалистов по направлению безопасности жизнедеятельности [13]. Особой строкой необходимо отметить комплексное исследование безопасности, которое выполняется в стране при научном руководстве чл.-корр. РАН Махутова H.A., и научно- образовательный вклад заслуженного деятеля науки РФ Белова C.B. в становление и развитие безопасности жизнедеятельности.

В выносимой на защиту диссертации разрабатываются и обобщаются теоретические основы и методология анализа опасностей промыш-'« ленных систем типа «человек- машина- среда» на базе теории четких и нечетких множеств.

11. Результаты работы внедрены в учебный процесс в виде программы по дисциплине «Надежность технических систем и техногенный риск» для подготовки дипломированных специалистов по направлению 656-500-«Безопасность жизнедеятельности» по специальностям:

- 330100 «Безопасность жизнедеятельности в техносфере»,

- 330500 «Безопасность технологических процессов и производств»,

- 330400 «Пожарная безопасность»,

- 330600 «Защита в чрезвычайных ситуациях», а также использованы при написании учебников, учебных пособий и справочников.

1. Абросимов A.A. Управление промышленной безопасностью. -M.: КМК ЛТД, 2000.- 320с.

2. Алексеев A.B. Лингвистические модели принятия решений в нечетких ситуационных системах управления // Методы принятия решений в условиях неопределенности. -Рига: РПИ, 1980. -С. 19-25.

3. Алымов В.Т., Тарасова Н.П. Техногенный риск: Анализ и оценка: Учебное пособие для вузов.- М.: ИКЦ «Академкнига», 2004.-118 е.: ил.

4. Анализ безопасности на базе теории нечетких множеств. Отчет по теме ГЭ55/03Б. / МГТУ им. Н.Э. Баумана. Руководитель темы И.В. Переездчиков. ГР 01.9.90.000554; Инв. № 02.9.90000181. -М., 1998.-97с.

5. Анализ безопасности установок и технологий / Под ред. C.B. Петри-на. -Саратов: ФГУП РФЯЦ ВННИЭФ, 2003.- 384с.

6. Анализ декларации безопасности промышленных объектов Москвы. / Мартынюк В.Ф., Печеркин A.C., Ханин Е.В и др. // Безопасность труда в промышленности. -1995.- №10.-С.26-32.

7. Анализ опасностей при разработке декларации безопасности / Агапов A.A., Лисанов М.В., Лыков С.М. и др. // Безопасность труда в промышленности. -1995. -№10.-С.22-26.

8. Безопасность России. Функционирование и развитие сложных народнохозяйственных, технических, энергетических, транспортных систем, систем связи и коммуникаций. Раздел первый.- М.: МГФ «Знание», 1998.-448с.

9. Безопасное взаимодействие человека с техническими системами: учебное пособие / Лапин В.Л., Попов В.М., Рыжков Ф.Н., Томаков В.И. -Курск: КГТУ, 1995.- 238 с.

10. Безопасность функционирования автоматических объектов /A.B. Майоров, Г.К. Москалев, Г.П. Шибанов.-М.: Машиностроение,1988. -264с.: ил.

11. Белов C.B. Российская система образования в области безопасности жизнедеятельности человека в техносфере. // Технологии гражданской безопасности.-2004.-№3(5)- С.26-32.

12. Белов C.B. Безопасность жизнедеятельности // Безопасность жизне-деятельности.-2001.-№1.-С.4-10.

13. Белов C.B. Безопасность жизнедеятельности как наука // Безопасность жизнедеятельности.-2003.-№21 .-С.2-9.

14. Белов C.B., Переездчиков И.В., Строкин A.A. Оздоровление воздушной среды: учебное пособие /.-М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1988. -58с.

15. Белов П.Г. Менеджмент техногенного риска в химической промышленности: категории, принципы, методы // Химическая промышленность. -2004. -Т.81, №5. -С. 266-272.

16. Белов П.Г., Гражданкин А.И., Махутов H.A. Стандартизация и регламентация в сфере безопасности: реалии и перспективы // Стандарты и качество. -2004. -№2. -С. 26-32.

17. Белов П.Г. Теоретические основы системной инженерии безопасности. -М.: ГНТН "Безопасность", МИБ СТС, 1996.-424С.

18. Бидерман В.Л. Теория механических колебаний: Учебник для вузов.-М.: Высш. шк.,1980.-480-с.

19. Борисов А.Н., Корнеева Г.В. Лингвистический подход к построению моделей принятия решений в условиях неопределенности // Методы принятия решений в условиях неопределенности. -Рига: РПИ, 1980.-С.4-12.

20. Будак Б.М., Самарский A.A., Тихонов А.Н. Сборник задач по математической физике: Учебное пособие.- 3-е изд., стереотип. -М.: Наука, 1980.-688с.

21. Васильчук М.П. Декларация как эффективный инструмент регулирования промышленной безопасности // Безопасность труда в промышлен-ности.-1995.- №10.-С.2-5.

22. Возможности краткосрочного прогноза катастрофических землетрясений и разрушений / Трофимов P.C., Махутов H.A., Шахраманьян М.А. и др. // Проблемы безопасности при чрезвычайных ситуациях. 2001.- №1.-С. 80-90.

23. Защита атмосферы от промышленных загрязнений: Справ, изд.: В 2-х ч. 4.2. Пер. с анг. / Под ред. С. Калверта и Г.М. Инглунда.-М.: металлургия, 1988.-712с.

24. Дюбуа Д., Прад А. Теория возможностей. Приложения к представлению знаний в информатике: Пер. с фр.- М.: Радио и связь, 1990.-288с.

25. Ежегодный государственный доклад о состоянии защиты населения и территорий Российской Федерации от чрезвычайных ситуаций природного и технического характера. -М.: МЧС России, 1998.-255с.

26. Елохин М.Н. Оценка риска и управление безопасностью территорий региона. -Екатеринбург: УРО РАН, 2003.- 268с.

27. Изменения, совершенствование и развитие структур ГНТП "Безопасность". Задачи и приоритеты на 1998г. / Махутов Н.А, Грацианский Е.В., Петров В.П., Тарташов Н.И. // Проблемы безопасности при чрезвычайных ситуациях. -1998. -№ 1.-С.З-14.

28. Кирикова О.В., Переездчиков И.В. Защита от электромагнитных полей: учебное пособие. -М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1992. -74с.:ил.

29. Классификация технических средств безопасности при оценке их надежности и эффективности / Леонов A.A., Севриков И.В., Азоренко Е.И. // Вестник СевГТУ: механика, энергетика, экология.-1996.-140с

30. Клемин А.И., Емельянов B.C., Морозов В.Б. Расчет надежности ядерных энергетических установок. Марковская модель. М.: Энергоиздат, 1982.-208С.: ил.

31. Ковалевич О.М. Понятие риск и его производные // Проблемы безопасности при чрезвычайных ситуациях.-2001.- №1, -С.91-98.

32. Ковалевич О.М. К вопросу об определении «степени риска» // Проблемы безопасности и чрезвычайных ситуаций.-2004,- № 1.С 73—80.

33. Козьяков А.Ф., Васильев Ю.М., Лагунов Л.Ф. Оценка эффективности систем вибро-и шумозащиты методом анализа дерева отказов. // Известия Вузов, Машиностроение. -1988.-№9.-С.23-27.

34. Кофман А. Введение в теорию нечетких множеств: Пер. с франц. М.: Радио и связь, 1982.-432с.

35. Кузьмин А.П. Управление безопасностью жизнедеятельности: Учеб. Пособие. Свердловск: УПИ, 1991. - 60 с.

36. Ласков Ю.М., Воронов Ю.В., Калицун В.И. Примеры расчетов канализационных сооружений: Учебное пособие для вузов.- М.: Высш. шк.,1981.-232с. :ил.

37. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газов. -М.: Наука, 1970. -904 с.

38. Марчук Г.И. Математическое моделирование в проблеме окружающей среды.-М.: Наука. 1982.-320с.

39. Мастрюков B.C. Безопасность в чрезвычайных ситуациях: Учебник для вузов.-М.: Академия, 2003. 336с.

40. Махутов H.A., Петров В.П., Тарташов Н.И. Научно- технические проблемы технологической безопасности // Проблемы машиностроения и надежности машин.-1998. -№ 5. С. 164-170.

41. Модель обобщенного защитного устройства. / Переездчиков И.В., Крышевич О.В. // Теплофизика процессов горения и охраны окружающей среды: Труды 3-ей Всероссийской научно-технической конференции. -Рыбинск, 1997.-С.75-76.

42. Модели и механизмы управления безопасностью / Бурков В.Н., Грацианский Е.В., Дзюбка С.Н., Щепкин A.B. М.: Синтег. 2001.- 160с.

43. Можаев A.C., Громов В.Н. Теоретические основы общего логико-вероятностного метода автоматизированного моделирования систем. -СПб.: ВИТУ, 2000.- 145с.

44. Монин A.C., Яглом A.M. Статистическая гидромеханика. Часть1.-М.: Наука, 1965, 639 с.

45. Моторин В.В., Московская Ю.В. Трехкомпонентная модель прогнозирования аварийных ситуаций // Известия ТулГТУ. Серия: Экология и безопасность жизнедеятельности: -Тула, 1994.-С.299-300.

46. Морозов В.Н. Прогнозирование последствий аварийных взрывов // Проблемы безопасности при чрезвычайных ситуациях. -1996.-№ 10.- С. 7284.

47. Мушик Э., Мюллер П. Методы принятия технических решений: Пер. с нем.-М.: Мир, 1990.-208 с.

48. Надежность технических систем и техногенный риск: Учебное пособие для вузов / В.А. Акимов, B.J1. Лапин, В.М. Попов и др.; Под общ. ред. М.И. Фалеева.-М.: ЗАО ФИД «Деловой экспресс», 2002.- 368с.

49. Некоторые особенности анализа опасностей сложных технических систем машиностроительного профиля. / Махутов H.A. , Крышевич О.В., Переездчиков И.В. и др: ИМАШ-БСТС. -М., 2000.- 52с.

50. Немцов Н.С., Волошин B.C., Петров C.B. Системный подход к прогнозированию снижения производственного травматизма. // Безопасность труда в промышленности. -1986. -№10. -С.40-43.

51. Нечеткие множества и теория возможностей. Последние достижения: Пер. с англ. / Под ред. P.P. Ягера. -М.: Радио и связь, 1986.-408 е.: ил.

52. Носов В.Б. Безопасность труда. М.: Машиностроение, 1994.-225с.

53. Орловский С.А. Проблемы принятия решений при нечеткой исходной информации. -М.: Наука, 1980. -278с.

54. Осипов В.И. Природные катастрофы на рубеже XXI века. // Проблемы безопасности при чрезвычайных ситуациях. -2001 .-№1. -С. 54-80.

55. Острейковский В.А., Сальников H.J1. Вероятностное прогнозирование работоспособности элементов ЯЭУ.-М.: Энергоиздат, 1990.-416с.

56. Охрана водного и воздушного бассейнов от выбросов токсичных электростанций: Учебник для вузов / Л.А. Рихтер, Э.П. Волков, В.Н. Покровский. Под ред. П.С. Непорожнего .-М.: Энергоиздат, 1981.-296с.:ил.

57. Оценка уровня риска функционирования потенциально опасных объектов. / Толстых A.B., Уандыков Б.К., Щепкин A.B., Кондратьев В.Д. // Проблемы безопасности и чрезвычайных ситуаций.-2004,- №2. -С.57-65.

58. Скучик Е. Основы акустики. Т.1.-М.: Мир. 1976.-520с.

59. Саати Т. Метод анализа иерархий. -М.: Радио и связь, 1993. 312с

60. Переездчиков И. В. Безопасность эксплуатации герметичных систем, находящихся под давлением // Охрана труда в машиностроении: Учебник для вузов / Под ред. Е.Я. Юдина. -М.: Машиностроение, 1976. -С. 233256.

61. Переездчиков И. В. Безопасность эксплуатации емкостей под давлением. (Расчет сосудов на прочность). Методические указания для дипломного проектирования. -М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1979. -22с.

62. Переездчиков И. В. Безопасность труда при термической обработке. // Безопасность производственных процессов: Справочник / Под общ. ред. C.B. Белова. -М.: Машиностроение, 1985. -С. 86. 113.

63. Переездчиков И. В. Автоматизация и механизация труда в производственных процессах. // Безопасность производственных процессов: Справочник / Под общ. ред. C.B. Белова. -М.: Машиностроение, 1985.- С. 368381.

64. Переездчиков И.В. Введение в теорию защиты от источников гармонических колебаний: Учебное пособие. -М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1987. -84с.

65. Переездчиков И.В. Рассеивание выбросов в атмосфере // Оздоровление воздушной среды: Учебное пособие / Под ред. C.B. Белова. -М. : МГТУ им. Н.Э. Баумана. 1988.-С.43-47.

66. Переездчиков И.В. Защита от электромагнитных полей. // Средства защиты в машиностроении. Расчет и проектирование: Справочник / Под ред. C.B. Белова. -М.: Машиностроение, 1989.-С. 177-185.

67. Переездчиков И.В., Белов C.B. Безопасность герметичных систем, нагруженных давлением. // Средства защиты в машиностроении. Расчет и проектирование: Справочник / Под ред. C.B. Белова. -М.: Машиностроение, 1989.- С. 269-302.

68. Переездчиков И.В. Защита от электромагнитных полей. // Средства защиты в машиностроении. Расчет и проектирование: Справочник / Под ред. C.B. Белова. -М.: Машиностроение, 1989.-С. 177-185.

69. Переездчиков И.В., Крышевич. О.В. Модель обобщенного защитного устройства на примере глушителя шума. // Труды 5-ой международной научно-технической конференции "Двигатель 97". -М.,1997, -С.43

70. Переездчиков И.В., Крышевич О.В. Модель управления опасностями системы человек-машина-среда. // Вестник МГТУ. Сер. Машиностроение.-1998.-№2. -С.32-43.

71. Переездчиков И.В., Крышевич О.В. Надежность технических систем и техногенный риск: Учебное пособие. Ч. 1 Управление риском системы человек-машина-среда. -М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1998. -47с.

72. Переездчиков И. В. Анализ опасностей. // Безопасность жизнедеятельности: Учебник для вузов / Под общ. ред. С. В. Белова . -М.: Высш. шк., 1999.-С.191-238.

73. Переездчиков И.В. Защита от энергетических воздействий. // Безопасность жизнедеятельности: Учебник для вузов / Под общ. ред. С. В. Белова . -М.: Высш. шк., 1999.-С.314 -359.

74. Переездчиков И. В. Анализ опасностей. // Безопасность жизнедеятельности: Учебник для вузов-2-ое изд., испр. и доп. / Под общ. ред. С. В. Белова . -М.: Высш. шк., 1999.-С.191-238.

75. Переездчиков И.В. Защита от энергетических воздействий. // Безопасность жизнедеятельности: Учебник для вузов-2-ое изд., испр. и доп. /Под общ. ред. С. В. Белова . -М.: Высш. шк., 1999.-С.314 -359.

76. Переездчиков И. В. Анализ опасностей. // Безопасность жизнедеятельности: Учебник для вузов-3-е изд., испр. и доп. / Под общ. ред. С. В. Белова . -М.: Высш. шк., 2001.-С.207 -252.

77. Переездчиков И.В. Защита от энергетических воздействий. // Безопасность жизнедеятельности: Учебник для вузов-3-е изд., испр. и доп. /Под общ. ред. С. В. Белова . -М.: Высш. шк.,2001.-С.330 -378.

78. Переездчиков И.В. Примерная программа дисциплины «Надежность технических систем и техногенный риск». // Безопасность жизнедеятельности. -2002.-№2.-С.35-36.

79. Переездчиков И. В. Анализ опасностей. // Безопасность жизнедеятельности: Учебник для вузов-4-е изд., испр. и доп. / Под общ. ред. С. В. Белова . -М.: Высш. шк., 2004.-С.306-354.

80. Переездчиков И.В. Защита от энергетических воздействий. // Безопасность жизнедеятельности: Учебник для вузов-4-е изд., испр. и доп. /Под общ. ред. С. В. Белова . -М.: Высш. шк.,2004.-С.365-419.

81. Переездчиков И. В. Анализ опасностей. // Безопасность жизнедеятельности: Учебник для вузов-5-е изд., испр. и доп. / Под общ. ред. С. В. Белова . -М.: Высш. шк., 2005.-С.306-354.

82. Переездчиков И.В. Защита от энергетических воздействий. // Безопасность жизнедеятельности: Учебник для вузов-5-е изд., испр. и доп. /Под общ. ред. С. В. Белова . -М.: Высш. шк.,2005.-С.365-419.

83. Переездчиков И. В., Крышевич О.В. Надежность технических систем и техногенный риск. Ч. 2: Анализ опасностей сложных систем «человек-машина- среда»: Учебное пособие. -М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. 47 с.:ил.

84. Разработка методики анализа опасностей и экспертизы технических систем машиностроительного профиля: Отчет по теме ГЭ55-92Б. / МГТУ им. Н.Э. Баумана. Руководитель темы И.В. Переездчиков.-М., 1992. -63с.

85. В.А., Игошин Е.К., Переездчиков И.В.и др. ГР № 01.200.208775, Инв. № НИР ГЭ 1102 с. Код проекта / НИР6 №06.01.174.-М., 2002.-171с.

86. Решетов Д.Н., Иванов A.C., Фадеев В.З. Надежность машин. -М.: Высш. LUK., 1988.-238 с.

87. Рябинин И.А. Надежность и безопасность структурно- сложных систем. СПб.: Политехника, 2000.-248с.

88. Северцев H.A. Надежность сложных систем в эксплуатации и отработке: Учебное пособие для вузов.-М.: Высш. шк., 1989.-432с.

89. Сидоров В.И. Развитие процедуры декларирования безопасности промышленных объектов в России. // Безопасность труда в промышленности. -1995. -№ 10.-С.З-15.

90. Солонин В.И. и др. Реакторы на быстрых нейтронах: Учебное пособие по курсу «Конструирование энергоустановок» / Солонин В.И., Демешев P.C., Рекшня Н.Ф. Под. ред. Солонина В.И. -М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1988. -50с.

91. Чернов Е.Д. Проектирование высоконадежных систем безопасности производственных процессов. -Новосибирск: СГАПС, 1995.-231с.

92. Философский энциклопедический словарь. М.: ИНФРА, 1997.-576с.

93. Фундаментальные и прикладные разработки по проблемам безопасности природно-техногенной сферы. / Махутов H.A., Грицианский Е.В.,

94. Осипов В.И. и др. // Проблемы безопасности при чрезвычайных ситуациях. -2001. -№1 .-С. 15-54.

95. Baldwin J.F., Pilsworth B.W. A model of fuzzy reasoning through multivalued logic and set theory. // Int. J. Man-Machine Studies. -1979. -№11. pp 351-380.

96. Bastani F.B. and Ramamoorthy C.V. Input-domain-based models for estimating the correctness of process control program in : A. Serra and R.E. Barlow, Eds., Theory of Reliability. -North- Holland, Amsterdam, 1986. -pp 321378.

97. Benner, Ludwig Jr. Accident Investigations: Multilinear Events Sequencing Methods. // Journal of Safety Research.- 1975.-vol.7, no.2. pp. 67-73.

98. Cay K.Y., Wen C.Y., Zhang M.L. Fuzzy reliability modelling of gracefully degradable computing systems // Reliability Eng. System Safety.-1991.- № 33.-pp 141-157.

99. Cai K.Y. Fuzzy reliability theories. // Fuzzy Sets and Systems. -1991-№ 40.- pp 510-511.

100. Cay K.Y., Wen C.Y., Zhang M.L. Posbist reliability behavior of fault-tolerant systems. // Microelectronics and Reliability. -1995,- №35.-pp 46-56.

101. Dempster, A.P. A Generalization of Bayesian Inference. // Journal of Royal Statistical Society, Series В .-1968. Vol. 30.- pp 205-247.

102. Helicopter Safety Study. Main report. / Ingstad, O., Rosness, R., Sten, T. etc.: SINTEF Report STF 75 A900008. -Trondheim, 1990.- 292p.

103. International Loss Control Institute. International Safety Rating System (ISRS).-Loganville, Georgia. ILCI.-1990. -74 p.

104. Gibson, J. The contribution of experimental psychology to the formulation of the problem of safety. In: Behavioral Approaches to Accident Research. -Association for the Aid of Crippled Children, New York, 1961.-231 p.

105. Johnson.W.G. MORT Safety Assurance System. -Marcel Dekker, New York, 1980.-143p.

106. Kulmann A. Introduction to safety science. New York, 1986.- 486 p.

107. Kjellen.U. and Hovden J. Reducing risks by deviation control-a retrospection into a research strategy.// Safety Science.-1993. №16.-pp 417-438.

108. Kjellen.U. and Larsson.T.J. Investigation accidents and reducing risks-a dynamic approach. // Journal of Occupational Accidents. 1981. -№3.-pp129.140.

109. Karwowski W., Mital A., Fuzzy concepts in Human Factors // Ergonomics Research. Application of Fuzzy Theory in Human Factors. -1986. -pp 41-53.

110. Karwowski W., Mital A. Application of approximate reasoning in risk analysis // Applications of Fuzzy Set Theory in Human Factors. -1986. -pp 227239.

111. Kai-Yuan-Cai. System failure engineering and fuzzy methodology. An introductory overview // Fuzzy Sets and Systems.-1996. -№83. -pp 113-133.

112. Kenarargni R. Event-tree analysis by fuzzy probability // IEEE Trans. Reliability, R-40. -1991. -pp 120-124.

113. Kelly,R.B. Industrial Emergency Preparedness. -New York, 1989. -297p.

114. Haddon.W. The basic strategies for reducing damage from hazards of all kinds. // Hazard Prevention. September/October.- 1980.- p8-12.

115. Hale.A.R. The risk assessment and control (problem solving) cycle. // Safety Science Group, TU Delft., 1993. -192p.

116. Harms-Ringdahl, Lars. Safety Analysis in Design-Evaluation of Case Study. //Accident Analysis and Prevention. -1987.- vol. 19, no. 4. -pp305.317.

117. Heinrich,H.W. Industrial Accident prevention. McGrow-Hill Book Company, 1936. -374p.

118. Heinrich, Kingsley and Ludwig Benner.Jr. Investigating Accidents with STEP. Marcel Dekker, Inc.,New York, 1987. -256 p.

119. Huang Chougfu. Fuzzy risk assessment of urban natural hazards // Fuzzy Sets and Systems. -1996. -№ 83. -pp 271-282.

120. Leplat, J. Accident analyses and work analyses // Journal of Occupational Accidents.- 1978.-№ 1. -pp331.340.

121. Leplat, J. and Rassmussen, J. Analysis of human errors in industrial incidents and accidents for improvements of work safety // Acc. Anal. And Prev.-1984/-№26920.-pp77-88.

122. Liang G.S., Wang M.J. Fuzzy fault tree analysis using failure possibility // Microelectronics and Reliability.-1993.- № 33.-pp 583-597.

123. Mandani, E.H. Application of Fuzzy Logic to Approximate Reasoning Using Linguistic Systems. // IEEE Transactions on Computers. -1977, C-26.- pp. 1182-1191.

124. Meyer,M.A. How to Apply the Anthropological Technique of Participant Observation to Knowledge Acquisition for Expert Systems. // IEEE Transaction on Systems, Man and Cybernetics. -1992.- 22(5).-pp 984-991.

125. Mistra K.B., Sharma A. Performance index to quality reliability using fuzzy subsets theory // Microelectronics and Reliability.-1981.- № 21.-pp 543-549.

126. Mistra K.B.,Weber G.G. Use of fuzzy set theory for level-1 studies in probabilistic risk assessment // Fuzzy Sets and Systems.- 1990.- № 37. pp 139160.

127. Mizumoto M. Pictorial representations of fuzzy connectives, parti: cases of t-norms, t-conorms, and averaging operations. // Fuzzy Sets and Systems.-1989.- № 31.- pp 217-242.

128. Onisawa T. An approach to human reliability in man-machine systems using error possibility // Fuzzy Sets and Systems.- 1988.- № 27.- pp 87-103.

129. Onisawa T. An application of fuzzy concepts to modeling of reliability analysis // Fuzzy Sets and Systems.-1990.- № 37.- pp 269-286.

130. Onisawa T. Fuzzy reliability analysis using natural language information and numeric information // Proc. 4th IFSA Congress.-1991.- Vol. Eng ( Brussels ).- pp 163-166.

131. Onisawa T. Subjective analysis of system reliability and its analyzer II Fuzzy Sets and Systems.-1996.- № 83.- pp 249-269.

132. Pan Z.J., Ya-Chuan Tai. Varience importance of system components by Monte-Carlo // IEEE Trans. Reliability.-1988.-№ 37.-pp 421-423.

133. Prade, H. A Computational Approach to Approximate and Plausible Reasoning with Applications to Expert Systems // IEEE Transaction on Pattern Analysis and Machine Intelligence. -1985.-vol. PAMI-7, no.3.- pp 260-283.

134. TRIPOD: A Principal Basis for Safer Operations. Report prepared for Shell Informational / Reason, J., Shotton, R., Wagenear, W., Hudson, P., Goeneweg, J. Petroleum Maatschappij.- University of Manchester and Universsity of Lei-deu, 1988.- 59 p.

135. Shiraishi N., Furuta H. Reliability analysis based on fuzzy probability. // J. Engrg. Mech. -1983. -№ 109.-pp 1445-1459.

136. Singer D. A fuzzy set approach to fault tree and reliability analysis // Fuzzy Sets and Systems. -1990.- № 34. -pp 145-155.

137. Soman K.P., Mistra K.B. Fuzzy fault tree analysis using resolution identity // J. Of Fyzzy Math.- 1993. -№ 1.-pp 193-212.

138. Suresh P.V., Babar A.K., Vencat Ray V. Uncertainty in fault tree analysis: A fuzzy approach // Fuzzy Sets and Systems.-1996.- № 83.- pp 135-141.

139. Surry, J. Industrial Accident Research. A Human Engineering Appraisal Labour Safety Council. Ontario Ministry of Labour, Toronto, 1974. -177p.

140. Tanaka H., Fan L.T., Lai F.s., Toguch K. Fault tree analysis by fuzzy probability // IEEE Trans. Reliability.-1983.- R-32.- pp 453-457.

141. Utkin L.V. Fuzzy reliability of repairable systems in the possibility context. // Microelectronics and Reliability.-1994.- №34. -pp1865-1876.

142. Wenstop F. Quantitative analysis with linguistic values // Fuzzy Sets and Systems.-1980.- №4.- pp 99-115.

143. Verma D, Knezevic J. A fuzzy weighted wedge mechanism for feasibility assessment of system reliability during conceptional design // Fuzzy Sets and Systems. -1996.-№ 83.- pp 179-187.

144. Zadeh, L.A . IEEE Transactions on Systems, Man and Cybernetics, SMC-3. -1973. -pp.28-44.

145. Zadeh, L.A .Fuzy Logic and Approximate Reasoning. // Synthese. -1975. -№30.- pp. 407-428.

146. Zadeh, L.A . The Concept of a Linguistic Variable and its Application to Approximate Reasoning. II Information Sciences. -1975b.- Part 1, vol. 8.- pp. 199-249.

147. Zadeh, L.A . The Concept of a Linguistic Variable and its Application to Approximate Reasoning. // Information Sciences. 1975b.- Part 2, vol. 8,- pp. 301-357.

148. Zadeh, L.A . The Concept of a Linguistic Variable and its Application to Approximate Reasoning. // Information Sciences. 1975b.- Part 3, vol. 9.- pp. 4380.

149. Zadeh L.A . Inform. And Control. Fuzzy Sets. -1965.- Vol. 8. -pp. 338353.

150. Zadeh L.A. The Concept of a Linguistic Variable and its Application to Approximate Reasoning. // J. of Cybernetics. 1975.- № 2.- pp 301-357.

151. Переездчиков И.В. Методология анализа опасностей промышленных систем «человек-машина-среда» на базе теории четких и нечетких множеств // Образование через науку. Тезисы докладов Международной кон-ференции.-2005.- С509-510.

152. Павлихин Г.П., Переездчиков И.В. Комплексный расчет аварийного сброса сточных вод в водоёмы II Образование через науку. Тезисы докладов Международной конференции.-2005.- С510.

153. Переездчиков И.В. Определение полей концентраций при сбросе сточных вод в водоёмы // Химическое и нефтегазовое машиностроение.-2005.-№5.-С.32-35.

154. Переездчиков И.В. Ранжирование степеней опасности промышленных объектов И Химическое и нефтегазовое машиностроение.-2005.-№6.-С.40-41.

155. Переездчиков И.В. Методология анализа опасностей сложных технических систем на базе четких и нечетких множеств // Химическое и нефтегазовое машиностроение.-2005.-№7.-С.39 -41.

156. Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана»

157. Проведенный автором на базе нечетких множеств анализ помог на этапе проектирования выбрать вариант компоновки стенда, обеспечивающий требуемую безопасность, в частности, ввести в управление стендом полуавтоматический режим.

158. Эксплуатация стенда в процессе его отладки подтвердила правомерность выбранных решений.1. Зав. отделом ЭМ1.4 С.н.с.1. В.И.Новиков Д.Ю.Юдин