В настоящее время оценка риска и безопасности сложных технических систем (СТС) все более активно внедряется в механизмы государственного управления в целях обеспечения безопасности и устойчивого развития страны [1, 2, 4]. Риск является случайной, многопараметрической величиной и это определяет всю методическую сложность его нормирования. Сегодняшнее развитие техники и технологий состоит в создании и безопасной эксплуатации СТС. В предыдущих работах [2, 4 – 16] автор показал возможность управлять техногенной безопасностью таких элементов СТС, как металлургические мостовые краны. Почему именно эта группа элементов технологического металлургического оборудования? На самом деле, и мы считаем, что это оправдано, исследования техногенной безопасности металлургических производств в основном посвящены пожарной безопасности и связанными с ней авариями и инцидентами. Вопросы же конструкционной безопасности, также связанной с пожарной безопасностью рассмотрены недостаточно.
В России за последние годы наблюдается некоторое снижение числа чрезвычайных ситуаций [1], но ежегодные прямые ущербы от них только возрастали – с 65 млрд. руб. в 1998 г. до 100 млрд. руб. в 2003 г. Такие ущербы реализовавшихся чрезвычайных ситуаций (Р = 1) фактически означают экономические риски и составляют около 0,2% от общемировых экономических рисков. Таким образом, это указывает на необходимость анализа, нормирования и снижения рисков в нашей стране. Исследования и разработки по таким проблемам становятся одними из наиболее сложных, актуальных и перспективных.
Теоретический и научно-методический аппарат оценки риска потенциально опасных элементов СТС продолжает только формироваться [1, 17]. В западных источниках такая оценка называется вероятностным риск-анализом (Probabilistic Risk Assessment – PRA) и вероятностным анализом безопасности (Probabilistic Safety Assessment – PSA). К сожалению, работ, посвященных этой проблеме не так много, к ним можно отнести исследования следующих авторов: М. Cormick, Е. Henley, S. Lewin, М. Rubin, R. Shneider, G. Melhem. Основным в этих исследованиях является исследования вероятностной динамики систем, обладающей огромным потенциалом.
В России изучение таких вопросов проводится несколько по другому – исследуются статистические эффекты на конструкционном и элементном уровнях. При этом, если на фундаментальном уровне сформулированы модели и выработаны некоторые подходы, а прикладные разработки базируются на исследованиях, то в документах, предназначенных для применения в производственных условиях, рекомендации по использованию этих моделей и результатов исследований практически отсутствуют.
Опираясь на труды [17] Н.Н. Афанасьева, В.В. Болотина, А.С. Гусева, А.Ф. Гетмана, А.Б. Злочевского, В.П. Когаева, А.Р. Ржаницына, М.Н. Степнова, В.А. Светлицкого, А. Тимашева и др. были разработаны статистические теории и сформулированы фундаментальные основы вероятностных методов расчетов прочности, долговечности и надежности конструкций.
Работы А.Е. Андрейкива, Г.И. Баренблатта, В.В. Болотина, Р.В. Гольдтшейна, В.П. Аарионова, Н.А. Махутова, Е.М. Морозова, В.В. Москвичева, В.В. Панасюка, В.З. Партона, Г.П. Черепанова, D. Вrоеk, D. Dagdale, G. Irvin, А. Griffith, К. Miller, G. Knott, D. Paris, G. Sih и др. позволили ввести в расчеты прочности и долговечности анализ влияния размеров дефектов. Вероятностные аспекты этого влияния исследовались В.В. Болотиным, П.М. Витвицким, А.Ф. Гетманом, А.Б. Злочевским, Г.П. Карзовым, Е.В. Аобановым, В.Ф. Лукьяновым, А. Lidard, Т. Bokalrud, А. Karlson и др.
На основе анализа известных путей решения проблемы оценки риска и безопасности СТС предлагаем синтезировать достижения механики разрушения, вероятностных методов расчета прочности и долговечности. Изучение этой проблемы набирает обороты. Основные результаты связаны с работами В.В. Болотина, А.Ф. Бермана, А.Ф. Гетмана, Н.А. Махутова, О.Ф. Чернявского, А.М. Лепихина.
Для решения поставленной проблемы нужно решить массу задач, основные из которых [1, 5, 12 – 16]:
Предварительный анализ опасностей и выделение потенциальных зон разрушений. На этом этапе с использованием численных методов анализа НДС конструкций определяются наиболее нагруженные зоны, определяются локальные области конструкции, в которых возможны сочетания высоких напряжений, пониженных характеристик материала и больших размеров дефектов.
Анализ предельных состояний конструкций. Необходимо принимать во внимание возможные корреляции механизмов разрушений.
Формулировка критериальных соотношений предельных состояний. Осуществляется выбор силовых, деформационных или энергетических критериев разрушения.
Построение вероятностных моделей предельных состояний по выделенным критериям разрушения. Здесь будем использовать методы теории надежности и вероятностной механики разрушения.
Введение в модели новых полученных коэффициентов, учитывающих влияние человеческого фактора, внесение поправок в технические регламенты оборудования при современном состоянии их обслуживания.
Библиографическая ссылка
Извеков Ю.А., Грачева Л.А. АНАЛИЗ НАУЧНО-МЕТОДИЧЕСКОГО АППАРАТА И СОВРЕМЕННЫХ ПОДХОДОВ К ОЦЕНКЕ БЕЗОПАСНОСТИ СЛОЖНЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2014. – № 8-4. – С. 9-10;URL: https://applied-research.ru/ru/article/view?id=5684 (дата обращения: 19.04.2024).