- •Учебное пособие
- •Isbn 5-89644-078-2
- •1 Лава 1
- •1 Лава 2
- •Глава 3
- •Глава 4
- •Глава 5
- •Глава 8
- •Глава 9
- •Глава 10
- •Глава 6
- •Глава 7
- •Глава 11
- •Глава 12
- •Г лава 1
- •В техносфере
- •1.1. Техносфера. Техника. Техническая система. Технология
- •Г лава 1
- •1.2. Определение опасности
- •Г лава 1
- •1.3. Аксиомы о потенциальной опасности технических систем
- •Г лава 1
- •1.4. Таксономия опасностей
- •Г лава 1
- •Г лава 1
- •1.4.1. Примеры таксономий
- •Г лава 1
- •Г лава 1
- •Г лава 1
- •Г лава 1
- •1.5. Алгоритм развития опасности и ее реализации
- •Г лава 1
- •1.6. Источники опасности
- •Г лава 1
- •1.7. Энергоэнтропийная концепция опасностей
- •1.8. Номенклатура опасностей
- •Г лава 1
- •1.9. Квантификация опасностей
- •1.10. Идентификация опасностей
- •Г лава 1
- •1.11. Причины и последствия
- •1.12. Пороговый уровень опасности
- •Г лава 1
- •1.13. Показатели безопасности технических систем
- •Г лава 2 Основные положения теории риска
- •2.1. Понятие риска
- •Г лава 2
- •Г лава 2
- •Г лава 2
- •Г лава 2
- •Г лава 2
- •Г лава 2
- •Г лава 2
- •2.2. Развитие риска на промышленных объектах
- •Г лава 2
- •2.3. Основы методологии анализа и управления риском
- •2.3.1. Анализ риска: понятие и место в обеспечении безопасности технических систем
- •Г лава 2
- •Г лава 2
- •Г лава 2
- •2.3.2. Оценка риска: понятие и место в обеспечении безопасности технических систем
- •Г лава 2
- •Г лава 2
- •2.3.3. Управление риском: понятие и место в обеспечении безопасности технических систем
- •Г лава 2
- •2.3.4. Общность и различие процедур оценки и управления риском
- •2.3.5. Количественные показатели риска
- •Г лава 2
- •Г лава 2
- •Г лава 2
- •Г лава 2
- •Г лава 2
- •2.3.6. Приемлемый риск
- •2, 3, 4, 5 — Зона соответственно
- •Г лава 2
- •Г лава 2
- •2.3.7. Сравнение рисков
- •Г лава 2
- •Г лава 2
- •Г лава 2
- •Г лава 2
- •2.3.8. Системно-динамический подход к оценке техногенного риска
- •Г лава 2
- •Г лава 2
- •Г лава 2
- •Г лава 2
- •Г лава 2
- •2.4. Моделирование риска
- •Г лава 2
- •Г лава 2
- •Г лава 2
- •Г лава 2
- •Г лава 2
- •Г лава 2
- •2.5. Принципы построения информационных технологий управления риском
- •Г лава 2
- •Г лава 2
- •Г лава 3
- •3.1. Общие замечания
- •Г лава 3
- •Г лава 3
- •3.2. Классификация внешних воздействующих факторов
- •Г лава 3
- •Г лава 3
- •Г лава 3
- •Г лава 3
- •3.3. Воздействие температуры
- •Г лава 3
- •Г лава 3
- •Г лава 3
- •3.4. Воздействие солнечной радиации
- •Г лава 3
- •3.5. Воздействие влажности
- •Г лава 3
- •3.6. Воздействие атмосферного давления
- •3.7. Воздействие ветра и гололеда
- •Г лава 3
- •3.8. Воздействие примесей воздуха
- •Г лава 3
- •3.9. Воздействие биологических факторов
- •3.10. Старение материалов
- •Г лава 3
- •Г лава 3
- •3.11. Факторы нагрузки
- •Г лава 3
- •Г лава 4
- •Г лава 4
- •4.1. Основные понятия теории надежности
- •4.1.1. Предварительные замечания
- •4.1.2. Объект, элемент, система
- •Г лава 4
- •Г лава 4
- •Г лава 4
- •Г лава 4
- •4.1.3. Определение надежности
- •Г лава 4
- •Г лава 4
- •Г лава 4
- •Г лава 4
- •Г лава 4
- •4.1.4. Виды надежности
- •4.1.5. Характеристики отказов
- •Г лава 4
- •Г лава 4
- •4.1.6. Виды отказов и причинные связи
- •Г лава 4
- •Г лава 4
- •4.2. Количественные характеристики надежности
- •4.2.1. Критерии и количественные характеристики надежности
- •Г лава 4
- •Г лава 4
- •Г лава 4
- •Г лава 4
- •Г лава 4
- •Г лава 4
- •Г лава 4
- •Г лава 4
- •Г лава 4
- •4.3. Теоретические законы распределения отказов
- •4.3.1. Случайное событие
- •4.3.2. Случайная величина
- •4.3.3. Основные законы распределения, используемые в теории надежности
- •Г лава 4
- •Г лава 4
- •Г лава 4
- •Г лава 4
- •Г лава 4
- •4.3.4. О выборе закона распределения отказов при расчете надежности
- •4.4. Резервирование
- •Г лава 4
- •4.4.1. Виды резервирования
- •4.4.2. Способы структурного резервирования
- •Г лава 4
- •4.5. Основы расчета надежности технических систем по надежности их элементов
- •4.5.1. Целевое назначение и классификация методов расчета
- •Г лава 4
- •4.5.2. Последовательность расчета систем
- •Г лава 4
- •4.5.3. Расчет надежности, основанный на использовании параллельно-последовательных структур
- •Г лава 4
- •Г лава 4
- •Г лава 4
- •Г лава 4
- •Г лава 4
- •Г лава 4
- •Г лава 4
- •Г лава 5
- •5.1. Системный подход к анализу возможных отказов: понятие, назначение, цели и этапы, порядок, границы исследования
- •Г лава 5
- •Г лава 5
- •Г лава 5
- •Г лава 5
- •5.2. Выявление основных опасностей на ранних стадиях проектирования
- •Г лава 5
- •5.3. Исследования в предпусковой период
- •5.4. Исследования действующих систем
- •Г лава 5
- •5.5. Регистрация результатов исследования
- •Г лава 5
- •5.6. Содержание информационного отчета по безопасности процесса
- •5.6.1. Описание промышленной системы
- •5.6.2. Описание производственных процессов
- •Г лава 5
- •5.6.3. Описание опасных веществ
- •5.6.4. Предварительный анализ опасностей
- •5.6.5. Описание элементов системы безопасности
- •Г лава 5
- •5.6.6. Оценка возможности развития опасностей
- •5.6.7. Организация
- •Г лава 5
- •5.6.8. Оценка последствий крупных производственных аварий
- •5.6.9. Планирование мер смягчения последствий аварий
- •Г лава 5
- •5.6.10. Отчеты перед местными органами власти
- •Г лава 5
- •Г лава 6
- •Технических систем
- •6.1. Понятие и методология качественного и количественного анализов опасностей и выявления отказов систем
- •Г лава 6
- •Г лава 6
- •Г лава 6
- •6.2. Порядок определения причин отказов и нахождения аварийного события при анализе состояния системы
- •Г лава 6
- •6.3. Предварительный анализ опасностей
- •Г лава 6
- •Г лава 6
- •6.4. Метод анализа опасности и работоспособности– аор (Hazard and Operability Study — hazop)
- •Г лава 6
- •Г лава 6 Пример простой технологической карты
- •Г лава 6
- •Г лава 6
- •Г лава 6
- •Г лава 6
- •6.5. Методы проверочного листа (Check-list) и «Что будет, если ...?» («What — If»)
- •Г лава 6
- •Г лава 6
- •Г лава 6
- •Г лава 6
- •Г лава 6
- •Г лава 6
- •6.6. Анализ вида и последствий отказа – авпо (Failure Mode and Effects Analysis — fmea)
- •Г лава 6
- •6.7. Анализ вида, последствий и критичности отказа — авпко (Failure Mode, Effects and Critical Analysis — fmeca)
- •Г лава 6
- •Г лава 6
- •6.8. Дерево отказов – до (Fault Tree Analysis — fta)
- •Г лава 6
- •Г лава 6
- •Г лава 6
- •Г лава 6
- •Г лава 6
- •Г лава 6
- •Г лава 6
- •Г лава 6
- •Г лава 6
- •Г лава 6
- •Г лава 6
- •Г лава 6
- •6.9. Дерево событий – дс (Event Tree Analysis — еta)
- •Г лава 6
- •Г лава 6
- •6.10. Дерево решений
- •6.11. Логический анализ
- •Г лава 6
- •Г лава 6
- •Г лава 6
- •6.12. Контрольные карты процессов
- •Г лава 6
- •Г лава 6
- •6.13. Распознавание образов
- •Г лава 6
- •Г лава 6
- •Г лава 6
- •6.14. Таблицы состояний и аварийных сочетаний
- •Г лава 6
- •Г лава 6
- •Г лава 7
- •7.1. Причины совершения ошибок
- •Г лава 7
- •Г лава 7
- •Г лава 7
- •Г лава 7
- •Г лава 7
- •Г лава 7
- •Г лава 7
- •Г лава 7
- •7.2. Методология прогнозирования ошибок
- •Г лава 7
- •Г лава 7
- •7.3. Принципы формирования баз об ошибках человека
- •Г лава 7
- •Г лава 8
- •8.1. Причины, задачи и содержание экспертизы
- •Г лава 8
- •8.2. Организация экспертизы
- •Г лава 8
- •Г лава 8
- •8.3. Подбор экспертов
- •Г лава 8
- •Г лава 8
- •8.4. Экспертные оценки
- •Г лава 8
- •Г лава 8
- •8.5. Опрос экспертов
- •Г лава 8
- •Г лава 8
- •Г лава 8
- •Г лава 8
- •Г лава 8
- •Г лава 8
- •8.6. Оценка согласованности суждений экспертов
- •Г лава 8
- •Г лава 8
- •Г лава 8
- •Г лава 8
- •8.7. Групповая оценка и выбор предпочтительного решения
- •Г лава 8
- •Г лава 8
- •8.8. Принятие решения
- •Г лава 8
- •Г лава 8
- •8.9. Работа на завершающем этапе
- •Г лава 8
- •Г лава 9
- •9.1. Стадия проектирования технических систем
- •Г лава 9
- •9.2. Стадия изготовления технических систем
- •9.3. Стадия эксплуатации технических систем
- •Г лава 9
- •9.4. Техническая поддержка и обеспечение
- •Г лава 9
- •9.5. Технические средства обеспечения надежности и безопасности технических систем
- •9.5.1. Средства предупреждения отказов
- •Г лава 9
- •9.5.2. Средства контроля
- •9.5.3. Средства защиты
- •Г лава 9
- •Г лава 9
- •9.6. Организационно-управленческие мероприятия
- •9.6.1. Техническое обслуживание, ремонтные работы и инспектирование
- •Г лава 9
- •Г лава 9
- •9.6.2. Управление изменениями в технологическом процессе
- •9.6.3. Обучение
- •Г лава 9
- •9.7. Диагностика нарушений и аварийных ситуаций в технических системах
- •Г лава 9
- •Г лава 9
- •Г лава 9
- •Г лава 9
- •Г лава 9
- •9.8. Алгоритм обеспечения эксплуатационной надежности технических систем
- •Глава 10 Технические системы безопасности
- •10.1. Назначение и принципы работы защитных систем
- •Глава 10
- •Глава 10
- •10.2. Типовые структуры и принципы функционирования автоматических систем защиты
- •Глава 10
- •Глава 10
- •Глава 10
- •Глава 10
- •Глава 10
- •10.3. Автоматическая интеллектуализированная система защиты объекта и управления уровнем безопасности
- •Глава 10
- •Глава 10
- •10.4. Типовые локальные технические системы и средства безопасности
- •Глава 10
- •10.4.1. Системы предотвращения отклонений от допустимых рабочих режимов
- •Глава 10
- •10.4.2. Системы, предотвращающие разрушение деталей и узлов систем безопасности
- •10.4.3. Системы энергоснабжения
- •10.4.4. Системы аварийной сигнализации
- •Глава 10
- •10.4.5. Защитная автоматика
- •10.4.6. Технические средства защиты
- •10.4.7. Способы предотвращения человеческих и организационных ошибок
- •Глава 10
- •Глава 11
- •Глава 11
- •Глава 11
- •11.1. Классификация промышленных объектов по степени опасности
- •11.2. Оценка опасности промышленного объекта
- •Глава 11
- •11.3. Декларация безопасности опасного промышленного объекта
- •11.4. Требования к размещению промышленного объекта
- •Глава 11
- •11.5. Система лицензирования
- •11.6. Экспертиза промышленной безопасности
- •11.7. Информирование государственных органов и общественности об опасностях и авариях
- •Глава 11
- •11.8. Ответственность производителей или предпринимателей за нарушения законодательства и нанесенный ущерб
- •11.9. Учет и расследование
- •Глава 11
- •11.10. Участие органов местного самоуправления и общественности в процессах обеспечения промышленной безопасности
- •11.11. Государственный контроль и надзор за промышленной безопасностью
- •Глава 11
- •Глава 11
- •Глава 11
- •Глава 11
- •11.12. Разработка планов по ликвидации аварий
- •11.13. Экономические механизмы регулирования промышленной безопасности
- •Глава 11
- •11.14. Российское законодательство в области промышленной безопасности
- •Глава 11
- •Глава 11
- •Глава 11
- •Глава 12
- •12.1. Понятие ущерба и вреда. Структура вреда
- •Глава 12
- •12.2. Экономический и экологический вред
- •Глава 12
- •Глава 12
- •12.3. Принципы оценки экономического ущерба
- •Глава 12
- •Глава 12
- •Глава 12
- •Глава 12
- •Б иблиографический список
- •Б иблиографический список
- •Б иблиографический список
- •Б иблиографический список
- •Б иблиографический список
- •432980 Г. Ульяновск, ул. Гончарова, 14
- •Isbn 5-89644-078-2
Г лава 4
Обеспечение надежности является серьезной задачей для специалиста, эксплуатирующего сложные технические системы, отказ которых может привести к авариям и чрезвычайным происшествиям. Во-первых, он должен рассмотреть последствия каждого отказа. Неучтенные отказы могут стать впоследствии причиной невыполнения производственной программы. Во-вторых, частые отказы или длительные периоды неисправного состояния могут привести к полной потере работоспособности системы и ее непригодности к последующей эксплуатации. Третий аспект надежности связан с безопасностью для людей и окружающей среды.
Очевидно, без знания основных вопросов математической теории надежности невозможно реализовать наилучшие условия проектирования технических систем и решить задачи безопасности при эксплуатации.
Рассмотрение вопросов теории надежности ограничивается рассмотрением понятий, законов распределения отказов, способов резервирования и основных методов расчета надежности систем до первого отказа.
4.1. Основные понятия теории надежности
4.1.1. Предварительные замечания
В основу перечня положен ГОСТ 27.002-89 «Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения», формулирующий применяемые в науке и технике термины и определения в области надежности. Однако не все термины охватываются указанным ГОСТом, поэтому в отдельных пунктах введены дополнительные термины, отмеченные «звездочкой» (*).
4.1.2. Объект, элемент, система
В теории надежности используют понятия объект, элемент, система.
Объект — техническое изделие определенного целевого назначения, рассматриваемое в периоды проектирования, производства, испытаний и эксплуатации.
Объектами могут быть различные системы и их элементы, в частности: сооружения, установки, технические изделия, устройства, машины, аппараты, приборы и их части, агрегаты и отдельные детали.
Элемент системы — объект, представляющий отдельную часть системы. Само понятие элемента условно и относительно, так как любой элемент, в свою очередь, всегда можно рассматривать как совокупность других элементов.
Понятия система и элемент выражены друг через друга, поскольку одно из них следовало бы принять в качестве исходного, постулировать. Понятия эти относительны: объект, считавшийся системой в одном исследовании, может рассматриваться как элемент, если изучается объект большего масштаба. Кроме того, само деление системы на элементы зависит от характера
116
Г лава 4
рассмотрения (функциональные, конструктивные, схемные или оперативные элементы), от требуемой точности проводимого исследования, от уровня наших представлений, от объекта в целом.
Человек-оператор также представляет собой одно из звеньев системы человек-машина.
Система — объект, представляющий собой совокупность элементов, связанных между собой определенными отношениями взаимодействующих таким образом, чтобы обеспечить выполнение системой некоторой достаточно сложной функции.
Признаком системности является структурированность системы, взаимосвязанность составляющих ее частей, подчиненность организации всей системы определенной цели. Системы функционируют в пространстве и времени.
4.1.2.1. Состояние объекта
Исправность — состояние объекта, при котором он соответствует всем требованиям, установленным нормативно-технической документацией (НТД).
Неисправность — состояние объекта, при котором он не соответствует хотя бы одному из требований, установленных НТД.
Работоспособность — состояние объекта, при котором он способен выполнять заданные функции, сохраняя значения основных параметров в пределах, установленных НТД.
Основные параметры характеризуют функционирование объекта при выполнении поставленных задач и устанавливаются нормативно-технической документацией.
Неработоспособность — состояние объекта, при котором значение хотя бы одного заданного параметра, характеризующего способность выполнять заданные функции, не соответствует требованиям, установленным НТД.
Понятие исправность шире, чем понятие работоспособность. Работоспособный объект в отличие от исправного удовлетворяет лишь тем требованиям НТД, которые обеспечивают его нормальное функционирование при выполнении поставленных задач.
Работоспособность и неработоспособность в общем случае могут быть полными или частичными. Полностью работоспособный объект обеспечивает в определенных условиях максимальную эффективность его применения. Эффективность применения в этих же условиях частично работоспособного объекта меньше максимально возможной, но значения ее показателей при этом еще находятся в пределах, установленных для такого функционирования, которое считается нормальным. Частично неработоспособный объект может функционировать, но уровень эффективности при этом ниже допускаемого. Полностью неработоспособный объект применять по назначению невозможно.
117