103300 (Условия — стационар­ные) щ, кг/с

х ехр < -

2К,

1. Среда в зоне рассеяния изотропна: К_х = К_у = К_г = К. Решение точное:

AnKs

и_х (s -х) 2К

-ехр -^- ^^ + ^^

где s = yjx¹ + у² + z² ■

Решение приближенное: (облако —«тонкий факел»)

s

I

I

о О

_{I *}

_I

о II

₈

о

ев

о.

S S X X ее о

р, ^ ■

о g. о

о

_a

з 1

PQ о

о ⁺о '

го U ° «

О Ж О X

и Ян П

О, X и

X

Q. X и

о

се

о.

сз

Си

3

D

X X

f 1

05 §

ГО * ГО X

,_н то *-н та

2 S2 Я

О.

X

ПРИЛОЖЕНИЕ б

СПРАВОЧНЫЕ ДАННЫЕ О ХАРАКТЕРЕ ПОРАЖЕНИЯ ЧЕЛОВЕКА И СВОЙСТВАХ НЕКОТОРЫХ МАТЕРИАЛОВ

Таблица П.6.1 Биологические последствия общего радиоактивного облучении человека

Доза, Гр	Эффект	Доза, Гр	Эффект
<10-3	Угнетение жизне­деятельности	1-2,5	Легкая лучевая болезнь
(2-3)10-3	Оптимальные усло­вия для жизнедея­тельности	2,5-40	Средняя стадия лучевой болезни
(2-50)10-3	Стимуляции жизне­деятельности	4-6	Тяжелая стадия лучевой болезни
(5-10)10-2	Регистрация мутаций	6-10	Кишечная форма лучевой болезни — гибель через 3 дня
0,1-0,5	Временная мужская стерилизация	10-100	Церебральная форма лучевой болезни — смерть через 2 часа
0,5-1,0	Нарушение кровет­ворения, учащение мутаций	2000	Смерть под лучом

Таблица П.6.2 Теплофизические характеристики веществ и материалов

Материал, вещество	еЧ! %	VM, кг/(м2 • мин)	Qm кДж/кг	7пф> К
Ацетон	0,93	2,83	20000	1200
Бензин	0,85	2,93	41900	1100
Бумага	0,97	0,63	13400	370
Дизельное топливо	0,85	3,30	43000	1250
Древесина	0,97	1,11	13800	830
Резина техническая	0,85	0,90	33500	1200
Мазут	0,85	2,10	39800	1400
Спирт	0,85	0,87	45600	1200
Полипропилен	0,97	0,32	15700	310

494

495

Таблица П.6.3 Энергетическое содержание тканей биоты, кДж/кг

Биологические объекты	Як	Биологические объекты	Як
Амфибии	17,17	Птицы	23,32
Беспозвоночные	21,00	Рептилии	19,68
Водоросли	20,58	Ракообразные	17,80
Млекопитающие	20,43	Рыбы	22,15
Моллюски	20,28	Семена растений	21,84
Наземные растения	18,90	Черви	22,11
Насекомые	22,68	Яйца птиц	23,75

Таблица П.6.4 Коэффициенты аллометрического уравнения, кДжДсут • кг)

Группа биоособей	с	d	Группа биоособей	с	d
Амфибии	0,035	0,66	Моллюски	0,020	0,74
Птицы воробьиные	4,184	0,68	Личинки водные	0,031	0,82
Птицы другие	2,560	0,72	Морские животные	0,025	0,60
Змеи	0,034	0,86	Черви хордовые	0,061	0,82
Млекопитающие	1,855	0,74	Губки	0,029	0,75
Рыбы	0,144	0,81	Иглокожие	0,035	0,70
Ракообразные	0,065	0,76	Пиявки	0,052	0,82

Таблица П.6.5 Плотности различных древесных пород, кг/м³

Древесина	Порода		Древесина	Порода
	сухая	условно сухая		сухая	условно сухая
Береза	600	500	Лиственница	630	520
Бук	640	530	Ольха	490	420
Дуб	650	550	Осина	470	400
Ель	420	360	Пихта	350	300
Кедр	410	350	Сосна	470	400

496

ПРИЛОЖЕНИЕ 7

КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЭКСПЕРТНОЙ СИСТЕМЫ ОЦЕНКИ ТЕХНОГЕННОГО РИСКА ТИПА «HAZARD»

Рассматриваемая здесь экспертная система HAZARD 2.0 предназна­чена для решения следующих основных задач:

а) оценки вероятности возникновения происшествий при функцио­ нировании конкретного технологического объекта, интерпретируемого здесь как функционирование человекомашинной системы;

б) учета значимости до 30 соответствующих свойств системы «чело­ век—машина—среда», реально влияющих на появление техногенных про­ исшествий;

в) определения величины возможного снижения вероятности таких происшествий и оптимизация предлагаемых для этого альтернативных мероприятий;

г) экспертной помощи в оценке всех учитываемых факторов с опо­ рой на нормативные документы и их измерение с помощью универсаль­ ной лингвистической шкалы, включающей 11 разрядов-оттенков.

Структурно-функциональная схема данной системы, оформленной в виде соответствующего программного комплекса, показана на рис. П.7.1.

Как показано на рисунке, вычислительным центром рассматривае­мой экспертной системы является рассмотренная выше (см. разд. 7.3) имитационная модель процесса возникновения происшествия, которая

База данных по типам опасных объектов

И нформационная

база знаний

факторов

Механизм

логического

вывода

Имитационная

модель

процесса

возникновения

происшествия

о пасности

	6 Модуль оптимизации выбора мер безопасности

1 Модуль экспертных оценок факто ров опасности			\	7 Модуль обработки результатов моделирования
	° Интерфейс

Рис. П.7.1. Структура экспертной системы оценки техногенного риска

497

позволяет осуществлять соответствующие машинные эксперименты. Их цель — нахождение точечных значений зависимости между оценками приведенных там же факторов (см. табл. 7.11) и вероятностью возникно­вения интересующих нас происшествий и других неблагоприятных со­бытий в человекомашинной системе:

(П.7.1)

Q=f(x_u х₂, ... х_к),

где х_ъ х₂, ..., х_к — лингвистические оценки факторов опасности.

Напомним, что значение этой неявно заданной вероятности опреде­ляется особенностями конкретных машинных реализаций процесса воз­никновения происшествия в человекомашинной системе. В частно­сти, ошибки, отказы и неблагоприятные внешние воздействия имити­руются стохастическим вбросом в сеть (рис. 7.3) числовой информации (см. последнюю колонку табл. 7.3), определенной для каждого фактора своим распределением и присвоенной ему в данном эксперименте оцен­кой х_к.

Такие «возмущения» в последующем выстраиваются в причинную цепь предпосылок, которая может как обрываться (сработала защита, опера­тор устранил ошибку — умножение на ноль), так и приводить к «мо­дельному» происшествию (достижение узлов 79а, б, в). В каждом машин­ном эксперименте фиксируется число благоприятных и неблагоприят­ных исходов, по которым затем вычисляется вероятность (частость) воз­никновения происшествия и других регистрируемых событий.

Применение данной экспертной системы позволяет выдавать пользо­вателю необходимые разъяснения по определению факторов опасности с учетом действующих нормативных документов. При этом для оценки ряда свойств человекомашинных систем, относящихся к рабочей среде, например, С) (ее комфортность по физико-химическим параметрам воз­душной среды), использован следующий набор продукционных правил:

Если:

содержание вредных веществ в воздухе рабочей зоны = 2,1—4,0 ПДК;

эквивалентный уровень шума на рабочем месте = Превышение ПДУ до 10 дБА;

электрические поля промышленной частоты = < ПДУ (для всего ра­бочего дня);

уровень общей вибрации = допустимо,

параметры световой среды = вредно (1 степень);

показатели микроклимата = допустимо.

Тогда комфортность по параметрам рабочей среды = СРЕДНЯЯ.

В общем случае интегральная лингвистическая оценка фактора С, может определяться с помощью таблицы П.7.1, составленной на основе «Гигиенических критериев» [12].

Подобным образом определяются балльные и лингвистические оцен­ки всех остальных свойств человекомашинной системы (учитываемых здесь факторов аварийности и травматизма). С помощью таких оценок возмож­но решение следующих двух исследовательских задач: 1) прогнозирова­ние вероятности появления происшествий; б) обоснование наиболее эффективных мероприятий по их предупреждению.

498

Таблица П.7.1 Лингвистическая оценка фактора C_t (комфортность рабочей среды)

Фактические условия труда по Р2.2.755 99	Оценка условий по Р2.2.755-99	Лингвистическая оценка
Более 1 фактора класса 4.0	4.0	Очень, очень низкая
1 фактор 4.0 и более 1 фактора 3.4	4.0	Очень низкая
1 фактор 3.4 и более 1 фактора 3.3	3.4	Низкая
1 фактор 3.3 и более 1 фактора 3.2	3.3	Ниже среднего
1 фактор 3.2 и более 2 факторов 3.1	3.2	Средняя
2 фактора класса 3.1	3.1	Выше среднего
1 фактор класса 3.1	3.1	Хорошая
Более 10 факторов 2.0	2.0	Очень хорошая
До 10 факторов 2.0	2.0	Высокая
Все факторы класса 1.0	1.0	Очень высокая

Решение первой задачи и подготовка исходных данных для второй достигаются проведением машинных экспериментов, в результате каж­дого из которых определяются интересующие нас параметры (см. табл. 7.1). После этого правомерна постановка таких прямой и двойственной задач оптимизации мероприятий, предназначенных для повышения бе­зопасности рассматриваемой человекомашинной системы.

1. При фиксированных средствах S_3m, выбрать набор мер безопаснос­ти, обеспечивающий максимальное снижение вероятности происшествия

на опасном объекте

2. При минимальных затратах £ S_t , выбрать такой комплекс мер без-

опасности, который уменьшает величину вероятности происшествия до допустимого уровня б_доп. Их математическая постановка выглядит так:

max

mm;

(П.7.2)

или

^J2>G

где AQ,:= (Q - Qj) — снижение вероятности происшествия от /-го мероп­риятия; Si — затраты, требуемые для его внедрения.

(П.7.3) 499

Величина уменьшенной вероятности Q, определяется подобным об­разом:

Q, =

_и, х₂ + Дх_2/, ... х_к + Ax_ki),

1Л -* ГМ г- 1— О СТЭ О О О О О О О О О О о О

где 6х_к; — улучшение оценки к-то фактора опасности из-за внедрения /-го мероприятия.

Изложенные выше идеи реализованы в виде экспертного программ­ного комплекса HAZARD 3.0, интерфейс которого представлен на рис. П.7.2 — для первого из двух режимов его использования, названно­го здесь как «Моделирование».

Как видно из рисунка, экспертная система имеет сравнительно про­стой словарь, а использует она персональный компьютер (операцион­ная система — Windows 95/98 и выше). Типичный уровень пользователя должен соответствовать квалификации инженера по технике безопасно­сти, что обеспечивается оказанием ему экспертной помощи в оценке факторов опасности конкретного техносферного объекта.

При использовании экспертной системы следует помнить, что моде­лируемые в ней процессы характеризуются конечным набором рассмот­ренных выше факторов, с их конкретными лингвистическими оценка­ми, которые в совокупности влияют на процесс возникновения проис­шествия. Поэтому после запуска программы необходимо сразу же опре­делиться с оценками этих факторов. Это делается в боксе «Исследуемые факторы системы «человек—машина —среда» (рис. П.7.2). Заметим, что по умолчанию они имеют значения, присвоенные в предыдущих экспе­риментах.

Проведение машинного эксперимента с целью решения первой ис­следовательской задачи — оценки вероятности появления происшествий в человекомашинной системе, следует начинать с определения парамет­ров моделирования N и К, влияющих на точность получаемых результа­тов и время работы компьютерной программы. На необходимость этого указывают «всплывающие» на экране подсказки.

Сам же процесс имитационного моделирования начинается после на­жатия кнопки «Запуск моделирования», а его результаты выводятся в таб­лицу «Результаты моделирования» (см. левую нижнюю часть рис. П.7.2) — после истечения указанного на экране времени. В этой таблице отобража­ются также некоторые состояния человекомашинной системы, соответ­ствующие приведенной на рис. 7.3 сети, а также частоты их возникновения.

Если повторно запустить процесс моделирования, то новые резуль­таты появятся в таблице «Результаты моделирования», ниже предыду­щих. Эти результаты будут несколько отличаться и в том случае, если оценки исследуемых факторов не изменялись, что объясняется извест­ным свойством о невоспроизводимости результатов имитационного мо­делирования. Такие расхождения в определенной степени можно ниве­лировать увеличением параметра К, что потребует, однако, большего машинного времени.

Решение второй задачи — обоснование оптимальных мероприятий по повышению безопасности функционирования человекомашинной системы — осуществляется после перевода интерфейса в положение, показанное на рис. П.7.3 и в следующей последовательности. Вначале, с помощью кнопки «Комплекс мер» (см. левую, верхнюю часть окна этого рисунка) необходимо ввести информацию о мероприятиях, предлагае­мых для снижения или перераспределения техногенного риска.

500

_i#5

U n

■л			i
		5 £	него
	LJ	|[ 3
	J	■ с	Щ s ■.'
	?	Очень Ниже
			,/ ? 1 '							т ^
	*>			г			p" |Г
е !	|		11 \ cj ь	i				& i-:		995727 383262
;. |			•^ 1 't к ;-.		ЕЗУГ	1: ?so				600 783.4 1.30!
	В		н	'"		|||			i.	II и M * „ I. Ti T "
								t -" ^
1									z~

S

о О

₁

о

к к

со

s о

4>

о,

6

Предположим, что имеются два мероприятия по повышению без­опасности: первое, связанное с инструктажем и тренировками персона­ла действиям в возможных экстремальных ситуациях, и второе меропри­ятие, направленное на улучшение эргономики его рабочего места. Будем полагать также, что первое мероприятие изменит как оценку фактора «Самообладание в экстремальных ситуациях» от «Низкое» до «Ниже сред­него», так и фактора «Обученность действиям в сложных условиях об­становки» от «Хорошая» до «Очень хорошая».

Для ввода этих данных в экспертную систему необходимо в боксе «Параметры мероприятия по совершенствованию безопасности» найти факторы 412, 413 и изменить их оценки с помощью горизонтальных регуляторов. Информация о производимых действиях будет синхронно отображаться на HAZARD-мониторе. Далее, нужно заполнить графу «Зат­раты на внедрение» (допустим 250 у.е.) и нажать клавишу «Enter» либо кнопку экрана «»».

Аналогично вводят исходные данные для второго мероприятия с зат­ратами в 600 у.е. Предположим также, что его внедрение изменит оцен­ку фактора «Качество конструкции рабочего места оператора» от «Сред­нее» де «Выше среднего», а фактора «Степень учета особенностей рабо­тоспособности человека» — от «Ниже среднего» до «Средняя».

Далее, необходимо заполнить графы «Общая сумма, имеющихся в распоряжении финансовых средств» и «Величина среднего ущерба от возможного происшествия» (по умолчанию здесь используются такие их значения — 1500 у.е. и 10 млн у.е. соответственно).

Затем следует определиться с параметрами моделирования К, N (ре­комендуется принимать К > 1000) и нажать кнопку «Запуск моделирова­ния». В ответ — загорится планшет «Идет моделирование, — ждите».

После завершения моделирования в окошке «Результаты» появятся итоги счета. Они укажут на рекомендуемые (оптимальные для выделен­ных средств) мероприятия; при этом часть дополнительной информа­ции о них будет находиться под кнопкой «Итоги». Все результаты, по­лученные при моделировании, могут быть выведены в форме соответ­ствующих отчетных документов, а некоторые из них — в виде графи­ков.

Рассмотренный здесь экспертный программный комплекс HAZARD 3.0 прошел всестороннюю апробацию в ходе оценки техногенного рис­ка реальных производственных объектов, в том числе при выполнении цикла соответствующих лабораторных работ. Его практическое приме­нение позволяет повысить не только эффективность контрольно-про­филактической'работы по предупреждению аварийности и травматиз­ма в техносфере, но и целенаправленность заблаговременной подго­товки персонала.

Демонстрационную версию экспертной системы HAZARD 2.0 вместе с руководством пользователя (по выполнению студентами лабораторных работ) можно найти на сайте http://SAFETY.FROM.RU.COM/SOFT/ HAZARD.HTM.

502