Понятие деревьев событий и отказов
для студентов, обучающихся по направлению «Сети связи и телекоммуникационные системы», «Конструирование радиоэлектронной аппаратуры», «Информатика и вычислительная техника» при изучении курса «Экология»
и магистрантов направления 280700.62 «Техносферная безопасность»
магистерской программы «Управление техносферной безопасностью»
при изучении дисциплины «Управление рисками, системный анализ и моделирование»
УДК 331.461
Рецензент: профессор кафедры, д.т.н. Исаков В.Г.
Телегина М.В., Янников И.М. Методические указания к выполнению практической работы «Построение дерева событий для количественного анализа различных сценариев аварий» по дисциплине «Управлением рисками системный анализ и моделирование» для магистрантов направления 280700.68 «Техносферная безопасность» и по дисциплине «Экология» для бакалавров направлений: «Сети связи и телекоммуникационные системы», «Конструирование радиоэлектронной аппаратуры», «Информатика и вычислительная техника» — Ижевск, Издательство ИжГТУ, 2013, — С. 20.
Методические указания содержат основные сведения о деревьях событий и отказов и сведения о программном продукте TreeCreator, предназначенном для построения деревьев событий сценариев развития различных аварийных ситуаций и отказов, а также отображения в виде их таблицы, схемы и дерева.
Описан порядок выполнения работы, начиная от выбора инициирующего события, его ветвей, определения вероятности событий, до создания печатного отчета.
Для организации самостоятельной работы показан пример выполнения работы, приведены варианты работы, даны контрольные вопросы.
Методические указания предназначены направления для магистрантов направления 280700.68 «Техносферная безопасность», по дисциплине «Экология» для бакалавров направлений: «Сети связи и телекоммуникационные системы», «Конструирование радиоэлектронной аппаратуры», «Информатика и вычислительная техника».
Рекомендованы к изданию на заседании кафедры «Инженерная экология» ИжГТУ (протокол № _______ от ________________2013 г.)
| 1. Цель лабораторной работы |
| 2. Задание для выполнения лабораторной работы |
| 3. Порядок выполнения |
| 3.1 Понятие дерева событий и отказов |
| 3.1.1. Дерево событий |
| 3.1.2. Дерево причин и опасностей (дерево отказов) |
| 3.2. Программа TreeCreator |
| 3.3. Порядок выполнения работы |
| 3.3.1. Создание дерева событий |
| 3.3.2. Создание дерева отказов |
| 4. Требования к содержанию отчета по лабораторной работе |
| 5. Контрольные вопросы |
| 6. Литература |
| Приложение 1. Варианты заданий |
| Приложение 2. Пример выполнения работы |
Цель лабораторной работы
Закрепление теоретических знаний и получение практических навыков в области оценки и управления рисками объектов и процессов техносферы, а также системного анализа и моделирования процессов для повышения безопасности их эксплуатации.
Задание для выполнения лабораторной работы
2.1. Получить задание (вариант) у преподавателя.
2.2. Ввести данные в программу
2.3. Построить дерево событий
2.4. Построить дерево отказов
2.5. Проверить правильность вероятности событий
2.6. Документировать результаты
Порядок выполнения
Понятие деревьев событий и отказов
Анализ при помощи построения «дерева событий» предполагает неисправность компонента или части системы и направлен на определение происходящих событий. Начиная с первого события или первой неисправности анализ при помощи построения «дерева событий» позволяет оценить изменения в системе путем систематического наблюдения за ее работой или неисправностями приборов обнаружения, сигнализации, предупреждения, защиты или противодействия. Эти приборы могут иметь как автоматическое, так и ручное управление (вмешательство операторов) или организационное. Анализ при помощи «дерева событий» обычно включает в себя:
· определение первого события;
· определение функций обеспечения безопасности;
· построение «дерева событий»;
· описание и анализ последствий указанных событий.
Анализ при помощи «дерева событий» – это метод изучения цепи событий, начиная с первого из них, которые могут привести или не привести к аварии. Таким образом, метод особенно полезен при изучении архитектуры безопасности (предупреждение, защита, противодействие) существующей или той, которая планируется на объекте. В этом качестве он может быть применим для апостериорного анализа аварии. Этот метод может оказаться довольно трудоемким. Поэтому нужно правильно определить первое событие, которой будет объектом этого анализа (рис.1).
Рис. 1. «Дерево событий» в случае выброса нефти
Метод построения дерева событий не ограничивается качественным анализом, состоящий из набора разветвлений. Ствол дерева располагается в левой части рисунка. Стволом дерева является инцидент, т.е. само неблагоприятное событие, имеющее вероятность. Как и положено, из ствола разветвляются ветви. Ветвями дерева являются возможные пути развития последствий инцидента.
3.1.2. Дерево причин и опасностей (дерево отказов)
Любая опасность реализуется благодаря какой-то причине или нескольким причинам. Без причин нет реальных опасностей. Следовательно, предотвращение опасностей или защита от них базируется на знание причин. Таким образом, причины и опасности образуют иерархические, цепные структуры. Графическое изображение таких зависимостей чем-то напоминает ветвящееся дерево. В строящихся деревьях, как правило, имеются ветви причин и ветви опасностей, что полностью отражает диалектический характер причинно-следственных связей. Разделение этих ветвей нецелесообразно, а иногда и просто невозможно. Поэтому полученные в процессе анализа безопасности объектов графические изображения называют “деревьями причин и опасностей”. Построение “деревьев” является исключительно эффективной процедурой выявления причин различных нежелательных событий (аварий, катастроф и т.д.). Многоэтапный процесс ветвления “дерева” требует введения ограничений с целью определения его пределов. Эти ограничения целиком зависят от целей исследования. В общем, границы ветвления определяются логической целесообразностью получения новых ветвей.
Рис. 2. Дерево отказов для события Пролив через гребень плотины
Выходное событие логического знака «И » наступает в том случае, если все входные события появляются одновременно. С другой стороны, выходное событие у логического знака «ИЛИ » происходит, если имеет место любое из входных событий. Вероятности события, связанные условием «и», перемножаются. Вероятности событий, связанных условием «или», складываются.
Построение дерева отказов начинается с процессов синтеза и анализа
А. Синтез: в три этапа.
1 – Определяем наиболее общий уровень, на котором должны быть рассмотрены все события, являющиеся нежелательными для нормальной работы рассматриваемой системы.
2 – Разделяем события на несовместные группы, причём группы формируются по некоторым общим признакам, например, по одинаковым причинам возникновения.
3 – Используя общие признаки, выделяем одно событие, к которому приводят все события каждой группы. Это событие является головным и будет рассматриваться с помощью отдельного дерева отказов.
Источник
6.1.1 Анализ методом деревьев событий и отказов
Этот вид анализа предполагает в первую очередь установление одного определенного ожидаемого нежелательного события, называемого «венчающим».
В логической диаграмме события и их условий возникновения отражаются логические свойства других событий и условий и показываются причинные отношения логическими символами («И», «ИЛИ»).
Полная номенклатура символов событий и логических символов причинных взаимосвязей представлена в табл. 6.2 и 6.3.
- События входные для операции «ИЛИ» должны формулироваться так, чтобы они вместе исчерпывали все возможные пути появления выходного события.
- Для любого события, подлежащего анализу, вначале рассматриваются все события, являющиеся входами операций «ИЛИ», а затем входы операций «И».
Событие представляется логическим элементом и затем анализируется по условию риска
Событие, которое недостаточно детально разработано, но требует глубокого анализа по последствиям
Исходное событие, обеспеченное полной и достоверной информацией (достоверными данными)
Условное событие, вводимое с логическим знаком «запрет»
Событие, которое может случиться или не случиться.
Если в системе возможны головные события, различающиеся по характеру и тяжести последствий, для каждого из таких последствий строят свое дерево отказов (ветви отказов). Эти ветви отказов могут представлять крону дерева отказов.
Вероятность события А или Г при анализе логических схем можно определить двумя способами:
Логические символы причинной взаимосвязи
Название логического знака
Выходное событие происходит при одновременном свершении входных событий
Выходное событие происходит, если случается любое из входных событий
Выходное событие имеет место, если все входные события происходят в нужном порядке слева направо
Выходное событие происходит, если случается одно из входных событий, но не оба сразу
Наличие входного события вызывает появление выходного события при проявлении условного события
Выходное событие происходит, если случается «m» из «“n» входных событий.
В системном анализе предметом анализа (изучения) является функционирование сложной системы «Человек-Машина», «Человек – Среда обитания», «Человек – Машина – Среда обитания» или «Человек – Машина – Среда обитания – ОС».
В системном анализе выявляется одно из характерных свойств системы эмерджентность, т.е. наличие нового качества (свойства), не присущего отдельным элементам системы.
Рис. 6.1 – Логические операции: а) – с логическим знаком «И», б) – с логическим знаком «ИЛИ»
Целью истемного анализа безопасности является:
- Выявление причин, влияющих на появление нежелательных событий.
- Определение вероятности проявления опасности.
- Разработка профилактических мероприятий по устранению или снижению опасности.
- Выработка стратегии и тактики в достижении безопасности на всех стадиях жизненного цикла.
Поставленная цель может быть достигнута методологическим подходом к проведению анализа безопасности любой системы, состоящей из группы различных компонентов, естественно или искусственно связанных между собой единой целью – образование различными компонентами единого целого и совместное выполнение некоторых присущих этой системе функций, – подчиняющейся свойству эмерджентности. Отсутствие любого свойства системы сигнализирует о неспособности стабильного ее функционирования, т.е. безопасности.
Под компонентами системы подразумевают не только машины, технические объекты и процессы, но и социальные и материальные объекты.
Обычно рассматривают такие системы как:
- технические;
- химические;
- физические;
- биологические;
- экологические;
- социальные;
- эргономические, когда в системах присутствует человек;
- информационные.
Методологический статус такого анализа заключается в том, что в нем переплетаются элементы теории и практики, строгие формализованные методы сочетаются с интуицией и личным опытом, с эвристическими приемами проводящих анализ специалистов.
Ценным элементом системного анализа являются методики анализа надежности, отказов и их последствий: анализа человеческого фактора в выполнении операций и методы построения логических сетей причин и событий (деревьев отказов).
При необходимости по результатам системного анализа разрабатываются рекомендации по введению изменений в системах контроля, управления и обеспечения безопасности при эксплуатации оборудования и ведения технологического процесса.
Источник