Оценка промышленного риска опасных производственных объектов

№53-2,

Экономические науки

Статья посвящена общим принципам экспресс-оценки риска опасности для опасных производственных объектов (ОПО), с применением результатов теории нечётких множеств, мягких вычислений и анализа иерархий.

Похожие материалы

В статье [8] промышленный риск определяется как возможность возникновения аварии, при условии реализации внешних и внутренних опасностей, причём эти опасности могут рассматриваться как непроявленные угрозы, так и проявленные инциденты.

Т.е., в данном рассмотрении риск – это не событие (инцидент, авария), а только мера возможности проявления аварийного негатива, причём категория «риск» никоим образом не связана с категорией последствий аварии (ущерба, смертности и проч.).

Промышленный риск синонимируется с известной по стандартам категорией опасности аварии (ОА). Поэтому здесь и далее мы будем в качестве главной риск-метрики рассматривать именно ОА.

Стандарт [2] предполагает, что перед проведением процедур идентификации и анализа риска необходимо определить контекст, т.е. оконтурить периметр объекта научного исследования. Сделаем это.

Итак, мы рассматриваем ОПО как кибернетическую систему, которая функционирует в условиях четырёх типов:

  1. природного окружения (А);
  2. проявлений собственной внутренней среды (Б);
  3. социального контекста в широком смысле (В)
  4. управляющих воздействий со стороны системы управления (СУ ОПК). Эскизно это представлено на рис. 1.
Структура объекта научного исследования
Рисунок 1. Структура объекта научного исследования

ОПО функционирует в соответствии со своими целями (прежде всего, экономико-финансовыми), но есть и цель по безопасности – это безаварийность или аварийность с минимально-допустимыми негативными последствиями. В настоящем рассмотрении говорим только о безаварийности и об опасности аварий (А), вне оценки последствий аварий и ущербов.

Введём определение опасности. Понятие «опасность» распадается на два. Опасность-угроза – это возможность проявления неблагоприятного события со стороны внешней или внутренней среды ОПО, которое напрямую влияет на аварийность ОПО. Опасность-событие (инцидент) – это проявленное неблагоприятное событие, вызывающее высокую степень ожидания аварийности. Для нашего рассмотрения, наибольшую ценность представляют нереализованные опасности-угрозы, с которыми ещё можно как-то работать с позиций безопасности. Здесь и далее, без нарушения общности, мы будем синонимировать категории «опасность» и «опасность-угроза».

Опасности проистекают из трёх основных источников:

  • природная внешняя среда (тип А). Например, применительно к угольной отрасли, закон [1] определяет следующие основные источники природной опасности:
    • Взрывы газа и (или) пыли.
    • Газодинамические явления (ГДЯ).
    • Горные удары.
    • Прорывы воды в подземные горные выработки.
    • Пожары по внешней причине (самовозгорание).
    • Обрушения.
    • Аэрогазовая опасность (недостаток кислорода, ядовитые газы и пр.).
  • внутренняя среда ОПО (тип Б). Здесь у нас 4 основных источника опасности:
    • Нарушения при проектировании и реализации ОПО (строительство + эксплуатация).
    • Изношенность и/или низкая надёжность основных технических систем, отвечающих за безопасность (в случае угольной отрасли - система проветривания, система дегазации, система пылевзрывозащиты и проч.).
    • Качество обеспечения безопасности ОПО в целом (регламенты, обученность персонала, средства диагностики и автоматизации, ресурсы на обеспечение безопасности).
    • Поражения при ведении работ (механические травмы, поражения электротоком, поражения при взрывных работах, нарушения ТБ, профзаболевания и т.д.).
  • социальная внешняя среда (тип В). Здесь у нас 2 основных источника опасности:
    • Низкое качество управления ОПО (ориентация только на финансовый результат, пренебрежение безопасностью на психологическом уровне, низкий уровень собственников бизнеса и топов в части знаний и навыков в области безопасности, низкий уровень инвестиций в безопасность).
    • Низкое качество персонала и демотивация персонала по критерию безопасности («план любой ценой»). Отсутствие системы мотивации на безопасность.

Специфика опасностей в том, что они запускают в кибернетической системе ОПО механизм негативно-положительной обратной связи, способствующей ускоренному развитию предаварийных и аварийных процессов. Как бы раскручивается архимедова спираль негативных процессов и событий, и, чем больше таких процессов и событий, тем быстрее эта спираль раскручивается, если её не придержать, не сжать в обратном направлении.

В составе системы управления ОПО явным образом выделяется система обеспечения безопасности (СОБ). Она пронизывает собой все управленческие и производственные звенья оргструктуры ОПО, прописывается во всех регламентах и бизнес-процессах. Соответственно, действие СОБ направлено как на парирование опасностей-угроз, так и на преодоление последствий опасностей-событий (рис. 2). Тем самым, СОБ реализует позитивно-отрицательную обратную связь в контуре управления ОПО, сжимая аварийную спираль, действуя против аварийной логики.

Виды деятельности СОБ ОПО по типам 1  3
Рисунок 2. Виды деятельности СОБ ОПО по типам 1 – 3

Деятельность СОБ, в зависимости от направленности, распределяется по трём основным векторам:

  • Стартовая проектно-процессная деятельность (тип 1). Она предполагает мониторинг проектов ОПО по критерию безопасности перед внедрением, реализация проектов стартовых инвестиций в безопасность, построение системы обеспечения безопасности и её непрерывное совершенствование.
  • Упреждающая деятельность, работа с угрозами (тип 2). Предполагает мониторинг безопасности на ОПО, адекватный найм, профобучение и перепрофилирование персонала, его мотивацию на безопасность (материальную и нематериальную), внедрение инновационных технологий в области безопасности.
  • Противоаварийные мероприятия, когда опасности реализовались и инциденты наступили (тип 3). Это быстрые решения, направленные на локализацию наступившей опасности, эвакуацию персонала, спасение персонала из зоны аварии, оказание первой помощи, обеспечение сохранности имущества и оборудования, компенсационные мероприятия (оценка и погашение ущербов).

В зависимости от того, какие мероприятия в области безопасности проведены на старте, какие проводятся регулярно и какие находятся в зоне высокой готовности к эффективному проведению, говорим о качестве СОБ в целом как критерии, вплотную влияющем на опасность аварии (ОА), которая является синонимом риска и измеряется от 0 до 1.

Критика приказа Ростехнадзора от 11.04.2016 № 144 [3]

После масштабной аварии на шахте «Северная» 25 февраля 2016 г., был быстро принят приказ Ростехнадзора № 144, регламентирующий определённые подходы к идентификации и анализу промышленных рисков. Основной упор в этом стандарте был сделан на частотные методы оценки опасностей, на определение вероятности риском методами логических деревьев и на математическую оценку ожидаемых последствий аварии. В соответствии с вышесказанным, направления критики с нашей стороны следующие:

  • в глоссарии документа [3] нет понятия «опасность» в целом, нет разбиения опасности на опасность-угрозу и опасность-событие. Это напрямую влияет на контекст мероприятий по безопасности;
  • предполагается по умолчанию, что риск – это вероятность. В более поздних документах [4, 5] начинают измерять уровень риска в децибелах. Т.е. научная фантазия процветает, но её полезность для практики близится к нулю;
  • не обособлена система обеспечения безопасности на предприятии, не определена её роль и влияние на безопасность;
  • обойдены вниманием социальные факторы (люди и трудовые коллективы во всех ипостасях);
  • опасность аварии (ОА) и риск аварии – это синонимы, зачем было разделять;
  • в п. 13 рекомендаций не выделены следующие базовые этапы оценки риска:
    • оценка состояния технических систем ОПО на предмет возникновения внутренних опасностей (по типу Б);
    • оценка социального контекста опасностей (по типу В), начиная с качества/мотивации персонала и достаточности ресурсной базы обеспечения безопасности;
    • анализ ожидаемой реакции системы управления ОПО на возникновение опасностей-событий того или иного класса.

Соответственно, мы можем констатировать, что уже на этом шаге теория и практика анализа промышленных рисков пошла по кривой дорожке, которую надо бы как-то выпрямлять, пока приказ 144 не укоренился в практике оценки промышленного риска. Собственно, с этой целью и пишется данная статья.

Предлагаемый подход к оценке риска аварии

На данном этапе научного исследования предлагается статическая экспресс-методика, предназначенная для внешнего эскизного (быстрого) аудита ОПО со стороны экспертного сообщества. Сами предприятия, как показывает опыт, не в состоянии оценивать свои риски адекватно, склонны к занижению рисков.

Методика основывается на научных теориях анализа иерархий и методах теории нечётких множеств и мягких вычислений. Праобразом этой методики является схема, изложенная в [6, стр. 78-89]. Исходной базой для оценки ОА выступают разнородные факторы, которые могут быть представлены в трёх форматах:

  • количественном (прямое измерение);
  • качественном (экспертная оценка), по 5 градациям (ОН – очень низкий уровень, Н – низкий уровень, Ср – средний уровень, В – высокий уровень, ОВ – очень высокий уровень);
  • признаковом (да-нет, 1/0).

Этапы методики

  1. Все факторы, используемые в анализе ОА, укладываются в трёхуровневую иерархию (рис. 3). Нулевой уровень – это сам ОПО или отдельный опасный участок (подразделение) в составе ОПО; его единственный измеримый показатель – это собственно ОА. На первом уровне иерархического дерева находятся 4 блока:
    • состояние природной внешней среды (блок А);
    • состояние внутренней среды ОПО (блок Б);
    • состояние социальной среды (блок В);
    • качество системы обеспечения безопасности ОПО (блок Г).
Иерархия показателей для оценки ОА
Рисунок 3. Иерархия показателей для оценки ОА

Каждому блоку соответствует своя методика оценки состояния. Результат оценки – уровень от 0 до 1, который потом лингвистически распознаётся по 5 градациям. Также каждому блоку сопоставляется вес, с которым он входит в интегральную оценку. Этот вес определяется по правилу Фишберна, в соответствии с взаимной значимостью блоков для интегральной оценки. Предлагается следующая система упорядочения блоков по значимости:

Г ≈ Б ⋟ А ≈ В,

где ⋟ - знак, выражающий нестрогое предпочтение, ≈ - знак отсутствия предпочтения (равнозначимости). Исходя из данной системы предпочтений, вес блоков А и В равный и составляет 1/6. Вес блоков Б и Г также равные и составляют 2/6.

Схема Фишберна предполагает, что каждому показателю на одном горизонтальном уровне сопоставляется свой собственный ранг – натуральное число. Если показатель не признаётся в оценке, то его ранг равен нулю. Показатель с минимальной значимостью получает ранг 1, а далее ранги показателей растут, по мере роста уровня их значимости. Затем осуществляется оценка весов, при нормировании суммарного ранга показателей на единицу.

В данной системе предпочтений уклон на то, что безопасность на ОПО должна быть обеспечена вне зависимости от опасностей, излучаемых внешней средой. Раз уж принято решение развивать бизнес в таких неблагоприятных условиях, значит, надо реализовывать его безопасно.

  1. Внутри каждого блока, на втором уровне иерархии, находятся отдельные значимые факторы для оценки. Они также образуют систему предпочтений одних факторов другим, и на этой основе складывается система весов факторов в каждом блоке. Например, в блоке Г могут быть выделены значимые факторы:
    • Уровень проведения мероприятий по типу 1.
    • Уровень проведения мероприятий по типу 2.
    • Уровень готовности к проведению мероприятий по типу 3.
  2. На третьем уровне иерархии находятся модели для количественной/качественной/признаковой оценки каждого из выделенных факторов, с привлечением большого числа показателей по широкому спектру. Модели могут разниться по сложности. Наиболее простой моделью является лингвистическое распознавание количественного фактора - качественная экспертная оценка фактора, выполненная по 5 градациям. К подобному выводу приходит эксперт, анализируя опасности или проводя аудит технической системы. Построенная иерархия может быть раскрыта на более глубокие уровни, в зависимости от сложности модели.
  3. Если все факторы на уровне 2 иерархии оценены, то дальше проводится их фазификация, с переводом из количественного или признакового формата в качественный вид, по схеме лингвистической классификации, с использованием предустановленных нечётких правил. Например, если модель даёт логическое присутствие фактора (с записью 1 в соответствующий признак), то на качественном уровне это может отвечать уровню «Высокий» и вектору градаций {0, 0, 0, 1, 0}. Здесь надо остановиться подробнее. Различают «жёсткую» и «мягкую» разновидности лингвистической классификации. Если эксперт не затрудняется с классификацией, то он просто разбивает значение количественного параметра на фиксированные интервалы. Если же оценка эксперта сопровождается ограниченной уверенностью, то в качестве классификатора выступает система нечётких чисел (см. рис. 4, 5).
Лингвистический классификатор, основанный на трапециевидных нечётких числах
Рисунок 4. Лингвистический классификатор, основанный на трапециевидных нечётких числах
Лингвистический классификатор, основанный на треугольных нечётких числах
Рисунок 5. Лингвистический классификатор, основанный на треугольных нечётких числах
  1. Когда все факторы фазифицированы, производится их приведение к интегральному показателю аварийности для блока, с предустановленными весами для факторов. Это делается по методике матричного агрегатного вычислителя (МАВ), когда проходит двумерная свёртка всех векторов градаций факторов с двумя системами весов: вес фактора p и вес узловых точек качественного признака y. На выходе получаем показатель аварийности от 0 до 1. Схему МАВ также применяем, если иерархия раскрывается на более глубокие уровни (больше 3).
  2. Значение показателя аварийности по каждому блоку распознаётся качественно, в соответствии с равномерной лингвистической шкалой:
    • очень низкий уровень (ОН) – от 0 до 0.2;
    • низкий уровень (Н) – от 0.21 до 0.35;
    • средний уровень (Ср) – от 0.36 до 0.65;
    • высокий уровень (В) – от 0.66 до 0.8;
    • очень высокий уровень (ОВ) – от 0.81 до 1.
  3. Наконец, от показателей по блокам переходим к интегральному показателю ОА, по методике МАВ. Особенность: блок Г инверсный, т.е. чем выше уровень обеспеченной безопасности, тем ниже риск аварии.
  4. Лингвистически распознаём ОА по жёсткой схеме (возможны и другие варианты разбиения, в том числе «мягкий»):
    • малый уровень риска – от 0 до 0.1;
    • средний уровень риска – от 0.11 до 0.30;
    • высокий уровень риска – от 0.31 до 0.80;
    • чрезвычайно высокий уровень риска – от 0.81 до 1.

Каскадирование исходной модели на уровень опасного участка и/или уровень отдельной опасности

Иногда необходимо оценивать промышленный риск на одном конкретном участке ОПО и/или в отношении одного определённого вида природной опасности (например, выброса и взрыва природного газа). В этом случае, исходная базовая модель, основанная на иерархии блоков, факторов и частных моделей, может быть каскадирована по двум направлениям:

  • Каскадирование по участкам. Остаются все те же факторы, что и в базовой модели, но их качественные значения и ранги устанавливаются по результатам а) количественных и качественных измерений непосредственно на участках; б) установления систем предпочтений одних факторов другим применительно к условиям участка. Когда же прошла свёртка, и получена ОА по участку, мы возвращаемся наверх на уровень ОПО, говоря, что безопасность шахты обусловлена уровнем безопасности самого опасного участка (последовательная логическая схема). По принципу, «где тонко, там и рвётся». И тогда мероприятия по безопасности в разрезе единого инвестиционного бюджета на безопасность ранжируются пропорционально уровню опасности: чем опаснее, тем больше инвестиций, и тем они первоочерёднее. Задача – вывести ОА на средний уровень по самому слабому звену. Тогда можно считать, что безопасность ОПО обеспечена.
  • Каскадирование по видам опасности. В блоке А выбираем один вид опасности, присваиваем ему ранг 1, ранги всех остальных опасностей равны нулю. Тогда опасность по блоку = опасность по фактору с весом 100%. Затем осматриваем все остальные блоки и устанавливаем нулевые ранги по всем факторам, которые напрямую не относятся к выделенному фактору опасности, а остальные факторы ранжируем по общим правилам. Тогда имеем ОА ОПО по одному выделенному фактору опасности.

Разработка локальных моделей оценки факторов (уровень 3)

Экспресс-оценка предполагает быстроту, т.е. модели уровня 3 должны носить наиболее упрощённый характер. В ряде случаев это получается. Например, оценивая опасность выбросов метана в шахте, можно опереться на нормативы газоносности горных слоёв, с точки зрения природной концентрации метана. Правило нормирования естественно: чем выше концентрация газа, тем выше уровень опасности. Однако в ряде случаев моделирование не оказывается простым, хотя бы с позиций постановки исходной проблемы.

Рассмотрим в качестве примера материальную мотивацию безопасности работников на ОПО. Хорошо известно, что существует конфликт между эффективностью и безопасностью труда [7], когда работников любой ценой заставляют гнать план, даже за счёт пренебрежения безопасностью. Эта история во всех красках описывается в фильме «Зеркало для героя» (сцена у товарища Тюкина). После двух аварий на шахте «Распадская» в 2010 году руководством шахты было принято принципиальное решение повысить вес постоянной составляющей оплаты труда горняков, чтобы тем самым снизить давление на психологию работника рублём. Взяв за основу анализа фактор соотношения переменной и постоянной составляющих в структуре оплаты труда (ДФОТ/ОФОТ), можно говорить об уровне мотивации сотрудника на рост производительности труда, с неизбежным одновременным ростом уровня промышленного риска. Распознавая качественно уровень соответствующего фактора, можно получить качественную оценку мотивированности персонала на безопасность, и это будет простым решением вопроса оценки.

Однако, если пойти вглубь проблемы, то можно выделить ещё два фактора, характеризующих мотивацию трудового коллектива, и, соответственно, уровень промышленного риска в этой части. Это:

  1. резистентность – сопротивляемость персонала к действию негативных факторов, готовность к эффективному действию в условиях инцидента;
  2. лояльность – восприимчивость работников к мотивации, материальной и нематериальной.

От коллектива к коллективу, от уровня корпоративной культуры и трудовой дисциплины, эти показатели будут изменяться в широких пределах. Соответственно, чувствительность коллектива к мотивации будет также существенно разниться, а это не позволяет оценивать мотивацию коллектива на безопасность по одномерной шкале. Это влечёт рост сложности модели и соответствующее увеличение трудоёмкости аудита. В случае оценки всех остальных факторов, моделирование также может затянуться. В этом случае, результирующая оценка теряет свойства экспресс-диагностики.

Заключение

Сделан только первый шаг по количественной и качественной оценке показателя ОА нечёткими методами. Предложенная методика должна быть «прописана» в соответствующих отраслях, впитать отраслевую специфику на уровне отдельных факторов и обуславливающих их измеримых количественных показателей (уровни 2 и 3). Со временем, она должна доразвиться до уровня отдельного компонента в системе безопасности, при принятии ответственных решений, обрасти тревожными сигналами и соответствующими мероприятиями по безопасности.

В предложенной методике нет ни слова о деньгах, и это также ограничивает масштаб её применимости. Действительно, инвестиции в безопасность должны быть сопоставимы с экономической эффективностью по ОПО в целом. Если таких инвестиций много, то эффективность может быть потеряна. Наоборот, если инвестиций мало, будущие ожидаемые ущербы от аварий убьют любую эффективность. Соответственно, есть оптимальный уровень инвестиций в безопасность, который переводит ОПО на средний уровень промышленного риска. Этот уровень следует оценить, достроив предложенную методику системой экономической оценки в координатах «инвестиции в безопасность – отсечённый потенциальный ущерб». Некоторые базовые положения заявляемого подхода изложены в [7].

Список литературы

  1. Федеральный закон от 21.07.1997 № 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов».
  2. ГОСТ Р ИСО/МЭК 31010-2011. Менеджмент риска. Методы оценки риска.
  3. Приказ Ростехнадзора от 11.04.2016 N 144 «Об утверждении Руководства по безопасности «Методические основы по проведению анализа опасностей и оценки риска аварий на опасных производственных объектах»».
  4. Приказ Ростехнадзора от 29.06.2016 N 272 «Об утверждении Руководства по безопасности «Методика оценки риска аварий на опасных производственных объектах нефтегазоперерабатывающей, нефте- и газохимической промышленности»».
  5. Приказ Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 23.08.2016 г № 349 «Об утверждении Руководства по безопасности «Методика установления допустимого риска аварии при обосновании безопасности опасных производственных объектов нефтегазового комплекса»»
  6. Абдулаева З.И., Недосекин А.О. Стратегический анализ инновационных рисков. – СПб: СПбГТУ, 2013. – Также на сайте: http://an.ifel.ru/docs/InnR_AN.pdf
  7. Недосекин А.О., Рейшахрит Е.И., Ильенко Е.П. Нетрадиционный подход к обеспечению безопасности на горнодобывающих предприятиях на уровне системы безопасности персонала // Корпоративное управление и инновационное развитие экономики Севера. - №2. – 2016 – С. 30-39. – Также на сайте: http://vestnik-ku.ru/images/articles/2016/2/4.pdf .
  8. Недосекин А.О. Определение промышленного риска // НоваИнфо - NovaInfo.Ru [Электронный журнал] – 2016 г. – № 53-1; URL: http://novainfo.ru/article/8161