НАДЕЖНОСТЬ И ПРОГНОЗИРОВАНИЕ РИСКА
В статье обсуждаются основные понятия теории безопасности и параметрической надежности, являющиеся методологическими основами для решения указанных задач. Рассмотрен вопрос о роли оценки рисков. Приведены сведения об опыте законодательного регулирования деятельности по обеспечению безопасности. Перечислены расчеты, направленные на обеспечения безопасности полетов.
При конструировании воздушных судов (ВС) предсказание надежности нередко ведется в условиях неопределенности: отсутствуют в надлежащем количестве данные, возможность учета человеческого фактора, разрабатываемые модели противоречивы.
Надежность и безопасность полетов оказывает непосредственное влияние на величину затрат. Эти затраты связаны с гарантийным обслуживанием, организацией технической эксплуатации и ремонта, выработкой регулирующих мер, штрафами и компенсациями, обусловленные эксплуатацией некачественной техникой и авиационным происшествием.
Надежность и безопасность полетов ВС зависит от его конструкции, технологии изготовления, качества в процессе производства и методов эксплуатации. При проектировании ВС устанавливают предельную границу надежности и степень безопасности полетов. В процессе изготовления уровень надежности и безопасности полетов, который был задан тактико-техническом заданием на ВС, не выдерживается.
На стадии разработки конструкции эффективный количественный анализ может быть проведен только для отдельных деталей, компонентов и материалов. На его основе благодаря применению принципов логики и математических методов могут быть сделаны определенные выводы в отношении ВС, однако количественная оценка может быть получена только в процессе испытаний и эксплуатации готового изделия.
Прогнозирование показателей надежности и безопасности полетов на этапе проектирования позволяет выявить слабые места в конструкции и оборудовании ВС. Анализ конструкции и оборудования ВС является важнейшим элементом процесса прогнозирования. Для этого анализа следует использовать все доступные источники информации, которые позволяют оценить надежность и безопасность полетов. Прогнозирование надежности и безопасности полетов представляет собой процесс определения состояния ВС на этапе эксплуатации. Прогнозирование основано на применении методов экстраполяции явлений на будущее время по известным результатам наблюдений за соответствующими показателями [1].
Если изделие новое и часть элементов используется в нем впервые, то следует иметь данные об их поведении в аналогичных условиях использования в других изделиях и на основе их экстраполяции определить ожидаемую частоту отказов с учетом ожидаемых нагрузок.
Другим источником информации являются архивные данные о частоте отказов компонентов определенного типа. Такие архивы существуют и на базе этих данных можно приближенно оценить ожидаемую частоту отказов для проектируемого ВС.
Менее надежным методом является метод экстраполяции показателей надежности каких-то компонентов по данным для других компонентов, имеющих сходные характеристики и условия старения. Такого рода подход требует тщательного изучения природы поведения компонентов и материалов. В принципе, возможно также определить ожидаемую частоту отказов на базе анализа физических и химических процессов, порождающих отказ. Анализом физики и природы отказов занимаются давно, наибольшие успехи достигнуты в отношении электронных устройств, однако подобные исследования пока еще носят ограниченный характер. Что касается природы механических отказов, то здесь не продвинулись дальше исследования усталости и износа.
Данные из всех этих источников характеризуются неопределенностью. В большинстве случаев они получены на базе выборок ограниченного объема. Заключение, принятое на базе модели процессов ограниченного применения, вводит дополнительную неопределенность. Даже для стандартных компонентов расхождения характеристик в компонентах разных партий или в компонентах, приобретенных у разных поставщиков, вносят существенные изменения в частоту отказов. Благодаря тому, что в расчете частоты отказов каждого компонента берут средние величины, неопределенность в отношении целого узла, блока или изделия имеет тенденцию к уменьшению.
Для расчета надежности используются блок-диаграммы, широко применяются такие формальные методы, как анализ типов отказов и их последствий и анализ методом «дерева ошибок». Результатом расчетов являются логические диаграммы, которые могут быть трансформированы в количественные модели непосредственно или с помощью булевой алгебры. Этот метод также удобен, когда необходимо рассмотреть несколько возможных ситуаций возникновения отказов с разной степенью серьезности последствий, что особенно важно при оценке уровня безопасности полетов.
Согласно Федеральному закону «О техническом регулировании» государство отвечает за безопасность продукции и процессов [2]. При этом техническое регулирование рассматривается как правовое управление в области установления и применения обязательных и добровольных требований к продукции, процессам производства, эксплуатации, хранения, перевозки, реализации и утилизации. В Законе безопасность определяется как отсутствие недопустимого риска. Причем риск – вероятность причинения вреда жизни или здоровью граждан, имуществу физических или юридических лиц, государственному или муниципальному имуществу, окружающей среде, жизни или здоровью животных и растений с учетом тяжести этого вреда. Риск и связанная с ним неопределенность постоянно окружают нас в реальной действительности. Поэтому мы интуитивно понимаем смысл этого понятия без дополнительного объяснения.
При проектировании и эксплуатации ВС все мероприятия направлены на достижение поставленной цели - надежность и безопасность полетов. Процесс движения к цели базируется на реализации принимаемых решений и осуществляется по сформулированным планам и замыслам. Объективно существуют неустранимая неопределенность, которая оказывает на получение количественных оценок надежности и безопасности полетов. Понятие «риск» характеризует возможность отклонения от намеченной цели. Анализ рисков при проектировании и эксплуатации позволяет не только изучать, но, в ряде случаев, количественно измерить случившиеся отклонения от намеченной цели и на основе полученных результатов предложить изменения, которые компенсируют указанные отклонения.
Таким образом, принятие решений различного уровня (стратегических, тактических и оперативных) должно происходить на основе осознанного отношения к риску. Причем риск для участников авиационно-транспортной системы будет различным. Риск разработчика будет отличаться от риска производителя, а риск экипажа будет отличаться от риска пассажиров и организации, которая зафрахтовала ВС для перевозки груза.
Наличие риска предполагает необходимость выбора одного из возможных вариантов решений, в связи с чем в процессе их принятия анализируются все возможные альтернативы, выбираются наименее рискованные. В конкретных ситуациях риск обладает разным уровнем ущерба, и связанный с ним выбор альтернативы решается различным способом. В простейших ситуациях возможна ориентация на своеобразную экспертную оценку, ориентирующуюся на интуицию и прошлый опыт. Но необходимость оптимального решения задачи при проектировании и эксплуатации требует использования специальных методов анализа и прогнозирования риска. Для выбора решений, связанных с риском необходимо выбрать объективные критерии.
Оценка рисков заключается в определении величины (степени) риска. В настоящее время у нас в стране нет целостной теории оценки рисков при проектировании и эксплуатации ВС. Возможно причины этого кроются в том, что всякая теория основывается на концепции, которая является обобщением практики.
В настоящее время в исследования, посвященных проблеме риска, встречается несколько подходов к определению критерия количественной оценки риска, главные из них следующие:
- статистический метод оценки;
- метод экспертных оценок;
- метода аналогий;
- комбинированный метод.
Лучше всего риск описывается его структурными характеристиками, а также некоторыми другими дополнительными параметрами. Классификация риска по структурным характеристикам заключается в следующем:
- степень опасности;
- подверженность риску;
- уязвимость к риску;
- взаимодействия с другими рисками.
По другим дополнительным параметрам риск классифицируется следующим образом:
- имеющаяся информация о риске;
- величина риска;
- расходы, связанные с риском.
Критерий классификации по характеру опасности базируется на следующих положениях [3]:
- тип объекта;
- причина ущерба;
- негативные последствия.
Как тип объекта авиационно-транспортная система подвержена риску. Причем риски связаны с собственностью, с доходами, с пассажирами и экипажем. Все эти риски выражаются в денежной форме. Риски, связанные с собственностью и доходами, оцениваются на основе реальной стоимости. Риск, связанный с пассажирами и экипажем, оценивается в денежной форме согласно закону или постановлениям.
В соответствии с законом «О техническом регулировании» основными элементами технического регулирования являются нормирование требований, обеспечивающих безопасность, и подтверждение соответствия продукции установленным требованиям. В решении этой проблемы очень велика роль государственного регулирования деятельности руководителей авиационно-транспортных систем. Цель разрабатываемых технических регламентов – формирование у руководителей чувства ответственности за безопасность. Для этого на каждом жизненного цикла ВС руководитель (владелец) должен представить доказательства безопасности конкретного ВС, экипажа и что они соответствуют требованиям и нормам. Только в этом случае руководитель (владелец) должен получать лицензию на дальнейшую деятельность. В табл. приведены критерии, применяемые в зарубежных странах. Международный опыт иллюстрирует эффективность таких мероприятий [4].
Скачать полную версию статьи: