Введение
ГЛАВА 1 Основные принципы моделирования безопасности 14
1.1 Использование вероятностных оценок для анализа безопасности опасных производственных объектов 15
1.2 Основные подходы к построению моделей сложных систем 24
1.2.1 Иерархические модели 24
1.2.1.1 Преимущества, недостатки и применимость иерархических моделей 25
1.2.2 Макроуровневые модели 26
1.2.2.1 Преимущества, недостатки и применимость макроуровневых моделей 28
1.3 Краткий обзорный анализ методов оценки безопасности 29
1.3.1 Потоковые графы 29
1.3.1.1 Математический аппарат 3 О
1.3.1.2 Применимость потоковых графов 30
1.3.2 «Деревья отказов» 31
1.3.2.1 Математический аппарат 31
1.3.2.2 Применимость «деревьев отказов» 3 2
1.3.3 Функциональные сети GERT 33
1.3.3.1 Математический аппарат ^ 3 5
1.3.3.2 Применимость сетей GERT : 37
1.3.4 Имитационное моделирование процессов в сложных системах 37
1.3.4.1 Внешнее и внутреннее описание сложной системы 38
1.3.4.2 Процессы в сложных дискретных системах 40
1.4 Краткий обзор существующих программных средств оценки риска 41
1.5 Основные выводы к первой главе 43
ГЛАВА 2 Основные подходы к построению экспертной системы оценки техногенного риска и оптимизации мер безопасности 44
2.1 Разработка имитационной модели процесса возникновения аварии в человеко-машинной системе 44
2.1.1 Факторы опасности 45
2.1.1.1 Оценка факторов опасности. Бально-лингвистическая шкала 49
2.1.2 Типовой алгоритм деятельности оператора в человеко-машинной системе 51
2.1.2.1 Логико-лингвистическое моделирование процесса возникновения происшествия в человеко-машинной системе 52
2.1.2.2 Состояния человеко-машинной системы 55
2.1.3 Формализованная постановка цели имитационного моделирования 57
2.1.3.1 Постановка задачи оптимизации выбора комплекса мер безопасности 58
2.1.3.2 Требования к имитационной модели процесса возникновения аварии 5 9
2.1.4 Формализация логико-лингвистической модели возникновения происшествия 60
2.1.4.1 Основные принципы, положенные в основу формализации 60
2.1.4.2 Входные данные имитационной модели 62
2.1.4.3 Выходные данные имитационной модели 64
2.1.4.4 Содержание моделируемого процесса, схема испытаний 65
2.1.5 Моделирование факторов опасности 67
2.1.5.1 Стохастические и детерминистские узлы 67
2.1.5.2 Функция принадлежности индекса опасности 68
2.1.5.3 Датчики случайных чисел 71
2.1.5.4 Подбор параметров законов распределения 74
2.1.6 Стохастические узлы разветвления имитационной модели 75
2.1.6.1 Определение параметров стохастических узлов 75
2.1.7 Структура имитационной модели процесса возникновения аварии 76
2.2 Оптимизация мер безопасности на опасном производственном объекте 79
2.2.1 Основные способы решения оптимизационных задач 79
2.2 А Л Линейная выборка 80
2.2.1.2 Рестриктивная выборка 81
2.2.1.3 Алгоритм полного перебора 81
2.2.2 Применение алгоритмов целочисленного программирования 83
2.2.2.1 Алгоритм целенаправленного перебора допустимых решений 84
2.3 Автоматизация выставления балльно-лингвистических оценок факторов опасности 85
2.3.1 Экспертная оценка лингвистических значений факторов опасности методом
средневзвешенного 86
2.4 Основные выводы ко второй главе 91
ГЛАВА 3 Исследование и совершенствование имитационной модели процесса возникновения аварии на ОПО 94
3.1.1 Применение метода статистических испытаний модели 94
3.1.1.1 Входные данные и параметры алгоритма 94
Определение числа опытов и прогонов модели 95
Выходные данные 97
Алгоритм просчёта модели для метода статистических испытаний 99
Обработка частот моделируемых событий высокого порядка малости 100
Анализ индекса опасности как случайной величины 101
Анализ чувствительности имитационной модели 102
Совершенствование базовой имитационной модели 103
Построение «устойчивой» модели 103
3.2.1.1 Учёт неопределённости исходных данных 103
3.2.1.2 Моделирование эффекта "насыщения" 106
3.3 Алгоритмы аналитического просчёта модели 109
3.3.1 Алгоритм № 1 («базовый») 109
3.3.1.1 Характеристика «базового» алгоритма 109
3.3.1.2 Описание «базового» алгоритма 110
3.3.2 Алгоритм № 2 («устойчивый») 115
3.3.2.1 Характеристика «устойчивого» алгоритма 115
3.3.2.2 Описание «устойчивого» алгоритма 115
3.3.2.3 Анализ влияния точечной аппроксимации наклонного участка функции лн (к)
на математическое ожидание и дисперсию индекса опасности 119
3.3.3 Алгоритм № 3 («приближённый») 128
3.3.3.1 Характеристика «приближенного» алгоритма 12 8
3.3.3.2 Описание «приближенного» алгоритма 128
3.3.3.3 Анализ закона распределения накопленного индекса опасности на входах «клапанов» 129
3.3.3.4 Обработка стохастических узлов разветвления при моделировании 131
3.4 Применимость различных алгоритмов просчёта модели (выводы) 13 3
ГЛАВА 4 Апробация экспертной системы при решении оптимизационной задачи по совершенствованию безопасности опо (на примере изотермического хранилища жидкого аммиака) 135
4.1 Цель и задачи сравнительного анализа вероятности возникновения аварии на складе жидкого аммиака с изотермическим хранилищем 135
4.2 Краткое описание анализируемой технологической схемы 13 5
4.3 Краткое описание тяжелой аварии на аналогичном объекте 137
4.4 Идентификация опасности на складе жидкого аммиака 142
4.5 Исходные данные для имитационного моделирования процесса возникновения происшествия и их источники 143
4.6 Результаты оценки вероятности возникновения аварии на складе жидкого аммиака 180
4.7 Анализ неопределенности полученных результатов 182
4.8 Рекомендации по снижению вероятности возникновения происшествия на складе жидкого аммиака 183
4.8.1 Оценка величины предотвращенного ущерба от возможной аварии при внедрении рекомендуемых организационно-технических мероприятий 184
4.8.2 Оценка эффективности применения охранной электронной сигнализации на складе жидкого аммиака с изотермическим хранилищем фирмы ТЕС (Япония) 185
4.9 Итоги сравнительного анализа реконструкционных мероприятий (выводы) 186
Заключение 188
Библиографический список использованной литературы
