Методы оценки техногенных рисков - статистическое моделирование

Следующим методом оценки техногенного риска является статистическое моделирование, или метод Монте-Карло. Его суть состоит в том, что техническая система представляется в виде некоторой динамической системы, на входы которой воздействуют случайные векторные поля. При этом сами звенья этой системы и связи между ними являются детерминированными и описываются теми или иными математическими моделями.

Эти модели могут описывать не только функционирование самой технической системы, но и учитывать окружающую среду. Тогда в ходе моделирования могут оцениваться не только главные негативные события, но и ущерб от них. В ходе моделирования просчитываются так называемые сценарии событий, при различных сочетаниях входных сигналов и параметров моделей.

Затем полученные результаты усредняют по реализациям сценариев и получают статистические оценки рисков по выбранным формулам. Главным достоинством метода статистического моделирования является универсальность и прозрачность хода исследования. К настоящему времени создано достаточно универсальное программное обеспечение, например в среде MATLAB, позволяющее легко реализовать метод статистического моделирования для широкого класса динамических систем, с одной стороны, и широкого набора вероятностных величин, векторов и полей, воздействующих на них - с другой.

В области исследования техногенных рисков нашла свое применение группа методов «индексов опасности», основанных на интегральных оценках опасностей, связанных с той или иной технической системой. Эти методы используют грубые оценки опасностей, например по поражающим факторам. В качестве меры опасности вводятся некоторые легко определяемые интегральные показатели, которые называют индексами опасности.

Смысл этих индексов обычно легко прослеживается. Примером является используемый при оценке пожаро- и взрывобезопасности «индекс Дау» (Dow Fire and Explosion Index). С его помощью оценивают, какую опасность представляет данная техническая система с точки зрения потенциальных пожаров и взрывов. Индекс вычисляется по формуле:

Dow = F * М, (4.3.2)

где F-так называемый узловой показатель опасности; М- материальный фактор. Узловой показатель F, в свою очередь, вычисляется по формуле:

F = f1 * f2, (4.3.3)

где f1 - показатель общих опасностей; f2 - показатель специфических опасностей.

Материальный фактор М - это количественная мера интенсивности выделения энергии из химических веществ, которые находятся или могут находиться в технической системе или его выбранной части. Он связан с используемыми веществами, поэтому для технической системы составляется перечень всех потенциально опасных химических веществ и указывается их примерное количество.

Каждому веществу ставится в соответствие свой материальный фактор, который берется из соответствующих нормативных документов. Общий материальный фактор технической системы определяется как средневзвешенная сумма исходных материальных факторов. Массы веществ определяются в зависимости от количества используемых веществ. Значение материального фактора обычно находится между 1 и 40.

Показатель общих опасностей f1 характеризует особенности процесса, не связанные непосредственно с материалами, но могущими увеличить размер ущерба. В их числе: обращение с материалами и их перемещение, тип реакций, используемых в процессе переработки, наличие проходов, дренажей. Он берется из специальных таблиц для каждой позиции и является суммой всех таких особенностей.

Показатель специфических опасностей характеризует опасности, увеличивающие вероятность возникновения пожара или взрыва: температура, пыль, давление, количество воспламеняемых материалов, нагревательных устройств. Каждая из этих позиций оценивается по таблицам и суммируется.

Грубая количественная оценка последствий пожара или взрыва может быть оценена по индексу Дау следующим образом: диапазон значений индекса Дау от 1 до 60 - малая опасность; от 61 до 96 -средняя опасность; от 97 до 127 - промежуточная опасность; от 128 до 158 - серьезная опасность; свыше 158 - очень серьезная опасность.

По индексу Дау по специальным таблицам и номограммам может быть определена площадь (или радиус) распространения пожара или влияния взрыва. В зависимости от значений узлового фактора F и материального фактора М с помощью специальных таблиц определяют значение фактора ущерба Y, который указывает долю вероятного разрушения рассматриваемой технической системы в случае пожара или взрыва и изменяется в пределах от 0 до 1. С помощью фактора ущерба находится максимально возможный ущерб имуществу, находящемуся в зоне поражения:

Ymax = Y * C, (4.4.4)

где С - стоимость имущества в зоне поражения.

Обычно для уменьшения ущерба от пожаров и взрывов используют различные системы защиты или безопасности. Их полезное действие обычно характеризуют коэффициентом доверия КД (credit factor), изменяющимся в диапазоне от 0 до 1. Тогда ожидаемое максимальное значение ущерба вычисляют по формуле

RYmax = KД * Ymax. (4.4.5)

Индекс Дау не идентифицирует отдельные риски, но его значение дает возможность риск-менеджеру оценивать техногенные риски, связанные с пожарами и взрывами, а также управлять ими.

Можно сказать, что метод «индексов опасности» в целом нашел весьма широкое применение в области техногенных опасностей. При этом исследователи в области безопасности технических систем связывают различные конструктивные особенности технических систем (размеры, весовые характеристики, прочностные характеристики и т.п.) в различные комплексы величин, которые называют индексами опасности, безопасности, риска и т.п.

Следствием такого положения является появление различных технических индексов, которые называются рисками и выражаются через конструктивные параметры системы. Очевидно, что к понятию риска как меры потенциального ущерба эти индексы, в общем случае, отношения не имеют, но при этом возникает семантическая путаница.

В лучшем случае, на основании этих индексов можно ввести некоторое пространство или шкалы ущербов с помощью специальных дополнительных исследований. Тогда определенным индексам опасности можно будет сопоставить и потенциальный ущерб. Использование индексов опасности напрямую в информации для ЛПР может встречать непонимание и неприятие. В этом случае необходим перевод значений индексов опасностей на язык экономики, т.е. потенциальных ущербов.