2. КОМПЛЕКСНЫЙ ХАРАКТЕР БЖД
2.1. Аксиома о потенциальной опасной деятельности
Человеческая практика дает основания для утверждения о том, что любая деятельность потенциально опасна. Ни в одном виде деятельности невозможно достичь абсолютной безопасности. Следовательно, можно сформулировать следующее заключение: любая деятельность потенциально опасна. Это хорошо иллюстрируется данными японских исследователей.
Среднее число погибших за 10 часов в разных видах деятельности
Идентификация опасностей – это процесс выявления и установления временных, пространственных и иных характеристик, необходимых и достаточных для разработки профилактических и оперативных мероприятий, направленных на обеспечение жизнедеятельности человека.
В процессе идентификации выполняется паспортизация опасностей и выявляется их номенклатура. Номенклатура опасностей – перечень названий, терминов, систематизированных по определенному признаку, например: ядовитые вещества, пестициды и т. д. При выполнении конкретных исследований составляется номенклатура опасностей для отдельных производств, цехов, профессий и т. д. Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) имеет номенклатуру опасностей в алфавитном порядке, например: алкоголь, вибрация и т. д. Поскольку опасность – понятие сложное, имеющее много признаков, опасности классифицируются и систематизируются.
Наука о классификации и систематизации сложных явлений, объектов, понятий называется таксономией.
Таксономия (классификация) опасностей:
1) опасности бывают реальные и потенциальные;
2) по происхождению:
– естественные (природные) – землетрясения и т. д.;
– технические (движущиеся части машин);
– антропогенные (обрушение зданий, отравление рыбой);
– экологические (загрязнения биосферы);
– смешанные;
– по локализации (месту существования) – в литосфере, гидросфере, космосе, атмосфере;
3) по виду источника:
– физические (различные излучения);
– химические (химические вещества);
– биологические (бактерии, микробы);
– психофизиологические (эпилепсия, лунатизм, усталость, монотонность);
4) по времени проявления последствий:
– мгновенные (действующие сразу, так называемые импульсивные);
– кумулятивные (действующие с запаздыванием);
5) по вызываемым последствиям:
– утомление;
– травмы;
– заболевания;
– стресс;
– летальные исходы;
6) по виду ущерба:
– технический;
– экономический;
– экологический;
– социальный;
7) сферы проявления:
– бытовая;
– производственная;
– дорожно-транспортная;
– спортивная – и т. д.;
8) по структуре (строению):
– простые;
– сложные, порождаемые взаимодействием простых;
9) по характеру воздействия:
– активные (воздействуют сами);
– пассивные, активизирующиеся за счёт энергии человека (колющие, режущие, неподвижные элементы; неровности, уклоны, по которым перемещается человек).
2.2. Классификация оборудования по степени опасности (критичности)
Имеется 4 класса опасности оборудования:
I – безопасный. Состояние, связанное с ошибками персонала, конструктивными недостатками, которые не приводят к существенным нарушениям, не вызывают повреждений оборудования и несчастных случаев;
II – граничный. Состояние, приводящее к нарушению работы оборудования, которое может быть взято под контроль, без повреждения оборудования и несчастных случаев;
III – критический. Состояние, приводящее к нарушениям в работе оборудования, его повреждению, появлению опасной ситуации, требующей немедленного спасения персонала;
IV – катастрофический. Состояние, приводящее к утере оборудования, гибели людей или массовому травматизму.
При прогнозировании и моделировании условий возникновения опасных ситуаций в первую очередь необходимо проводить анализ опасностей IV класса.
2.3. Стадии изучения опасностей
Изучение опасностей осуществляется в 3 стадии.
Стадия 1 – предварительный анализ опасностей, разбита на 3 этапа:
а) выявление источников опасностей (утечка, коррозия и др.);
б) определение конкретных частей системы, которые могут вызвать эти опасности (ёмкости, трубопроводы и др.);
в) введение ограничения на анализ, т. е. исключаются опасности, которые не будут изучаться (диверсии, землетрясения и др.).
Стадия 2 – выявление последовательности опасных ситуаций, построение деревьев причин и опасностей (попадание воды → появление ржавчины, утонение стенки, разрыв ёмкости и др.), (попадание воды → образование ржавчины, попадание ржавчины в предохранительный клапан, перекрытие клапана, разрыв ёмкости и др.).
Стадия 3 – анализ последствий аварии (выброс химических веществ, отравление людей, ударная волна, разлетание осколков и др.).
В последующем, исходя из сопоставления затрат и выгод, разрабатываются и внедряются мероприятия по предотвращению аварий.
2.4. Построение дерева причин и опасностей
Любая опасность может перейти в нежелательное событие из-за какой-то причины или нескольких причин, которые, в свою очередь, являются следствием других причин. Причины и опасности образуют цепные структуры или системы. Графическое изображение таких зависимостей напоминает ветвящееся дерево. Для построения и анализа деревьев используют символы событий (логические символы) и логические операции. Чаще всего употребляются «И» и «ИЛИ» (рис. 2.1), а также другие символы (рис. 2.2).
Рис. 2.1. Логические операции для анализа методом дерева отказов
Операция (или вентиль) «И» указывает на то, что, для того чтобы произошло событие А, должны произойти оба события: Б и В. Операция «ИЛИ» указывает, на то, что для того чтобы произошло событие Г, должно произойти одно из событий: Д или Е.
Вероятность событий А или Г рассчитывается по формулам:
где Р(А) – вероятность события А.
Построим дерево событий на примере полученной на производстве травмы (рис. 2.3).
Рис. 2.2. Символы для построения дерева событий:
1 – символ какого-либо события; 2 – символ «И»; 3 – символ «ИЛИ»; 4, 5 – символы, обозначающие исходные события, обеспеченные (достаточными) данными; 6 – домик, событие, которое может случиться или не случиться
Рис. 2.3. Дерево событий на примере полученной травмы
2.5. Методы анализа безопасности
Анализ безопасности осуществляется априорно или апостериорно, т. е. до или после нежелательного события.
При априорном анализе рассматривают такие нежелательные события, которые являются потенциально возможными для данной системы, и пытаются составить набор различных ситуаций, приводящих к их появлению (например, горение газа (CH4) → сгорит футеровка печи).
Априорный анализ особенно эффективен, когда анализируются системы или оборудование, у которых есть аналоги, т. е. продолжительный опыт эксплуатации аналогичных систем и механизмов.
При анализе сложных систем, новой техники (и тем более при отсутствии опыта их эксплуатации) используют апостериорный анализ – определяют причину после свершившегося нежелательного события (например, авария на подводной лодке «Курск»).
2.6. Анализ безопасности методом дерева отказов
Данный вид анализа предполагает сначала установление определенного нежелательного события, так называемого «венчающего» события (рис. 2.4).
Рис. 2.4. Схема венчающего события
Венчающим событием работы блока питания реактора будет взрыв из-за неправильного соотношения в нём «топливо – окислитель». Для предотвращения реактора от этой опасности используют защитную цепь, в состав которой входят установленные на линиях подачи топлива и окислителя два датчика расхода ДР-2 и ДРЗ-4 и два регистрирующих регулятора расхода РР-1 и РР-3 (рис. 2.5). Венчающее событие – взрыв – происходит, когда во взрывчатой смеси возникает зажигание, а также когда интенсивна подача топлива или слишком низка подача окислителя.
Рис. 2.5. Структурная схема защитной цепи
Имея дерево отказов для анализа взрыва в химическом реакторе (см. рис. 2.6), можно (при проектировании) заранее предусмотреть мероприятия, которые бы или предотвращали, или своевременно информировали о появлении опасности, например, установку звуковой сигнализации при нарушении работы задвижек и т. п.
Основной проблемой при анализе безопасности является установление параметров или границ системы. Если система будет чрезмерно ограниченна, некоторые опасные ситуации могут оставаться без внимания; если рассматриваемая система слишком обширна, то результаты анализа могут оказаться крайне неопределёнными.
До какого уровня следует вести анализ, зависит от конкретных его целей, уровня квалификации, предшествующего опыта работы аналога, и обычно он выполняется с использованием сложных компьютерных программ.
Общий же подход к анализу безопасности состоит в том, чтобы выявить главные события, на которые с учётом класса опасности в данной конкретной ситуации можно влиять посредством предупредительных мер.
Рис. 2.6. Дерево отказов для анализа взрыва в химическом реакторе:
1 – испортился датчик расхода РР3 и даёт завышенные показания; 2 – испортился преобразователь РР3 и даёт сигнал уменьшить подачу; 3 – испортился регулятор РР3 и даёт сигнал уменьшить подачу; 4 – испортился клапан РР3, заедает в закрытом положении; 5 – испортился нагнетатель окислителя; 6 – не работает задвижка, ДР3-4; 7 – не полностью открылась задвижка после пуска ДР3-4; 8 – испортился датчик расхода РР1 и даёт заниженные показатели; 9 – испортился преобразователь РР1 и даёт заниженные показатели; 10 – испортился регулятор РР1 и даёт сигнал увеличить подачу; 11 – испортился клапан РР1 и заедает в открытом положении; 12 – не работает задвижка ДР3-2; 13 – воспламенение
2.7. Принципы обеспечения безопасности
О значении принципов французский философ Гельвеций (1715– 1771) писал: «Знание некоторых принципов легко возмещает незнание некоторых фактов»1.
Принцип – это идея, мысль, основное положение теории, основа устройства, действия.
Имеется 4 основных вида принципов обеспечения безопасности.
1. Ориентирующие принципы:
– активность оператора;
– гуманизация деятельности;
– замена оператора;
– ликвидация опасности;
– системность;
– снижение опасности;
– классификация (категорирование) (например, классификация помещений по пожаровзрывоопасности – 5 классов);
– деструкция (разрушение, нарушение нормальной структуры чего-либо).
2. Технические принципы:
– блокировка;
– вакуумирование;
– герметизация;
– увеличение расстояния;
– компрессия (сжатие газа);
– прочность;
– слабое звено;
– флегматизация;
– экранирование.
3. Организационные принципы:
– защита временем;
– информацией (передача знаний, обеспечивающих безопасность);
– резервированием;
– несовместимостью;
– нормированием;
– подбор кадров;
– последовательности;
– эргономичность.
4. Управленческие принципы:
– контроль;
– адекватность (соответствующий, равный);
– обратная связь;
– ответственность;
– планирование (например, нагрузки на рабочих);
– стимулирование;
– автоматизация;
– управление;
– эффективность.
2.8. Методы обеспечения безопасности
Метод – это путь, способ достижения цели, исходящий из знаний наиболее общих закономерностей.
Для раскрытия применяемых на практике методов обеспечения безопасности необходимо ввести два новых понятия.
Гомосфера – пространство (рабочая зона), где находится человек в процессе рассматриваемой деятельности. Ноксосфера – пространство, в котором постоянно существуют или периодически возникают опасности.
Метод А состоит в пространственном и (или) временном разделении гомосферы и ноксосферы. Совмещение гомосферы и ноксосферы недопустимо с позиции безопасности (кран – стропальщик). Реализация метода А осуществляется с помощью автоматизации средств дистанционного управления и т. д.
Метод Б состоит в нормализации ноксосферы путём исключения или в значительном снижении опасностей. Реализуется через совокупность мероприятий, защищающих человека от пыли, шума, излучений и т. д.
Метод В – повышение адаптации человека к среде – осуществляется при помощи средств индивидуальной защиты (СИЗ), профотбора, обучения и т. д.
В реальных условиях используется комбинация этих методов.
2.9. Средства обеспечения безопасности
Средства обеспечения безопасности разделяются:
1) на средства коллективной защиты – вентиляция, заземление, зануление, ограждения и т. д.;
2) СИЗ – специальная одежда, противогазы, беруши, каски и т. д.;
3) повышение надежности систем.
Под надёжностью понимается свойство системы выполнять заданные функции, сохраняя во времени значения установленных показателей.
Существуют показатели надёжности и показатели ремонтопригодности. Показатели надёжности – среднее время безотказной работы; вероятность безотказной работы; интенсивность отказов. Показатели ремонтопригодности – вероятность восстановления; среднее время восстановления; интенсивность восстановления.
2.10. Квантификация риска и опасностей
Квантификация – это введение количественных характеристик для оценки сложных, качественно определяемых понятий.
При анализе безопасности машин, оборудования, технических систем наиболее распространённой оценкой опасности является риск.
Многие специалисты предлагают ввести стоимость человеческой жизни. Однако это вызывает возражение из-за недопустимость финансовых сделок вокруг человеческих жизней. Чтобы обойти этот нравственный вопрос, количественную или экономическую оценку рассматривают обычно так: сколько необходимо затратить средств, чтобы спасти человеческую жизнь? Данная цифра колеблется в пределах 660 тыс. – 7 млн. долл. США. В Германии за смерть работника на производстве выплачивается семье 0,1–0,5 млн. евро. Денежная оценка опасности является для работодателя как бы финансовым наказанием за реализованную опасность. Подтверждением этого является тот факт, что в США, наряду с выплатой определённой суммы пострадавшим, предприниматель выплачивают солидную сумму за каждый несчастный случай на производстве в страховой фонд. Поэтому зачастую выгоднее вложить средства в обеспечение безопасности производства, нежели осуществлять соответствующие выплаты.
2.11. Методические подходы к определению риска
Процедура определения риска приблизительна и имеет 4 методических подхода:
1) инженерный, опирающийся на статистический расчет частот, вероятностный анализ безопасности, построение деревьев опасностей и причин;
2) модельный, основанный на построении моделей воздействия опасных факторов на отдельного человека, социальные, профессиональные группы и т. д.;
3) экспертный – вероятность различных событий определятся на основе опроса опытных специалистов – экспертов;
4) социологический, базирующийся на опросе населения.
Чаще всего все 4 подхода применяются вместе.
2.12. Основные положения теории риска
Риск – это вероятность наступления нежелательного события или количественная оценка опасности. Риск оценивается как отношение числа неблагоприятных последствий к их возможному числу за определённый период. Например, риск смерти на производстве R можно определить как
где n – количество людей, погибших на производстве от травм в России за год;
N – общее число работающих, которые могли бы умереть на производстве от травм в России за год.
Риск таких явлений, как смертельная травма, заболевание, материальный ущерб, утомление, профессиональное заболевание, можно рассчитывать. Различают индивидуальный и социальный риск.
Индивидуальный риск характеризует опасность для отдельного человека.
Индивидуальный риск смерти от различных видов деятельности в США в год, чел.:
1) автотранспорт – 3 · 10– 4;
2) станочное оборудование, огнестрельное оружие – 1 · 10– 5;
3) отравление – 2 · 10– 5;
4) утопление – 3 · 10– 5;
5) пожар и ожог – 4 · 10– 5;
6) падения – 9 · 10– 5;
7) железная дорога – 4 · 10– 6;
8) падающие предметы, электроток – 6 · 10– 6;
9) водный, воздушный транспорт – 9 · 10– 6;
10) молния – 5 · 10– 7;
11) ядерная энергия на 100 реакторов – 2 · 10– 10.
Социальный (групповой) риск для группы людей отражает зависимость между частотой событий и числом пораженных при этом людей.
Английский ученый В. Маршал считает, что риск – частота реализации опасности. Но говорить о частоте применительно к проблемам безопасности можно лишь условно, т. к. вероятность её проявления не фиксирована во времени. Опасность может проявиться в любое время, в момент появления причины, но не чаще, чем это характерно для данного вида деятельности (рис. 2.7).
Эмоционально групповой риск воспринимается более тяжело.
Люди резко реагируют на события редкие, сопровождающиеся большим числом единовременных жертв (гибель 700 чел. на теплоходе «Адмирал Нахимов», авиакатастрофы с гибелью всех пассажиров и т. д.). В то же время частые события, в результате которых погибают небольшие группы людей, например ежедневная гибель на производстве 20–30 чел., менее впечатляют и не вызывают столь напряженного отношения.
2.13. Концепция приемлемого (допустимого) риска
Традиционная техника безопасности базировалась на категорическом требовании обеспечить полную безопасность, не допустить никаких аварий. Но опыт свидетельствует, что любая деятельность потенциально опасна.
В современных условиях от тезиса абсолютной безопасности перешли к концепции допустимого (приемлемого) риска, суть которой – в стремлении к такой малой опасности, которую приемлет общество в данный период времени.
Приемлемый риск сочетает в себе технические, экономические, социальные и политические аспекты и представляет некоторый компромисс между уровнем безопасности и возможностями её достижения. Нужно иметь в виду, что экономические возможности повышения безопасности технических систем не безграничны.
На рис. 2.8 показан упрощенный пример определения приемлемого риска.
Говоря о риске, необходимо иметь в виду, что, помимо прямого риска Rпр, создаваемого данным оборудованием (на уменьшение которого направлены мероприятия по обеспечению безопасности), существует ещё и косвенный риск Rкосв, состоящий из социального и технического, зависящего от усложнения систем безопасности. С ростом расходов Х на безопасность Rпр уменьшается, а Rкосв. растёт. Из рис. 2.8 видно, что начиная с некоторого уровня этих расходов при их дальнейшем росте будет происходить возрастание полного риска
полн =
R
пр+
R
косв
При увеличении затрат технический риск снижается, но растёт социальный, т. к., затрачивая чрезмерные средства на повышение безопасности, можно нанести ущерб социальной сфере, например ухудшить медицинскую помощь (рис. 2.9).
Суммарный риск имеет минимум при определённом соотношении между инвестициями в техническую и социальную сферы. Это обстоятельство и нужно учитывать при выборе риска, с которым общество пока вынуждено мириться.
Приемлемый риск в некоторых странах, например в Голландии, установлен в законодательном порядке. Максимально приемлемым уровнем индивидуального риска гибели обычно считается 1 · 10– 6 в год. Пренебрежимо малым считается индивидуальный риск гибели 1·10– 8 в год.
Рис. 2.8. Определение приемлемого риска
Рис. 2.9. Определение полного риска
Максимально приемлемым риском для экосистем считается тот, при котором может пострадать 5 % видов биогеоценоза.
Приемлемый риск обычно на 2–3 порядка строже фактического. Следовательно, введение приемлемых рисков является акцией, направленной на защиту человека.
Помимо коллективной приемлемости, существует также и индивидуальная приемлемость, установленная для себя осознанно или неосознанно и являющаяся балансом между риском и выгодой. В определённых случаях люди готовы добровольно идти на риск, в 1000 раз больший, чем приемлемый. Решающая роль в принятии такого решения лежит в психологии человека.
2.14. Управление безопасностью жизнедеятельности
Под управлением БЖД понимается организованное воздействие на системы «человек – среда», «человек – производство», «человек – машина» для перевода объекта из одного опасного состояния в другое, менее опасное. При этом должны соблюдаться на основе сопоставления затрат и выгод условия экономической и технической целесообразности.
Управление БЖД – это в то же время есть управление риском. И осуществляться оно должно на всех стадиях деятельности: научный замысел, НИР, проект и его реализация, испытание, производство, транспортирование, эксплуатация, реконструкция, консервация, ликвидация и захоронение.
Управление БЖД (риском) осуществляется по нескольким направлениям:
1) обучению персонала и профессиональному отбору;
2) психологической подготовке персонала;
3) совершенствованию технических систем;
4) экономическому стимулированию;
5) управлению режимами труда и отдыха;
6) использованию средств индивидуальной и коллективной защиты;
7) воспитанию культуры безопасного поведения;
8) организации контроля;
9) прогнозированию и организации управления чрезвычайными ситуациями (ЧС);
10) материально-техническому обеспечению.
Одним из путей повышения БЖД является активное содействие всех участников трудовой деятельности в сборе и анализе информации о безопасном ведении работ, для чего все сотрудники обязаны сообщать о выявленных ими ошибках, их причинах, возможных последствиях. Накопленные данные анализируются и разрабатываются предложения по совершенствованию производства, рабочей среды, оборудования. Таким образом создаются банки данных о безопасности работы как оборудования, так и систем.
2.15. Психология и безопасность
По вине самих пострадавших происходит 60–90 % травм в быту и на производстве. В современной психологии ошибки работников рассматриваются как неизбежный элемент деятельности, причина которых связана с психическим состоянием людей, так называемым личным фактором.
Изучением особенности труда человека при взаимодействии его с техническими средствами в процессе производства и управления, а также требований, предъявляемых к конструкциям машин и приборов, с учётом психических свойств человека занимается инженерная психология.
Часто встречающимися (производственными) психическими состояниями людей являются: психическое напряжение (стресс); утомление; особые психические состояния работника.
2.16. Стресс
Стресс – это нормальная реакция человека, мобилизующая физические и психические ресурсы на выполнение какой-либо работы. Оказывает положительное влияние на работоспособность до определённого, так называемого запредельного напряжения.
Американские исследователи Р. Иеркс и Дж. Додсон экспериментально показали, что по мере возрастания эмоционального напряжения работоспособность и возможности человека повышаются по сравнению со спокойным состоянием (так называемый «мобилизующий эффект стресса»), доходят до максимума, а затем начинают падать [3]. Чрезмерные формы психического напряжения приводят к снижению результатов труда вплоть до полной утраты работоспособности.
Зависимость между уровнем активации нервной системы и продуктивностью, получившая название инвертированной V-образной кривой, представлена рис. 2.10.
Рис. 2.10. Закон Иеркса–Додсона, связывающий активацию нервной системы А с продуктивностью действий W: I – случай, когда приращение активации ведет к приросту продуктивности ΔW1; II – к снижению продуктивности ΔW2; Акр – критическая активация
2.17. Утомление
До 50 % несчастных случаев происходит в конце смены в результате утомления. Запредельные психические формы утомления проявляются в двух типах реакции человека.
Тормозной тип характеризуется скованностью, замедленностью действий, замедлением мыслительной деятельности, ухудшением внимания и другими признаками, не свойственными человеку в обычной обстановке. Замедленная психическая деятельность увеличивает время операций и число совершенных ошибок.
Возбудимый тип характеризуется вспыльчивостью, грубостью, суетливостью, многословностью, дрожанием рук, излишними ненужными действиями.
2.18. Особые психические состояния
Контроль за психическим состояниям может выявить особые состояния, которые не всегда являются постоянным свойством личности, возникают спонтанно и существенно изменяют работоспособность человека. Встречается три вида особых психических состояний (рис. 2.11).
Рис. 2.11. Особые психические состояния
Параксиальное состояние связано с заболеванием мозга и проявляется отключением сознания на 1–2 мин в виде обморока, эпилепсии, лунатизма.
Психогенное состояние наступает после конфликта, гибели близких людей, обиды и т. д. Проявляется в виде снижения настроения, апатии, замедления мышления и может длиться от нескольких часов до двух месяцев. Под влиянием обид, неудач, оскорблений может развиваться аффективное состояние (взрыв эмоций, сопровождаемый агрессивными и разрушительными действиями).
Еще один вид особых психических состояний возникает в результате действия стимуляторов. Лица, склонные к аффективным состояниям, относятся к категории с повышенным риском травматизма и не должны назначаться на специальности с высокой ответственностью.
2.19. Действие стимуляторов
Приём лёгких стимуляторов (чай, кофе) помогает в борьбе с сонливостью и может способствовать повышению работоспособности на короткий период. Активные стимуляторы (фенамин, первитин) уменьшают скорость реакции, ухудшают самочувствие. Транквилизаторы (седуксен, элениум) оказывают успокоение и предупреждают развитие неврозов, однако могут снизить психическую активность, вызвать апатию и сонливость.
Алкоголь как транквилизатор приносит при избыточном употреблении колоссальный ущерб здоровью человека, разрушая прежде всего нервную систему и психику человека. Алкоголизм приводит к деградации человека, что особенно характерно для женщин. С употреблением алкоголя связаны 40–60 % случаев автомобильного травматизма и 64 % смертельных случаев на производстве.
Посталкогольная астения (похмелье) ведёт к заторможенности человека и снижению чувства осторожности («пьяному море по колено»).
Изменчивость психической деятельности под влиянием бытовых и производственных воздействий требует организации постоянного контроля над психикой человека для снижения уровня травматизма.
Учитывая, что в системе «человек – машина» самым слабым звеном является человек, контроль его над психическим состоянием на специальностях с высокой ответственностью должен быть ежедневным. Контроль осуществляется при помощи следующих приёмов:
1) предварительного осмотра;
2) профессионального отбора2;
3) контроля за психическим состоянием в процессе труда. Существуют тесты, позволяющие определить состояние человека в процессе работы;
4) проведения исследований по проблемам психологии, в частности, поведенческих особенностей человека;
5) обучения и тренировки человека по типу аварийных игр, т. е. с помощью имитационного моделирования; с его помощью решаются следующие задачи:
– приобретение навыков управления, мастерства;
– обучение принятию решений и анализу документации;
– отработка лидерских навыков;
– повышение эффективности взаимодействия персонала;
– обучение деятельности в экстремальных условиях без угрозы безопасности работающих.