Использование показателей риска для выбора аварийно-спасательного оборудования

A. Г. БУБНОВ, д-р хим. наук, доцент, профессор кафедры пожарной техники Учебно-научного комплекса "Пожаротушение" ФГБОУ ВПО Ивановский институт Государственной противопожарной службы МЧС России

B. Ю. КУРОЧКИН, канд. техн. наук, преподаватель кафедры пожарной техники Учебно-научного комплекса "Пожаротушение" ФГБОУ ВПО Ивановский институт Государственной противопожарной службы МЧС России

Ю. Н. МОИСЕЕВ, начальник кафедры пожарной техники Учебно-научного комплекса "Пожаротушение" ФГБОУ ВПО Ивановский институт Государственной противопожарной службы МЧС России

УДК 614.8.084:614.86:656.08

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РИСКА ДЛЯ ВЫБОРА АВАРИЙНО-СПАСАТЕЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Предложен подход, обеспечивающий рациональный выбор гидравлического аварийно-спасательного инструмента (ГАСИ) в конкретной комплектации для включения его в состав аварийно-спасательного инструмента (в контейнерном исполнении) для ликвидации последствий ДТП. Показано, что для оценки величины техногенного риска можно использовать интегральный показатель — математическое ожидание ущерба в случае отказа ГАСИ. Выявлено, что при выборе той или иной комплектации ГАСИ для определения вероятностей неблагоприятных событий (отказов) можно воспользоваться методом построения и анализа "деревьев отказов" (АДО). Ключевые слова: техногенный риск; надежность; вероятность отказа; общая польза.

Известно, что отечественные транспортные средства в пять раз опаснее, чем в экономически развитых странах с высоким уровнем автомобилизации и высокой интенсивностью движения. А если учесть, что среднегодовой пробег автомобиля в России намного меньше, то картина становится и вовсе мрачной. По тяжести последствий дорожно-транспортных происшествий (ДТП) Россия, к сожалению, находится пока на первом месте в мире. Так, на 100 пострадавших в авариях у нас приходится 13 погибших, а на каждые 100 ДТП — 18 погибших [1].

Механизм получения пострадавшими травм и их тяжесть зависят главным образом от вида ДТП, скорости движения транспортного средства и его конструктивных особенностей. А вот время, затрачиваемое на выполнение операций по деблокированию пострадавших для оказания им неотложной медицинской помощи при авариях любого уровня, определяется главным образом квалификацией спасателей и надежностью аварийно-спасательного оборудования.

Анализ результатов спасательных работ показывает, что они зависят от двух основных взаимосвязанных факторов:

1) уровня профессиональной подготовки спасателей;

2) времени выполнения базовых операций спасения.

Известно, что для тяжело пострадавших в ДТП фактор сокращения интервала времени с момента происшествия до доставки их в лечебное учреждение имеет решающее значение. Если потерпевший будет доставлен в больницу в течение первого часа после получения травмы, то удастся обеспечить самый высокий уровень выживаемости и значительное снижение риска осложнений (именно это время образно называют "золотым часом").

Пожарно-спасательные подразделения (ПСП) МЧС России очень часто принимают активное участие в ликвидации последствий ДТП и в спасении пострадавших в них. Чтобы максимально использовать правило "золотого часа", сотрудники ПСП, выполняющие типовые спасательные задачи, тренируются и рационально используют свои возможности, чтобы избежать задержки в деблокировании пострадавших. Профессиональная индивидуальная подготовка спасателей, отработка навыков взаимодействия в команде представляют организационную сторону оптимального выполнения заданий. Уровень квалификации ПСП по многочисленным отзывам чрезвычайно высок, и вероятность ошибок, обуслов-

© Бубнов А. Г., Курочкин В. Ю., Моисеев Ю. Н., Семенов А. Д., 2014

ленных так называемым человеческим фактором, не превышает ее средней величины для операторов напряженных процессов — 0,0006 [2].

Помимо организационной составляющей операций по деблокированию пострадавших, не менее важную роль играют технические вопросы, связанные собственно с применяемым аварийно-спасательным оборудованием.

A priory время, затрачиваемое на деблокирование пострадавших, определяется техническими характеристиками, состоянием и надежностью применяемого аварийно-спасательного оборудования. Количественной оценкой надежности технических устройств должна служить статистика отказов и рассчитываемый по ее результатам параметр наработки (однако указанные статистические данные получить не представляется возможным, так как они не фиксируются ПСП при выполнении ими тех или иных аварийно-спасательных работ (АСР)).

В качестве основного оборудования, применяемого при выполнении ПСП операций по деблокированию пострадавших в ДТП и при других АСР, можно выделить гидравлический аварийно-спасательный инструмент (ГАСИ).

В настоящее время более 10 отечественных и зарубежных фирм выпускают ГАСИ в различной комплектации [1]. ГАСИ имеет похожую, но все-таки отличающуюся по своим функциональным характеристикам комплектацию, зависящую от фирм-производителей (отечественных и импортных), которых очень много на современном рынке ("Простор", "Спрут", "Медведь", "Эконт", "Комбитех", "Hol-matro", "Lukas" и др.).

При определении показателей надежности (результативности) использования ГАСИ рассматривается обычно вероятность того, что [1]:

1) в условиях аварийной среды будут реализованы основные этапы за определенное время;

2) под влиянием дестабилизирующих факторов образцами ГАСИ будет выполнен требуемый объем их функций;

3) при выполнении требуемого объема функций образцы ГАСИ не выйдут из строя;

4) будут своевременно реализованы необходимые этапы обеспечения и обслуживания ГАСИ.

Среди недостатков, как правило, влияющих на работу ГАСИ, наиболее часто встречаются следующие:

а) шланги выполнены из материалов, теряющих эластичность при низких температурах;

б) места перегибов шлангов в местах крепления их к рукояткам управления слабо защищены, в результате чего образуются заломы и растрескивание оплетки.

Все это приводит к выходу шлангов из строя при попытке создания рабочего давления. Кроме того, резьбовые соединения в местах крепления шлангов и клапанов или рукояток управления часто подтекают, и спасателям приходится возить с собой гаечные ключи для затяжки постоянно ослабевающих резьбовых соединений.

Вследствие вышеизложенного выбор конкретной комплектации ГАСИ лицом, принимающим решение (ЛПР) по комплектованию им ПСП, весьма затруднителен.

Ранее было показано, что для оценки величины техногенного риска при применении того или иного сложного оборудования можно использовать интегральный показатель — математическое ожидание ущерба в случае прекращения выполнения им своих функций [3]. Поэтому и для ГАСИ относительная общая польза Ж, приносимая объектом (в нашем случае аварийно-спасательным оборудованием в той или иной комплектации), может быть оценена по формуле [3]:

Ж = ¥/

где ¥ — величина предотвращенного ущерба, руб., т. е. оценка величины предотвращенного ущерба, который мог быть причинен в случае смертности или травматизма при ликвидации последствий ДТП; ¥ = У;

У — ущерб в случае отказа ГАСИ при проведении АСР;

0 — затраты на предотвращение и снижение уровня техногенного риска (в первую очередь эксплуатационные затраты на обслуживание ГАСИ), руб.;

В — уровень техногенного риска, руб., который можно интерпретировать как математическое ожидание ущерба от этого риска. Здесь уровень техногенного риска В в стоимостном выражении (математическое ожидание ущерба) рассчитывается следующим образом:

в = еу

где е — вероятность отказа оборудования при использовании ГАСИ.

Относительная общая польза Ж, приносимая ГАСИ в той или иной комплектации при спасении одной человеческой жизни, может быть рассчитана при известных данных по затратам 0 на предотвращение отказов того или иного комплекта (или его элементов). Если же еще знать и реальные вероятности отказа оборудования е, то можно получить более достоверные данные для сравнения комплектов ГАСИ (причем чем выше величина Ж, тем более надежен и эффективен (относительно) тот или иной комплект).

При существующей системе учета отказов ГАСИ, в том числе по причине нежелательности огласки (во время ликвидации последствий ДТП), получить статистически достоверные данные по подобным событиям не представляется возможным. Поэтому для выполнения расчетов величины Ж, а также в случае выбора ГАСИ той или иной комплектации для определения вероятностей неблагоприятных событий (отказов) можно воспользоваться методом построения и анализа "деревьев отказов" (АДО) [4] технологических процессов, как наиболее часто используемым и наглядным. Тем более что он рекомендуется рядом нормативных документов. В частности, в [5] приведен пример построения "дерева отказов". Для более сложных случаев можно найти примеры в многочисленной технической литературе: в качестве отправной точки можно рекомендовать [2, 6].

Допустимое значение вероятности безотказной работы выбирается в зависимости от степени опасности отказа и определяется нормативными документами [7] и по данным [8] (табл. 1).

Из данных табл. 1 следует, что допустимая вероятность безотказной работы Р для ГАСИ должна превышать 0,99. Приближенный расчет Р дает величину 0,9938 (следовательно е = 0,0062) [9]. Соответственно, вероятность отказа ГАСИ е не должна превышать 0,01 (или 1 %).

Исходя из предположения, что наихудшим событием при выполнении аварийно-спасательных работ является временная потеря работоспособности (отказ) ГАСИ и возможное замедление темпа спасательных работ, ущерб от данного отказа У будет зависеть от смертности и тяжести заболеваний, связанных непосредственно с замедлением скорости работ по деблокированию пострадавших. Поскольку стоимость жизни в России на законодательном уровне до сих пор не определена, то для расчета У можно воспользоваться показателем статистической стоимости жизни или данными центра стратегических

исследований компании "Росгосстрах" ("стоимость" человеческой жизни составляет сегодня в России 4,5 млн. руб. по данным сайта http://www.rgs.ru). Именно эта цифра принята нами за величину ущерба в случае отказа ГАСИ при ведении АСР.

Тогда математическое ожидание ущерба от одного летального исхода при среднем уровне вероятности отказа ГАСИ при выполнении АСР В в стоимостном выражении (расчет по формуле (2)) составит:

В = 0,00624500000 = 27900 руб.

Для выполнения технологических операций по деблокированию пострадавших в качестве используемых комплектов ГАСИ нами были рассмотрены следующие образцы:

• "Спрут" (разработчик — ООО "Фирма Спрут", г. Жуковский Московской обл.);

• "Комбитех" (разработчик — ЗАО "Комбитех-Инкар", г. Москва);

• "Простор" (разработчик — НПО "Простор", г. Красноармейск Московской обл.);

• Медведь" (разработчик — ЗАО "Средства спасения", г. Москва).

В [1] представлены значения вероятностных величин е и Р, характеризующих эксплуатационную надежность комплектов ГАСИ и вероятность того, что основные этапы выполнения операций по деблокированию пострадавших и обеспечения подготовительных работ (влияние дестабилизирующих факторов не учитывалось) реализованы (табл. 2).

Кроме того, в табл. 2 приведены результаты наших расчетов величины О и сопоставимых затрат на закупку и обслуживание сравниваемых комплектов ГАСИ (в пересчете на 1 год) по данным учебной пожарной части Ивановского института ГПС МЧС России. Здесь же представлены и результаты расчета вероятностной величины общей пользы при применении различных комплектов ГАСИ, а также математических ожиданий ущерба в случае вероятного отказа оборудования.

Таблица 1. Классификация изделий (технических средств) по последствиям отказа

Последствия отказа Допустимая вероятность безотказной работы Р Тип технических средств

Катастрофические Авария, катастрофа, невыполнение ответственного задания Р ^ 1 Летательные аппараты, подъемно-транспортные машины, военная техника, машины химического производства, медицинское оборудование

Экономический ущерб Повышенные простои в ремонте Работа на пониженных режимах. Работа с худшими параметрами Значительный ущерб Р > 0,99 Незначительный ущерб Р > 0,9 Технологическое оборудование, сельскохозяйственные машины, бытовые машины

Без последствий Затраты на ремонт в пределах нормы Р <0,9 Отдельные узлы и элементы машин

Таблица 2. Пример использования показателей риска для выбора аварийно-спасательного оборудования

Показатель Значение показателя для комплекта ГАСИ

Спрут Комбитех Простор Медведь

Q 0,0099 0,0028 0,0132 0,0241

P 0,9901 0,9972 0,9868 0,9759

B, руб. 44550 12600 59400 108450

G, руб. 59668 65366 60291 59578

Сопоставимые затраты, руб. 153664 169420 155389 153417

W 43,0 57,7 37,5 26,7

Из данных табл. 2 следует, что ЛПР не должен принимать к рассмотрению варианты закупки комплектов ГАСИ "Простор" и "Медведь" без доведе-

ния их показателей безотказности до допустимого уровня. И хотя комплект "Спрут" на 16 % дешевле комплекта "Комбитех" [1], очевидно, что величина математического ожидания ущерба для последнего в 3,5 раза (на 71 %) ниже (см. табл. 2), а вот общая польза Ж выше, чем для всех остальных комплектов. Следовательно, из сравниваемых вариантов закупка комплекта "Комбитех" представляется предпочтительной.

Таким образом, предложенный подход к оценке надежности ГАСИ с использованием показателей риска может дополнять представляемые фирмами-производителями результаты сертификационных испытаний для принятия управленческих решений по включению или невключению в стандартный комплект аварийно-спасательного инструмента, используемого ПСП.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Справочные материалы для преподавателей и слушателей учебно-тренировочных комплексов МЧС России по подготовке спасателей к действиям при ликвидации последствий дорожно-транспортных происшествий. — М. : ФГУ ВНИИ ГОЧС (ФЦ), 2011. — 81c.

2. Химмельблау Д. Обнаружение и диагностика неполадок в химических и нефтехимических процессах / Пер. с англ.; под ред. Ю. М. Левина. — Л. : Химия, 1983. — 352 с.

3. Бубнов А. Г., ГриневичВ. И., Гущин А. А., ПластининаН. А. Методология выбора способа очистки воды от органических соединений с использованием параметров экологического риска // Известия вузов. Серия: Химия и химическая технология. — 2007. — Т. 50, вып. 8. — С. 89-93.

4. Тарасова Н. П., Анохина Н. П., МалковА. В. и др. К вопросу об оценке потенциальной опасности химико-технологического объекта//Химическая промышленность. —1994. — № 6. — С. 20-24.

5. РД 03-418-01. Методические указания по проведению анализа риска опасных производственных объектов : постановление Госгортехнадзора России от 10.07.2001 г. № 30; введ. 01.09.2001 г. — М. : НТЦ "Промышленная безопасность", 2002.

6. Алымов В. Т., Тарасова Н. П. Техногенный риск. Анализ и оценка: учебное пособие для вузов. — М. : ИКЦ "Академкнига", 2004. — 118 с.

7. ГОСТ Р 22.9.01-95. Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Аварийно-спасательный инструмент и оборудование. Общие технические требования. — Введ. 01.01.96 г. — М. : Изд-во стандартов, 1995.

8. Пронин А. С. Надежность машин. — М. : Машиностроение, 1978. — 592 с.

9. Бубнов А. Г., Курочкин В. Ю., Моисеев Ю. Н. Оценка параметров риска как критериев для обоснования выбора аварийно-спасательного оборудования // Пожарная и аварийная безопасность : матер. VI Межд. науч.-практ. конф., посвященной 45-летию Ивановского института ГПС МЧС России. Иваново, 28-30 ноября 2011 г. : в 2 ч. / Под общ. ред. И. А. Малого. — Иваново : ИвИ ГПС МЧС России, 2011. — Ч. 1. — С. 21-24.

Материал поступил в редакцию 25 октября 2013 г.

— English

RISK AND RELIABILITY CRITERIA

FOR SELECTING FIRE-FIGHTING RESCUE EQUIPMENTS

BUBNOV A. G., Doctor of Chemical Sciences, Docent, Professor of Department of Fire Fighting Equipment, Educational and Scientific Complex "Firefighting", Federal State Budget Educational Institution of Higher Professional Education Ivanovo State Fire Service Institute of Emercom of Russia

KUROCHKIN V. Yu., Candidate of Technical Sciences, Lecturer of Department of Fire Fighting Equipment, Educational and Scientific Complex "Firefighting", Federal State Budget Educational Institution of Higher Professional Education Ivanovo State Fire Service Institute of Emercom of Russia

MOISEEV Yu. N., Head of Department of Fire Fighting Equipment, Educational and Scientific Complex "Firefighting", Federal State Budget Educational Institution of Higher Professional Education Ivanovo State Fire Service Institute of Emercom of Russia

SEMENOV A. D., Candidate of Technical Sciences, Senior Lecturer of Department of Fire Fighting Equipment, Educational and Scientific Complex "Firefighting", Federal State Budget Educational Institution of Higher Professional Education Ivanovo State Fire Service Institute of Emercom of Russia

ABSTRACT

Hydraulic survival instrument (HSI) can be used as the main equipment used for operations on unblocking casualties when wrecking and fire-rescue units (FRU) works. Currently, more than ten domestic and foreign firms produce various sets of HSI with different functional characteristics. Selection of a particular set HSI by decision maker on completing their FRU is very difficult.

Previously, it was shown that for estimation the level of technical risk when using this or that sophisticated equipment can be used the integrated index — the expectation of damage from termination of his work and, further, relative overall benefit indicator (in this case, brought by a set extinguish), which may be estimated by the formula:

W = V/(G + B),

where V — the value of avoided damage, rub., estimate of the value of avoided damage from mortality and injuries during the liquidation aftermath of accidents; V = Y; Y — damage caused by a fault HSI (during wrecking); G — the cost on preventing and reducing technical risk (primarily operating costs for attendance of HSI), rub.; B—level of technogenic risk, rub., which canbe interpreted as the expectation of damage from individual risk.

Here, the level of technogenic risk B in terms of value (the expectation of damage) is calculated as follows:

B = QY

where Q — the probability of failure HSI.

The higher the value of W, the more reliable and efficient (relatively) set.

Statistically reliable performance data on failures HSI in relevant system of accounting such events cannot be received.

Therefore, realization calculations of value W, as well as in cases of choosing a particular set HSI when determining the probability of adverse events (failures), the method of constructing and analyzing "fault trees" (AFT) process can be used — as the most commonly used and intuitive.

On the assumption that the worst event during the wrecking is a temporary loss of performance (failure) HSI and probable slowdown at rescue operations, the damage from failure Y depends on mortality and severity of disease associated exactly with slowdown on unblocking (at a cost life in Russia 4.5 mln. rub.).

We examined samples sets of HSI — "Prostor", "Sprut", "Medved", "Kombitech" for performing operations on unblocking and rescue of victims.

The calculation results show that the decision-makers should not take to consider options for purchasing sets HSI "Prostor" and "Medved" without bringing their reliability indexes to an acceptable level. And although the set "Sprut" is cheaper (16 %) the set "Kombitech", the value of expectation of damage is lower (on 71 % or 3.5 times) at last one, but the overall benefits W is higher than another sets. Therefore, the option of purchasing the set "Kombitech" seems preferable.

The proposed approach to reliability evaluation of HSI using risk indicators and overall benefits for selecting particular set, can be added with results of certification tests by manufacturers — for management decisions to include/not include in the standard package of HSI used by fire-rescue units.

Keywords: technogenic risk; reliability; probability of failure; total benefit.

REFERENCES

1. Spravochnyye materialy dlya prepodavateley i slushateley uchebno-trenirovochnykh kompleksov MChSRossiipo podgotovke spasateley k deystviyam pri likvidatsiiposledstviy dorozhno-transportnykh proisshestviy [Reference materials for teachers and students of the training complexes Russian Emergencies Ministry rescuers training for action in the aftermath of road traffic accidents]. Moscow, Federal Institute of Civil Defense (FO) Publ., 2011. 81 p.

2. David M. Himmelblau. Fault detection and diagnosis in chemical and petrochemical processes. Amsterdam, New York, Elsevier Scientific Pub. Co.; New York, Distributors for the US and Canada, Elsevier North-Holland, 1978. 424 p.

3. Bubnov A. G., Grinevich V. I., Gushchin A. A., PlastininaN. A. Metodologiya vybora sposoba ochistki vody ot organicheskikh soedineniy s ispolzovaniyem parametrov ekologicheskogo riska [Methodology selection method of water purification from organic compounds using parameters environmental risk]. Izvestiya vuzov. Seriya: Khimiya i khimicheskaya tekhnologiya — Izvestia of Higher Schools. Series: Chemistry and Chemical Technology, 2007, vol. 50, no. 8, pp. 89-93.

4. Tarasova N. P., Anokhina N. P., Malkov A. V. (eds.). K voprosu ob otsenke potentsialnoy opasnosti khimiko-tekhnologicheskogo obyekta [On the estimation of the potential danger of chemical-processing facility]. Khimicheskayapromyshlennost — Chemical Industry, 1994, no. 6, pp. 20-24.

5. Management Document 03-418-01. Methodological guidelines for risk analysis of hazardous production facilities. Moscow, NTTs Promyshlennaya bezopasnost Publ., 2001. 18 p. (in Russian).

6. Alymov V. T., Tarasova N. P. Tekhnogennyy risk. Analiz i otsenka. Uchebnoye posobiye dlya vuzov [Technogenic risk. Analysis and Evaluation. A manual for schools]. Moscow, Akademkniga Publ., 2004. 118 p.

7. State Standard of Russian Federation 22.9.01-95. Safety in emergencies. Rescue tools and equipment. General technical requirements. Moscow, Izdatelstvo standartov, 1995. 12 p. (in Russian).

8. ProninA. S. Nadezhnostmashin [Reliability of machines]. Moscow, Mashinostroyeniye Publ., 1978.592 p.

9. Bubnov A. G., Kurochkin V. Yu., Moiseev Yu. N. Otsenka parametrov riska kak kriteriyev dlya obo-snovaniya vybora avariyno-spasatelnogo oborudovaniya [Evaluation of the risk parameters as criteria to justify the selection of rescue equipment]. Pozharnaya i avariynaya bezopasnost: mater. VIMezhd. nauch.-prakt. konf., posvyashchennoy 45-letiyu Ivanovskogo instituta GPS MChS Rossii [Fire and Emergency Safety: VI Int. Scientific-practical. conf. dedicated to the 45th anniversary of Ivanovo State Fire Service Institute of Emercom of Russia]. Ivanovo, 2011, part 1, pp. 21-24.

Из пожарно-технического энциклопедического словаря

ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ НОЖНИЦЫ — инструмент, с помощью которого можно резать элементы конструкций посредством двух ножей, приводимых в действие гидроцилиндром.

ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ДОМКРАТ — грузоподъемное управляемое гидроустройство, состоящее из гидроцилиндра одностороннего или двухстороннего действия и насоса или гидроагрегата.

ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАЗЖИМ — инструмент, с помощью которого можно раздвинуть или стянуть элементы конструкций посредством рычагов, приводимых в действие гидроцилиндром.

ГИДРОУСКОРИТЕЛЬ — устройство, обеспечивающее уменьшение времени срабатывания дренчерного сигнального клапана с гидроприводом.