Управление рисками системный анализ и моделирование

денное дерево отказов является только небольшим фрагментом, поэтому все вторичные события заключены в прямоугольники и требуют дальнейшего анализа.

В принципе, каждое из этих событий может служить самостоятельной вершиной дерева отказов, для специалиста соответствующего профиля. Например, источники воспламенения, обусловленные электросистемой, могут иметь очень большое развитие. Это и система освещения, система питания оборудования. Причины могут быть разнообразные: короткие замыкания, искрения в контактах, перегрев токоведущих проводов и т.п. Среди причин, обусловливающих возникновение открытого огня в рабочей зоне, может быть одна, связанная с курением. В дереве отказов в сферу анализа попадают не только неполадки и отказы технических элементов, но и действия человека-оператора, а также возможные действия посторонних лиц.

Загорание или взрыв

Образование взрывоопасных

смесей критической Источник воспламенения концентрации

Рис. 4.3. Дерево отказов

151

Анализ с построением дерева отказов позволяет в графическом виде проследить иерархию возможных событий и последствий, приводящих к нежелательным событиям.

Метод построения дерева отказов позволяет проводить не только качественный, но и количественный анализ. Цель количественного анализа состоит в определении величины риска наступления нежелательного события, выбранного в качестве головного. Кроме того, количественная оценка величины риска головного события позволяет проводить анализ и оценивать эффективность различных мероприятий, направленных на уменьшение риска. Количественный анализ дерева отказов заключается в определении вероятности завершающего головного события, исходя из величин вероятностей совершения начальных исходных событий.

Количественную меру исходных событий выбирают из имеющейся статистики о надежности элементов, технических систем об отказах. Данные об ошибках и неправильных действиях человека-оператора устанавливают на основе анализа произошедших случаев и аварий.

Для статистически независимых событий, при логической схеме «ИЛИ», вероятность наступления завершающего выходного события в общем случае вычисляется из соотношения

i=1

где P0 – вероятность реализации выходного события; Pi – вероятность реализации i-го входного события; n – число входов в логический элемент.

Если имеется схема «ИЛИ» с двумя входами а и b, которые являются статистически независимыми, то соотношение принимает следующий вид:

Если произведение очень мало и им можно пренебречь, то получится приближенное выражение

P= P(a) + P(b).

Вслучае схемы «ИЛИ» с n-входами можно использовать приближенное соотношение

152

Это приближенное выражение дает хорошие результаты, если вероятности появления элементарных событий очень малы, и дает точный результат, если события являются несовместимыми.

Для логической схемы «И», для статистически независимых событий, при n-входных событиях, определяется по правилу умножения вероятностей:

i=1

Спомощью этих соотношений можно вычислить вероятность совершения головного события, находящегося в вершине дерева, основываясь на вероятностных характеристиках исходных событий.

Достоинства метода:

– четкая ориентация на отыскание отказов, выходов из строя, ошибок

инеисправных действий человека, приводящих к головному событию;

–учет как отказов технических элементов, так и неправильных действий человека, т.е. учет надежности функционирования всей системы «человек – машина»;

–наглядность;

–возможность глубоко вникнуть в возможные причины, приводящие к головному событию;

–возможность проведения количественного анализа риска, что позволяет решать прямые и обратные задачи прогнозирования.

Основной недостаток метода заключается в том, что для больших многоуровневых систем получаются громоздкие деревья отказов, которые труднообозримы и сложны в понимании, так как логические связи

вдереве отказов не всегда могут совпадать с реальными схемами протекающих процессов [5, 7].

Диаграмма «причин-последствий»

При анализе «причин-последствий» используют комбинацию двух методов – построение дерева событий и построение дерева отказов, причем для выявления причин используют дерево отказов, а для установления последствий применяют дерево событий. Построение комбинированной диаграммы проводят, рассматривая все явления и процессы в естественной хронологической последовательности их появления. Анализ начинается с выбора критического события. Критические события сами по себе не приводят к аварийной ситуации, но они могут на-

153

растать, приводя к конечному негативному событию. Наиболее широкий спектр типичных критических событий заключен в различных отклонениях, возмущениях, флуктуациях основных параметров процессов, протекающих в системе. Это могут быть изменения температуры, давления, концентрации, тока, напряжения, расхода и других величин за пределы номинальных граничных значений.

На рис. 4.4 показана диаграмма причин-последствий для условного процесса. Анализ по схеме построения дерева событий включает события 1, 2, 3, 4, взаимосвязанные по прямой логике в хронологической последовательности. В качестве инициирующего события для всей диаграммы выбрано критическое событие P0, анализируемое с помощью дерева отказов, для которого исходными событиями являются события E, G, H, K, M. Аналогичным методом для события 2 критическим является событие P1, для события 3 критическим будет событие P2 идля события 4 – P3.

В итоге получается четыре варианта реализации (1, 2, 3, 4) возможного протекания процессов, каждый из которых имеет свою меру величины риска.

Достоинствами метода «причины-последствия» является большая наглядность, подробность и глубина анализа, гибкость.

Недостатками являются соединенные недостатки дерева событий и дерева отказов, в том числе чрезмерная громоздкость [7].

Сценарный анализ

Сценарный анализ – это метод управления рисками хозяйствующего субъекта, основной принцип действия которого заключается в моделировании возможных ситуаций и последующей количественной оценке рисков на основе выводов, сделанных по результатам моделирования. Главной целью сценарного моделирования является выявление рисков и определение устойчивости организации к последствиям наступления рисков.

Сценарии позволяют анализировать и планировать нестандартные ситуации. Они позволяют понять, при каких условиях может возникнуть благоприятная или неблагоприятная ситуация. Сценарий помогает оценить, как можно и как нужно воздействовать на процессы, приводящие к приемлемым и неприемлемым для организации исходам. Сценарный анализ – систематический способ мониторинга макроэкономической, политической, социальной и технологической среды. Последние рассматриваются как внешние факторы, воздействующие на компанию. Сценарии могут стать основой стратегического планирования.

154

и или

или

E G

или

M

H K

Рис. 4.4. Диаграмма «причин-последствий»

155

Большинство подходов к проведению сценарного анализа начинаются с анализа внешней среды организации, затем следует этап непосредственной разработки и формулирования сценариев.

1. Анализ внешней среды

Основной целью первого этапа сценарного анализа является определение наиболее значимых внешних факторов – «ключевых переменных», которые будут являться основой будущих сценариев. Наиболее эффективными методами выявления ключевых переменных могут быть динамический анализ PEST и отраслевой анализ.

Целью динамического анализа PEST является оценка воздействия наиболее значимых факторов окружения на деятельность организации и возможности изменения их влияния со временем. При этом следует учитывать факторы, являющиеся незначимыми сейчас, но способные в значительной мере повлиять на деятельность организации в рассматриваемой временной перспективе.

При проведении анализа PEST выделяют политические, экономические, социокультурные и технологические факторы воздействия. В последнее время в связи с лучшим пониманием проблемы загрязнения окружающей среды в факторы воздействия стали включать и экологический фактор.

2. Разработка сценариев

Этап включает:

–выбор изменяемых переменных (наиболее значимых факторов, которые будут являться основой сценариев);

–проектирование различных исходов сценариев (детальный анализ выявленных переменных и составление нескольких (не менее двух или трех) их возможных исходов);

–комбинирование ключевых переменных и написание сценариев (установление взаимозависимости между составленными исходами всех рассматриваемых переменных, атакже написание самих сценариев).

Включение в сценарий различных исходов переменных, имеющих противоположную направленность и тем самым взаимопротиворечащих друг другу, не имеет смысла. Результатом является образование 7– 9 логически сгруппированных исходов различных переменных.

Следующим шагом является объединение полученных 2–3 минисценариев.

156

3. Разработка стратегии в соответствии с составленными сценариями

Вклад сценарного планирования в дальнейшую разработку стратегии заключается в том, что сценарный метод позволяет разработать разумный набор стратегий, способствующий достижению лучшего результата деятельности организации.

Оптимальным считается нахождение и выбор такой поведенческой стратегии, последствия выполнения которой были бы благоприятны при любом рассматриваемом сценарии развития ситуации. Обычно каждому рассматриваемому сценарию соответствует единственная наиболее благоприятная стратегия. В данном случае необходимо выбрать такую стратегию, которая максимизировала бы выигрыш компании при любом варианте развития ситуации и обеспечивала бы минимальный уровень риска. В том случае, если вероятность реализации одного из предполагаемых сценариев намного выше вероятности реализации остальных, возможно выбрать стратегию, наиболее благоприятную для данного сценария [6].

Оценка величины вероятности

Наиболее распространенными методами оценки вероятности риска являются статистические, аналитические, метод экспертных оценок, метод аналогов. В табл. 4.3 кратко изложена суть применяемых методов, использующихся при оценке величины вероятностей и рисков.

К вероятностям, используемым при определении количественной оценки риска, относятся вероятности событий и вероятности изменения состояния системы, в том числе вероятности безотказной работы оборудования.

158

При оценке вероятности существуют общие ошибки или смещения величин риска, которых следует избегать, учитывая следующие особенности:

1.Обычно люди недооценивают низкие вероятности и переоценивают слишком высокие вероятности. Зная об этих тенденциях, следует стремиться их компенсировать, применяя соответствующие гарантированные оценки.

2.Не всегда справедливо предположение о том, что все состояния

исобытия независимы. Для событий, имеющих общую причину с высокой вероятностью появления, общая вероятность выше, чем произведение составляющих вероятностей.

3.Обычно люди оценивают вероятности сценариев, включающих опасность для имущества, и недооценивают или игнорируют распространенные сценарии, такие как возникновение пожара от электрозамыкания или нагревательного оборудования. Это является причиной использования усеченных данных об инцидентах возникновения пожара при оценке вероятностей возгорания.

4.Обычно инженеры используют данные о тщательном исследовании пожара в каждом инциденте. Это может привести к некоторым заблуждениям при оценке вероятностей, так как базы данных включают только необходимую часть информации о происшедших пожарах, в которой преобладают данные о пожарах с высоким уровнем потерь и со смертельным исходом. Таким образом, могут быть пропущены менее опасные пожары, где фактически происходит большинство смертельных случаев, а также наиболее крупные пожары, наносящие значительный ущерб имуществу.

5.Неблагоразумно считать нулевой вероятность сценариев, которые никогда не были документально описаны в доступных базах данных по ущербу от пожара. Если подобное упущение отражает недостаток данных, то хорошей практикой может быть использование более высокой вероятности для общего сценария, который включает более точные данные для оценки вероятности. Также возможно использование статистических методов оценки вероятности события, которое еще не произошло.

Величина риска чаще всего складывается из двух величин: вероятности и возможного ущерба.

В качестве количественной оценки вероятности на основе данных обычно используют частоту, которую вычисляют путем деления предполагаемого количества исследуемых событий на период или количество возможностей появления событий. Знаменатель может измеряться

159

в единицах времени (например, количество событий в год), количестве человек (например, количество пожаров на тысячу человек), единицах стоимости имущества (например, количество пожаров на общую стоимость всех зданий и их содержимого), количестве зданий (например, пожары на тысячу зданий данного типа) или других единицах (например, пожары на тысячу компаний, владеющих или использующих производственные здания одного типа).

Базы данных для числителей или знаменателей могут быть созданы на основе выборочных данных (допускающих статистическую выборку данных для оценки размера полной группы или генеральной совокупности, из которой отобрана выборка) или путем сбора сведений (обеспечивающего наиболее полные данные о группе).

Главное преимущество использования моделирования состоит в том, что, в отличие от других методов оценки, оно обычно не только обеспечивает получение количественных оценок, необходимых для анализа риска объекта защиты, но и помогает понять взаимосвязь изменений в объекте защиты с изменениями полученных значений вероятности. Эта взаимосвязь необходима в случае, когда при оценке пожарного риска первоначального состояния объекта защиты не получена приемлемая оценка соответствующего риска.

Использование модели не исключает использование экспериментальных или экспертных данных, но уменьшает потребность в данных по другим переменным.

Оценка вероятности может быть проведена на основе технического или научного анализа.

4.2.Оценка ущербов

4.2.1.Основные принципы системного анализа и моделирования процесса причинения ущерба

Существует два основных подхода к оценке ущерба в результате реализации риска природных и природно-техногенных процессов.

Первый подход основан на подсчете возможного ущерба от реализации конкретного опасного процесса. Здесь широко используются такие показатели, как общее число жертв, общее число пострадавших, общий объем экономических потерь и т.д.

При втором подходе риск оценивается по тем средствам, которые необходимо вложить в восстановление инфраструктуры территории, человеческого и экологического потенциала после реализации риска.

160