РЕФЕРАТ. Сорокин З.Ю., 684Б. Реферат по теме Анализ конечных состояний технической системы. Описание конечных состояний. Оценка последствий

Название	Реферат по теме Анализ конечных состояний технической системы. Описание конечных состояний. Оценка последствий
Дата	23.05.2021
Размер	94.18 Kb.
Формат файла
Имя файла	РЕФЕРАТ. Сорокин З.Ю., 684Б.docx
Тип	Реферат #208824

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«Алтайский государственный университет»

Институт химии и химико-фармацевтических технологий

Кафедра информационной безопасности

РЕФЕРАТ

по теме: «Анализ конечных состояний технической системы.

Описание конечных состояний. Оценка последствий»

Выполнил студент

3 курса, 684 группы

Сорокин Захар Юрьевич
___________________________
(подпись)

Проверила профессор кафедры

информационной безопасности

электроники и физики

Д.ф.-м.н. Минакова Наталья

Николаевна

______________________

(подпись)
Реферат защищен
«___» _____________ 2021 г.
Оценка _________________

Барнаул

2021

Содержание

Содержание……………………………………...………………………….............2

Введение………………...…………………………………………………………..3

Вероятностный анализ безопасности технических систем: анализ конечных состояний ……...……………....................................................................................4

Анализ дерева событий (ETA - Event Tree Analysis)……………………………...6

Анализ причин и последствий (соединение дерева событий с деревом неисправностей)……………………………………………………………………9

Причинно-следственный анализ…………………………………………………11

Оценка последствий………………………………………………………………13

Заключение………………………………………………………………..……… 15

Список литературы………………………………………………………………16

Введение
Надежностью называют свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, ремонтов, хранения и транспортировки. Расширение условий эксплуатации, повышение ответственности выполняемых радиоэлектронными средствами (РЭС) функций, их усложнение приводит к повышению требований к надежности изделий.
Надежность является сложным свойством, и формируется такими составляющими, как безотказность, долговечность, восстанавливаемость и сохраняемость. Основным здесь является свойство безотказности - способность изделия непрерывно сохранять работоспособное состояние в течение времени. Потому наиболее важным в обеспечении надежности РЭС является повышение их безотказности.
Особенностью проблемы надежности является ее связь со всеми этапами “жизненного цикла” РЭС от зарождения идеи создания до списания: при расчете и проектировании изделия его надежность закладывается в проект при изготовлении надежность обеспечивается, при эксплуатации - реализуется. Поэтому проблема надежности - комплексная проблема и решать ее необходимо на всех этапах и разными средствами.

На этапе проектирования изделия определяется его структура, производится выбор или разработка элементной базы, поэтому здесь имеются наибольшие возможности обеспечения требуемого уровня надежности РЭС. Основным методом решения этой задачи являются расчеты надежности (в первую очередь - безотказности), в зависимости от структуры объекта и характеристик его составляющих частей, с последующей необходимой коррекцией проекта. Некоторые способы расчета структурной надежности рассматриваются в данном пособии.

Вероятностный анализ безопасности технических систем: анализ конечных состояний
Данный этап заключается в описании конечных состояний и анализе всех возможных видов ущербов в процессе событий.
Данный этап предусматривает шаги:

1. Описание конечного состояния

2. Оценка последствий

3. Классификация и группировка.
Описание КС заключается в описании подробной характеристики каждого из отказов, представленных на дереве событий. Оценка последствий связана с анализом прямых и косвенных ущербов, которые могут наступать при данном исходе. КС могут иметь немедленный либо пролоббированный эффект. Если не выполняется какой-либо функции элементом объекта или персоналом может повлечь несколько видов ущерба, то конечное состояние связано с наибольшим ущербом. Классификация и группировка заключаются в сравнении величины эквивалентного ущерба для каждого исхода с величинами приемлемого и допустимого ущерба.
Это позволяет разделить конечное состояние на несколько групп:

1. Аварийное состояние - эквивалентный ущерб превышает допустимый ущерб.

2. Неработоспособные опасные состояния - эквивалентный ущерб превышает приемлемый, но меньше допустимого ущерба.

3. Неработоспособное состояние - в этом случае эквивалентный ущерб не превышает приемлемого ущерба (эконом-ущерб).

4. Работоспособное состояние - эквивалентным ущербом пренебречь.
Значение приемлемого и допустимого ущерба является от уровня развития страны и выше качество жизни населения тем ниже значение приемлемого допустимого риска.
Вероятностный анализ безопасности технических систем: расчет риска

Через P{E_i} будем обозначать вероятность нежелательного события E_i.
Для полной группы событий

Для равновозможных событий (P{4E_i} = p, i = 1,2,…,n), образующих полную группу событий, вероятность равна

Противоположные события Ei и (-Ei) образуют полную группу. На практике пользуются формулой объективной вероятности

где n и n_E - общее число случаев и число случаев, при которых наступает событие E..

Анализ дерева событий (ETA - Event Tree Analysis)

Основная задача анализа - выделение наиболее опасных сценариев, которые вносят наибольший вклад в риск причинения вреда. Оценка проводится группой специалистов, компетентных в предметной области.

Составляется полный перечень возможных потенциально опасных событий, рассматриваемых как исходные (инициирующие, начальные) события (ИС) для дальнейшего построения дерева событий.

Рассматриваются внутренние и внешние ИС. Внутренние события вызываются отказами элементов объекта, ошибочными действиями персонала, а внешние - воздействиями, связанными с природными явлениями или деятельностью человека.

Исходными данными для выполнения этого этапа служат анализы нарушений аналогичных объектов.

Графически дерево событий изображается в виде таблицы.

Дерево событий строится на основе последовательного рассмотрения успешного или неуспешного выполнения функций элементами объекта, которые могут быть вовлечены в процесс протекания событий после наступления ИС, а также успешного или неуспешного выполнения функций персоналом объекта. Успешное выполнение функций обозначается "ступенькой" вверх, неуспешное - ступенькой вниз. Узлы дерева событий (точки ветвления) располагаются посредине соответствующих колонок, отражающих промежуточные состояния.

Следующий этап заключается в описании конечных состояний и анализе всех возможных видов ущерба, связанных с конечным состоянием, и предусматривает следующие три шага: описание конечных состояний; оценка последствий: классификация и группировка.

Описание конечных состояний заключается в неформальной подробной характеристике каждого из исходов, представленных на дереве событий.

Оценка последствий связана с анализом прямых и косвенных ущербов при конечном состоянии. Если в результате какого-либо исхода ущербы исчисляются в различных единицах, они приводятся к одному эквивалентному ущербу.

Проведенный последовательный анализ исходов на дереве событий позволяет каждому конечному состоянию поставить в соответствие величину эквивалентного ущерба.

Если для некоторого исходного события I₀ можно выделить n последовательных нарушений, которые пронумерованы как E₁,...,E_n, то нарушение может наступить при реализации любой из n несовместных последовательностей. Таким образом, в вероятностном смысле нарушение - это событие, которое является суммой несовместных событий E₁,...,E_n.

Следовательно, условная вероятность нарушений описывается формулой

,

где Q(E_i/I₀) - вероятность реализации i-й последовательности для данного ИС.

Для вычисления полной безусловной вероятности R(I₀) нарушения необходимо учесть вероятность P(I₀) наступления ИС. Тогда по формуле полной вероятности может быть рассчитана вероятность нарушения R(I₀) при наступлении исходного события I₀:

,

где P(I₀) - вероятность наступления исходного события I₀. Эту вероятность определяют, пользуясь результатами анализа баз данных или других проверенных (валидированных) источников информации.

Последнее выражение - это формула полной вероятности, которая характеризует безусловную вероятность наступления нарушения, то есть риск причинения вреда R.

Дерево событий строится с целью анализа последствий некоторого исходного (инициирующего, начального) события I₀ (отказа элемента, ошибки персонала, внешнего события, например, повышение тока в цепи), которое изображается в основании дерева.

Это исходное событие может привести (но может и не привести) к последующим событиям, непосредственно обусловленным ИС, которые называются событиями первого уровня. Каждое из событий первого уровня может вызвать (или не вызвать) последующие события, непосредственно им обусловленные и, таким образом, определяет множество конечных состояний объекта, каждое из которых является реализацией определенных сочетаний промежуточных событий и может повлиять на процессы развития опасности, обусловленные ИС.

Построение дерева событий начинают с выбора начального (исходного) события. Это может быть инцидент, такой как взрыв пыли, или такое событие, как отказ элемента объекта технического регулирования.

Для каждой функции или системы чертят линии для отображения ее исправного состояния или отказа. Вероятность отказа может быть оценена для каждой такой линии. Данную условную вероятность оценивают, например, с помощью экспертных оценок или анализа дерева неисправностей. Таким образом, изображают различные пути развития событий от начального события.

Следует учитывать, что вероятности на дереве событий являются условными вероятностями, например, вероятность срабатывания разбрызгивателя системы пожаротушения, полученная при испытаниях в нормальных условиях, будет отличаться от вероятности срабатывания этой системы при возгорании, вызванном взрывом.

Каждая ветвь дерева характеризуется вероятностью того, что все события на этом пути произойдут. Поэтому вероятность результата (конечного состояния) вычисляют как произведение отдельных условных вероятностей и вероятности начального события при условии независимости событий.

Анализ причин и последствий (соединение дерева событий с деревом неисправностей)

Анализ причин и последствий является сочетанием методов дерева неисправностей и дерева событий. Анализ начинают с рассмотрения исходного события и анализа его последствий, применяя сочетания логических элементов ДА/НЕТ. Эти элементы представляют собой условия, при которых система, разработанная для снижения последствий начального события, находится в работоспособном состоянии или в состоянии отказа. Причины условий анализируют с помощью метода дерева неисправностей.

Каждая точка ветвления на дереве событий сопровождается построением дерева неисправностей по правилам.

Приняты следующие обозначения:

P(I_E) - вероятность наступления инициирующего события;

P(F_A) - вероятность отказа системы A;

P(F_B) - вероятность отказа системы B;

, ,, - последствия реализации цепочки событий;

F_A, F_B - события, связанные со срабатыванием соответственно системы A и системы B.

Вместе с тем правоприменительная практика показала, что разработчики ТР в малой степени пользуются системой оценки рисков для выстраивания требований безопасности. Требования к продукции могут быть продиктованы не только предотвращением негативного влияния, но и сферой применения продукции, особым условиям использования и другим. Именно на основе отнесения продукции к различной категории опасности (риск наступления неблагоприятных событий высок, средний или низкий) устанавливается система оценки соответствия продукции обязательным требованиям. В связи с этим система оценки риска приведена в подготовленных в рамках данной работы методических рекомендациях в соотношении с выбором форм и схем оценки соответствия продукции обязательным требованиям.

Причинно-следственный анализ

Причинно-следственный анализ выполняется группой экспертов, имеющих знания и опыт по исследуемой проблеме.

Основными этапами причинно-следственного анализа являются:

установление следствия, которое необходимо проанализировать, и размещение его справа в соответствующем блоке диаграммы, например, отказ оборудования.

определение основных (главных) категорий причин и указание их в соответствующих блоках диаграммы Исикавы ("рыбья кость"). При анализе систем обычно выделяют такие категории причин, как: персонал, оборудование, рабочая среда, процессы. Категории определяют в соответствии с объектом исследования;

указание возможных причин для каждой основной (главной) категории на ветвях и ответвлениях для описания взаимосвязей между ними;

продолжение исследования путем итеративной постановки вопросов "почему?" или "что это вызвало?" для установления связей между причинами;

анализ всех ветвей и ответвлений, направленный на проверку последовательности и полноты выявленных причин, и их отношения к основному следствию;

идентификация наиболее вероятных причин данного следствия на основе согласованного мнения рабочей группы экспертов и доступных объективных свидетельствах.

Результаты представляют в виде диаграммы Исикавы. Диаграмма структурирована путем разделения причин на основные (главные) категории, представленные ребрами, и более мелкими причинами, представленными ответвлениями.

Изображение данной диаграммы в виде древовидной схемы аналогично дереву неисправностей, но обычно эту диаграмму строят слева направо, а не сверху вниз. Однако при применении данной диаграммы бывает затруднительно представить результат в количественном выражении и оценить вероятность главного события, поскольку причины в большей степени понимают как возможные факторы, которые могут вызвать рассматриваемое событие, а не отказы с известной вероятностью возникновения.

Причинно-следственную диаграмму обычно применяют для определения качественных оценок.

Оценка последствий

Описание конечных состояний заключается в неформальной подробной характеристике каждого из исходов, представленных на «дереве событий».

Оценка последствий связана с анализом прямых и косвенных ущербов, которые могут наступить при данном исходе (конечном состоянии). Если в результате какого-либо исхода ущербы исчисляются в различных единицах, они должны быть приведены к одному эквивалентному ущербу. Кроме того, конечные состояния могут иметь немедленный или пролонгированный эффект.

При оценке последствий рекомендуется опираться на консервативный подход: если невыполнение какой-либо функции элементом объекта или персоналом может повлечь несколько видов ущерба, то конечное состояние связывается с наибольшим ущербом.

В результате проведенного последовательного анализа исходов на «дереве событий» каждому конечному состоянию может быть поставлена в соответствие величина эквивалентного ущерба.

Классификация и группировка заключаются в сравнении величины эквивалентного ущерба (для каждого исхода) с величинами приемлемого и допустимого ущербов, что позволяет разделить конечные состояния на несколько групп:

• аварийные (АС) — эквивалентный ущерб превышает допустимый;

• неработоспособные опасные (НОС)— эквивалентный ущерб превышает приемлемый, но не превосходит допустимый;

• неработоспособные (НС) — эквивалентный ущерб не превосходит приемлемый (только экономический ущерб);

• работоспособные (PC) — эквивалентным ущербом можно пренебречь (незначительный экономический ущерб).

Значения приемлемого и допустимого ущербов являются производными от экономического состояния страны или региона. Чем выше уровни развития страны и жизни населения, тем ниже значения приемлемого и допустимого ущербов.

Ребра, связывающие ИС с промежуточными событиями и конечными состояниями, отождествляемыми с аварийными, называются путями развития аварии, или аварийными последовательностями (АП), обусловленными данным ИС.

Заключение

Технические объекты, как правило, ‒ сложные системы, состоящие из отдельных узлов, деталей агрегатов, систем контроля, управления и т.д. (например, в современном автомобиле порядка 10 тыс. деталей).

Техническая система - совокупность технических устройств (элементов), предназначенных для выполнения определенной функции или нескольких функций. Соответственно, элемент ‒ составная часть системы.

Расчленение технической системы на элементы достаточно условно и зависит от постановки задачи. Например, при определении работоспособности автоматизированной станочной линии элементами могут считаться отдельные станки, транспортные и загрузочные устройства и другие сложные технические объекты. Станки и устройства также могут считаться техническими системами и при необходимости могут быть разбиты на элементы ‒ узлы, которые, в свою очередь, ‒ на детали, детали ‒ на отдельные части.

Расчет показателей надежности технических систем осуществляется в рамках системного анализа.

Список литературы:

ГОСТ Р 27.011-2019. ВЕРОЯТНОСТНЫЙ АНАЛИЗ РИСКА ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ

Вероятностный анализ безопасности технических систем: анализ конечных состояний (https://studwood.ru/936196/bzhd/veroyatnostnyy_analiz_bezopasnosti_tehnicheskih_sistem_analiz_konechnyh_sostoyaniy)

Приказ Минпромторга России от 21.07.2017 N 2380 «О Методических рекомендациях по разработке и подготовке к принятию проектов технических регламентов»

ГОСТ Р 27.012-2020. Надежность в технике. (https://files.stroyinf.ru/Data/730/73042.pdf )

И.Ш. Коган. Обобщение и систематизация физических величин и понятий. Хайфа. 207 с., 2006. .

В.А. Эткин. Термодинамика неравновесных процессов переноса и преобразования энергии. Саратов. СГУ, 1991 .

Ю.Л. Климонтович. Статистическая теория открытых систем. Т1,Т3.М., Янус-К.,1995,2001

L.Von Bertalanffy. General System Theory, General Systems, 1, 2 . 1956 .

В.И. Арнольд. Теория катастроф. М. МГУ, 1983.