Надежность технических систем и техногенный риск кгу. Надежность технических систем и техногенный риск

.
Электронное учебное пособие

подготовлено на базе учебного пособия

«Надежность технических систем и техногенный риск»
под редакцией Акимова В.А., Лапина В.Л., Попова В.М., Пучкова В.А., Томакова В.И., Фалеева М.И.

	Предисловие
	§ 1. Природа и характеристика опасностей в техносфере
	1.1. Техносфера. Техника. Техническая система. Технология
	1.2. Определение опасности
	1.3. Аксиомы о потенциальной опасности технических систем
	1.4. Таксономия опасностей
	1.3.1. Примеры таксономий
	1.5. Алгоритм развития опасности и ее реализации
	1.6. Источники опасности
	1.7. Энергоэнтропийная концепция опасностей
	1.8. Номенклатура опасностей
	1.9. Квантификация опасностей
	1.10. Идентификация опасностей
	1.11. Причины и последствия
	1.12. Пороговый уровень опасности
	1.13. Показатели безопасности технических систем
	§ 2. Основные положения теории риска
	2.1. Понятие риска
	2.2. Развитие риска на промышленных объектах
	2.3. Основы методологии анализа и управления риском
	2.4. Моделирование риска
	2.5. Принципы построения информационных технологий управления риском
	§ 3. Роль внешних факторов, воздействующих на формирование отказов технических систем
	3.1. Общие замечания
	3.2. Классификация внешних воздействующих факторов
	3.3. Воздействие температуры
	3.4. Воздействие солнечной радиации
	3.5. Воздействие влажности
	3.6. Воздействие атмосферного давления
	3.7. Воздействие ветра и гололеда
	3.8. Воздействие примесей воздуха
	3.9. Воздействие биологических факторов
	3.10. Старение материалов
	3.11. Факторы нагрузки
	§ 4. Основы теории расчета надежности технических систем
	4.1. Основные понятия теории надежности
	4.2. Количественные характеристики надежности
	4.3. Теоретические законы распределения отказов при расчете надежности
	4.4. Резервирование
	4.5. Основы расчета надежности технических систем по надежности их элементов
	§ 5. Методика исследования надежности технических систем
	5.1. Системный подход к анализу возможных отказов: понятие, назначение, цели и этапы, порядок, границы исследования
	5.2. Выявление основных опасностей на ранних стадиях проектирования
	5.3. Исследования в предпусковой период
	5.4. Исследования действующих систем
	5.5. Регистрация результатов исследования
	5.6. Содержание информационного отчета по безопасности процесса
	§ 6. Инженерные методы исследования безопасности технических систем
	6.1. Понятие и методология качественного и количественного анализов опасностей и выявления отказов систем
	6.2. Порядок определения причин отказов и нахождения аварийного события при анализе состояния системы
	6.3. Предварительный анализ опасностей
	6.4. Метод анализа опасностей и работоспособности - АОР
	6.5. Методы проверочного листа (Check-list)
	6.6. Анализ вида и последствий отказа - АВПО
	6.7. Анализ вида, последствий и критичности отказа - АВПКО
	6.8. Дерево отказов - ДО
	6.9. Дерево событий - ДС
	6.10. Дерево решений
	6.11. Логический анализ
	6.12. Контрольные карты процессов
	6.13. Распознавание образов
	6.14. Таблицы состояний и аварийных сочетаний
	§ 7. Оценка надежности человека как звена сложной технической системы
	7.1. Причины совершения ошибок
	7.2. Методология прогнозирования ошибок
	7.3. Принципы формирования баз об ошибках человека
	§ 8. Организация и проведение экспертизы технических систем
	8.1. Причины, задачи и содержание экспертизы
	8.2. Организация экспертизы
	8.3. Подбор экспертов
	8.4. Экспертные оценки
	8.5. Опрос экспертов
	8.6. Оценка согласования суждений экспертов
	8.7. Групповая оценка и выбор предпочтительного решения
	8.8. Принятие решения
	8.9. Работа на завершающем этапе
	§ 9. Мероприятия, методы и средства обеспечения надежности и безопасности технических систем
	9.1. Стадия проектирования технических систем
	9.2. Стадия изготовления технических систем
	9.3. Стадия эксплуатации технических систем
	9.4. Техническая поддержка и обеспечение
	9.5. Технические средства обеспечения надежности и безопасности технических систем
	9.6. Организационно-управленческие мероприятия
	9.7. Диагностика нарушений и аварийных ситуаций в технических системах
	9.8. Алгоритм обеспечения эксплуатационной надежности технических систем
	§ 10. Технические системы безопасности
	10.1. Назначение и принципы работы защитных систем
	10.2. Типовые структуры и принципы функционирования автоматических систем защиты
	10.3. Автоматическая интеллектуализированная система защиты объекта и управления уровнем безопасности
	10.4. Типовые локальные технические системы и средства безопасности
	§ 11. Правовые аспекты анализа риска и управления промышленной безопасностью
	11.1. Классификация промышленных объектов
	11.2. Оценка опасности промышленного объекта
	11.3. Декларация безопасности опасного промышленного объекта
	11.4. Требования к размещению промышленного объекта
	11.5. Система лицензирования
	11.6. Экспертиза промышленной безопасности
	11.7. Информирование государственных органов и общественности об опасностях и авариях
	11.8. Ответственность производителей или предпринимателей за нарушения законодательства и нанесенный ущерб
	11.9. Учет и расследование
	11.10. Участие органов местного самоуправления и общественности в процессах обеспечения промышленной безопасности
	11.11. Государственный контроль и надзор за промышленной безопасностью
	11.12. Разработка планов по ликвидации аварий и локализации их последствий, а также планов по ликвидации чрезвычайных ситуаций
	11.13. Экономические механизмы регулирования промышленной безопасности
	11.14. Российское законодательство в области промышленной безопасности
	§ 12. Принципы оценки экономического ущерба от промышленных аварий
	12.1. Понятие ущерба и вреда. Структура вреда
	12.2. Экономический и экологический вред
	12.3. Принципы оценки экономического ущерба
	Приложение 1
	Приложение 2
	Приложение 3
	Приложение 4
	Приложение 5
	Библиографический список

Предисловие
Безопасность и устойчивость развития общества - два взаимосвязанных понятия, имеющих определяющее значение при выборе ориентиров и путей достижения высокого материального и духовного уровней жизни людей.

Общее определение термина “безопасность” дано в Законе Российской Федерации “О безопасности” , принятом 25 марта 1992г.: “Под безопасностью Российской Федерации понимается качественное состояние общества и государства , при котором обеспечивается защита каждого человека, проживающего на территории Российской Федерации, его прав и гражданских свобод, а также надежность существования и устойчивость развития Республики, защита ее ценностей, материальных и духовных источников жизнедеятельности, конституционного строя и государственного суверенитета, независимости и территориальной целостности от внутренних и внешних врагов”.

Если подходить к проблеме промышленной безопасности именно с позиций настоящего определения, то становится очевидным, что она не ограничивается и не исчерпывается вопросами только научно-технического характера - проблема имеет огромное социально-политическое значение в области обеспечения национальной безопасности России. Государство не может и не должно ежегодно нести колоссальные потери в виде человеческих жизней, существенного морального, материального и экологического ущерба. В настоящее время частота возникновения чрезвычайных ситуаций в России с гибелью людей существенно (на порядок и более) превышает показатели развитых стран (см. рис. 1). Особенно это характерно для “мелких” происшествий на производстве, не ведущих к тяжелым последствиям - это достаточно распространенные события на отечественных предприятиях. Обычно они не привлекают к себе большого внимания общественности и специалистов аналогичных производств. Но каково приходится семьям, потерявшим кормильцев? Дети лишаются родителей, а государство - трудоспособных граждан.

Рис.1. Частота возникновения чрезвычайных ситуаций с гибелью людей: 1 -Россия; 2 - США; 3 - Великобритания; 4 - Нидерланды
В этом плане нельзя не отметить, что неудовлетворительное состояние дел в области обеспечения безопасности производства и надлежащих условий труда негативно влияет на общую продолжительность жизни людей и показатели смертности в Российской Федерации. В настоящее время доля трудоспособного населения в общем числе умерших достигла 30%, в то время как в конце 80-х и начале 90-х годов она составляла от 20 до 26% . Динамика смертности населения приведена на рис.2.

На рис.3. изображена динамика риска гибели населения в целом по России в период 1970-1995 гг., полученная на основе медико-демографических данных . Видно, что, начиная с 1990 г., риск гибели населения вследствие внешних причин начал заметно увеличиваться. Эта тенденция резко выражена для мужского населения. Доля смертности от внешних причин для мужчин (от общей смертности) в 1994 составила 59,3%, соответственно, женщин - 20,9%.

Рис.2. Динамика смертности населения Российской Федерации: 1 - общая смертность; 2 - смертность в трудоспособном возрасте

Рис. 3. Динамика смертности населения России от внешних причин
С 1987 по 1997 г. на производстве пострадало 3 млн. 855 тыс. человек. С 1987 по 1999 год погибло 90 тыс. 969 человек. Динамика травматизма работающих со смертельным исходом (смертность выражена через коэффициент частоты смертности - К см - количество погибших на 1 тыс. работающих) приведена на рис. 4.

Рис.4. Динамика травматизма со смертельным исходом на 1000 работающих
По числу травматизма со смертельным исходом Россия значительно выделяется среди экономически развитых стран :

Рис.5. Уровень травматизма со смертельным исходом в ряде экономически развитых стран
Ежегодно в России 12-15 тыс. чел. становятся инвалидами в результате получения травм на производстве, а на учете ежегодно состоят свыше 220 тыс. человек, получающих пенсии по трудовому увечью и профзаболеванию. Первичный выход на инвалидность в 1994 году составил 76 случаев на 10 тыс. работников. Динамика первичного выхода на инвалидность населения России приведена на рис. 6.

Рис. 6. Динамика первичного выхода на инвалидность
Всего в Российской Федерации сейчас 5,9 млн. инвалидов, что составляет три процента населения. Это означает: почти каждый тридцатый - инвалид. Воображение рисует жутковатые сравнения: почти вся Белоруссия или население Литвы и Латвии вместе взятых. Рост числа инвалидов сопровождается встречным сокращением населения страны. Если эти две встречные линии продолжат сближение , то могут достигнуть критической точки, где станет вопрос о существовании Великой державы . Основные виды заболеваний, вследствие которых устанавливается инвалидность, - туберкулез легких, психические, сердечно-сосудистые заболевания, болезни системы кровообращения, органов дыхания, что отрицательно сказывается на общей демографической ситуации в Российской Федерации. Академик Абалкин Л.И. в одной из своих работ отмечает тот факт, что уже несколько лет идет процесс депопуляции населения России. Его сокращение не перекрывается даже притоком эмигрантов. Снижается средняя продолжительность жизни. По меркам развитых стран, пороговым значением считается сегодня продолжительность жизни 70 лет. Если существующий уровень опускается ниже, это свидетельствует, что генофонд общества находится под угрозой. В настоящее время средняя продолжительность жизни находится на уровне 65 лет. Особенно тревожно выглядят официальные расчеты Госкомстата относительно продолжительности жизни мужчин. Согласно официальным данным, половина юношей, которым сегодня исполнилось 16 лет, не доживет до 60. Под угрозой и здоровье населения страны. Ослаблена иммунная защита, растет число инфекционных заболеваний, рождается все больше неполноценных детей. Последствия этих изменений, даже если принять срочно самые серьезные меры, могут ощущаться на протяжении двух ближайших поколений Российских граждан.

В целом сложившееся положение оказывает определенное морально-психологическое воздействие не только на занятых на производстве, но и на широкие круги населения, особенно в случае крупных аварий с человеческими жертвами. Все это усиливает социальную, а в ряде случаев и политическую напряженность во многих регионах России, что также не способствует повышению безопасности общества, его устойчивому развитию. Вот почему следует считать проблему промышленной и экологической безопасности социально-политической проблемой, требующей своего положительного разрешения.

Увеличение числа и масштабов последствий техногенных аварий и катастроф обусловлено не только ростом сложности производства с применением новых технологий, требующих высоких концентраций энергии, опасных для жизни человека веществ и оказывающих заметное воздействие на компоненты окружающей среды, но и крупными структурными изменениями в экономике страны, приведшими к сбою в сфере финансирования , высоким и прогрессирующим уровнем износа и старения основных фондов (например, в ряде производств химической, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности износ составил 80 - 100%), падением технологической и производственной дисциплины и снижением квалификации персонала, переносов сроков ремонта и замены оборудования, упрощением регламентного обслуживания.

В последние годы некоторые страны (США, Нидерланды, Швеция) проводят специальные исследования по оценке риска и безопасности производств в крупных промышленных регионах, другие страны предполагают сделать это в будущем. Широкомасштабная оценка безопасности предприятий промышленности в этих странах проводится не для того, чтобы подменить существующий подход к обеспечению безопасности, а для того, чтобы дополнить его, установить с его помощью более обоснованные критерии. На примере стран Западной Европы видно, что после начала действия механизма реализации мер снижения риска, и обеспечения промышленной безопасности количество аварий значительно сократилось (рис. 7).

Рис.7. Снижение числа аварий в высокорисковых отраслях Западной Европы: 1 - крупные аварии с материальным ущербом не менее 1 млн. долл.; 2- аварии с остановкой производства; 3 - все аварии

Обеспечение безопасности населения и окружающей природной среды представляет собой весьма сложную техническую задачу, решение которой невозможно без совершенствования и углубления инженерной подготовки в области исследования надежности, прогнозирования и обеспечения безопасности технических систем. В ряде промышленно развитых стран изучение безопасности технических систем, как отдельной независимой деятельности, было введено в практику в шестидесятых годах (для примера можно привести деятельность США, начиная с 50-х годов, по созданию системы безопасности авиационно-космической техники). Центр внимания переместился от анализа поведения отдельных элементов различного типа (электрических, механических, гидравлических) на причины и последствия, вызываемые отказом этих элементов в соответствующей системе. “Дерево отказов”, “Дерево последствий”, “Метод последовательной экспертизы”, “Экспертные оценки” и др. методы выявления отказов были взяты на вооружение специалистами, работающими в химической и других опасных отраслях промышленности, как раз из сферы военных и аэрокосмических исследований. Именно в этих странах 60-е годы были отмечены началом широкой публикации научных работ, относящихся к описываемой области исследований. В нашей стране такие работы (это касается открытой печати, доступной широкому кругу научно-технических работников) имели единичные издания. Это следовало из концепции “абсолютной безопасности” отечественных технологий и оборудования. Названная концепция до недавнего времени была фундаментом, на котором строились нормативы безопасности. Сказалась специфика политического, экономического и социального развития бывшего СССР , которая обусловила отставание, по крайней мере, на 20 лет , в исследованиях в области промышленной безопасности, безопасности жизнедеятельности, культуре, экологии. Такое отношение к проблемам безопасности сдерживало формирование у специалистов представлений о принципах и методах обеспечения промышленной и экологической безопасности, что продуцировало отставание во всех сферах технической и образовательной деятельности: проектирования, изготовления, эксплуатации, надзора за безопасностью, подготовки специалистов, действий в чрезвычайных ситуациях, и сказалось на росте количества и масштабов экстремальных ситуаций и аварий на промышленных предприятиях, транспортных системах и пр. Требование “абсолютной безопасности”, т.е. “нулевого риска”, в конечном счете, привело к дорогостоящим и даже к трагическим последствиям для населения и экономики страны. Специалисты, эксплуатирующие технические системы и обслуживающие опасные технологии в химической промышленности, системы энергетики и трубопроводный транспорт, оказались неподготовленными в методическом плане к поиску и анализу критических отказов, приводящих к авариям. Уровень знаний в вопросах безопасности жизнедеятельности в техносфере отстал от уровня сложности и темпов развития техники, технологий, технических систем.

Не следует строить иллюзий о безопасности предприятия даже в том случае, если на нем не происходит чрезвычайных ситуаций с разрушениями и гибелью персонала - отказ системы очистки отходящего газа из-за ненадежности техники будет нести огромную опасность для людей и окружающей среды.

В настоящее время в России осуществляется переход от регистрации свершившегося факта к осознанию необходимости использования инженерных методов предварительного анализа и исследования технических систем и объектов повышенного риска с целью предупреждения аварий. Ясно, что в изменившихся условиях подход к решению проблем безопасности производств, экологических проблем, основанный на концепции “реагировать и выправлять”, вынужден уступить место новому, где главенствующий принцип “предвидеть и предупреждать”. Встала задача прогнозирования техногенной деятельности - чтобы предотвратить тот ее предельный негативный масштаб, превышение которого оборачивается трагедией, катастрофами и экологическим ущербом. Уместно здесь отметить, что по подсчетам специалистов, сегодня на территории России размещены свыше 4,5 тыс. потенциально опасных объектов, в т.ч. до 800 - радиационно и примерно 1500 химически и биологически опасных сооружений и производств, которые относятся к объектам повышенного риска.

Вот почему методы исследования возможных отказов должны стать хорошим подспорьем для специалистов по инженерной защите окружающей среды или по безопасности жизнедеятельности , а поиск возможных отказов и анализ последствий должен стать распространенной, обычной процедурой при оценке сложных, дорогостоящих и высокорисковых предприятий, технологий и установок.

В настоящем учебном пособии систематизированы эти методы, а их научное изложение было адаптировано к учебному процессу в ходе чтения в техническом университете дисциплины “Надежность технических систем и техногенный риск” студентам, обучающимся по специальностям “Инженерная защита окружающей среды” и “Безопасность жизнедеятельности”. Это учебное пособие написано для того, чтобы показать структуру и организацию мышления для продуктивного решения проблем безопасности производства и окружающей среды.

В России в настоящее время интенсивно ведутся работы в сфере обеспечения безопасности эксплуатации технических систем, разрабатываются методики, направленные на определение надежности технических систем, оценку риска, совершенствуется нормативно-правовая база. При подготовке предлагаемого учебного пособия были использованы основополагающие и современные работы из рассматриваемой области, а список этих работ позволит расширить представления и знания по затронутой проблеме.

Учебное пособие написано в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования подготовки инженеров по специальностям «Безопасность жизнедеятельности в техносфере», «Безопасность технологических процессов и производств», «Пожарная безопасность» и «Защита в чрезвычайных ситуациях». Оно может быть полезным инженерно-техническим работникам, занимающимся проблемами безопасности технических систем и экологической безопасности.

Академик Валерий Алексеевич Легасов еще в 70-е годы одним из первых в стране высказал мысль о том, что система знаний о закономерностях и состояниях защищенности людей и окружающей среды от техногенных опасностей должна стать самостоятельной научной дисциплиной.

Учебное пособие, безусловно, не свободно от недостатков. Авторы будут благодарны всем, кто сочтет необходимым прислать свои отзывы, критические замечания или предложения к сотрудничеству в этом направлении.

Эффективная предпринимательская деятельность во многих случаях связана с освоением новой техники и технологий, повышением уровня производительности труда. Однако внедрение новой техники и технологий сопряжено с возникновением техногенных катастроф, которые наносят урон окружающей среде, средствам производства, а также жизни и здоровью людей. Всё это порождает технический риск .

Технический риск – это риск, обусловленный техническими факторами. Технический риск представляет собой комплексный показатель надежности элементов техносферы и выражает вероятность аварии или катастрофы при эксплуатации машин, механизмов, реализации технологических процессов, строительстве и эксплуатации зданий и сооружений.

Технический риск определяется степенью организации производства, проведением превентивных мероприятий (регулярной профилактики оборудования, мер безопасности), возможностью проведения ремонта оборудования собственными силами предприятия.

К техническим рискам относится вероятность потерь:

• вследствие отрицательных результатов научно-исследовательских работ;
• в результате недостижения запланированных технических параметров в ходе конструкторских и технологических разработок;
• в результате низких технологических возможностей производства, что не позволяет осваивать новые разработки;
• в результате возникновения при использовании новых технологий и продуктов побочных или отсроченных во времени проблем;
• в результате сбоев и поломки оборудования и т.д.

Одной из разновидностей данного риска является технологический риск – риск того, что в результате технологических изменений существующие системы производства и сбыта устареют и тем самым окажут негативное воздействие на уровень капитализации компании и ограничат её возможности по получению прибыли. В то же время, модернизация и усовершенствование (усложнение) технических средств, увеличение числа технических элементов также способствует снижению их надёжности и, соответственно, возрастанию риска.

В любой новой технологической и конструктивной разработке присутствует технический риск, т.е. вероятность того, что разработанная технология или конструкция окажется неудачной и потребуется иное техническое решение или доработка, доводка. Особенно трудоемкой является такая доводка в тех случаях, когда автоматическая линия является уникальной, технология её работы и большинство конструкторских решений являются оригинальными, не имеющими близких хорошо изученных прототипов.

Технические риски возникают из-за:

• ошибок в проектировании;
• недостатков технологии и неправильного выбора оборудования;
• ошибочного определения мощности;
• недостатков в управлении;
• нехватки квалифицированной рабочей силы;
• отсутствия опыта работы с новым оборудованием;
• срыва поставок сырья, стройматериалов, комплектующих;
• срыва сроков строительных работ подрядчиками (субподрядчиками);
• повышения цен на сырье, энергию и комплектующие;
• увеличения стоимости оборудования;
• роста расходов на заработную плату.

Исследования безопасности технических объектов свидетельствуют, что опасность свойственна любым системам и операциям. Практически достичь абсолютной безопасности с технической точки зрения нереально, а с экономической – нецелесообразно. Это связано с тем, что надёжность технических систем не может быть абсолютной. Риски связанные с ненадёжность систем можно снизить в результате испытаний и доработок оборудования с целью повышения его качества и надёжности.

Кроме того, технические риски сопровождают строительство новых объектов и их последующую эксплуатацию. Среди них выделяют строительно-монтажные и эксплуатационные риски . К строительно-монтажным принадлежат такие риски:

• потеря или повреждение строительных материалов и оборудования вследствие неблагоприятных событий – стихийных бедствий, пожаров, взрывов, преступных действий третьих лиц и т.п.;
• нарушение функционирования объекта вследствие ошибок при его проектировании и монтаже;
• получение физических увечий персоналом, задействованным в строительстве объекта.

Технический риск относится к группе внутренних рисков, поскольку предприятие может оказывать на данные риски непосредственное влияние и их возникновение, как правило, зависит от деятельности самого предприятия.

В связи с развитием научно-технического прогресса, ростом капиталоемкости производства, увеличением в производственном процессе удельного веса технологического оборудования, а также в связи с увеличением объёма строительно-монтажных работ существенно увеличилось негативное воздействие технических рисков, что, в свою очередь, способствовало зарождению отдельной отрасли страхования ( , и т.п.).

Рассмотрена концепция надежности технических систем и производственной безопасности как составной части техногенной безопасности. Приведены основные термины и определения надежности технических систем, указаны основные опасности технических систем, обоснована актуальность проблемы безопасности с точки зрения ее социальноэкономической значимости. Рассмотрены основные положения теории надежности технических систем и техногенного риска. Приведены математические формулировки, используемые при оценке и расчете основных свойств и параметров надежности технических объектов, рассмотрены элементы физики отказов, структурные схемы надежности технических систем и их расчет, сформулированы основные методы повышения надежности и примеры использования теории надежности для оценки безопасности человеко-машинных систем. Рассмотрена методология анализа и оценки техногенного риска, приведены основные качественные и количественные методы оценки риска, методология оценки надежности, безопасности и риска с использованием логико-графических методов анализа, критерии приемлемого риска, принципы управления риском, рассмотрены примеры использования концепции риска в инженерной практике. Учебное пособие подготовлено на кафедре "Инженерная экология" Пензенского государственного университета архитектуры и строительства и предназначено для студентов специальности 330200 "Инженерная защита окружающей среды". Оно может быть использовано при подготовке студентов других инженерных специальностей, изучающих дисциплину "Безопасность жизнедеятельности".

Приведенный ниже текст получен путем автоматического извлечения из оригинального PDF-документа и предназначен для предварительного просмотра.
Изображения (картинки, формулы, графики) отсутствуют.

Министерство образования Российской Федерации ПЕНЗЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ АРХИТЕКТУРЫ И СТРОИТЕЛЬСТВА А.Г.Ветошкин НАДЕЖНОСТЬ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ И ТЕХНОГЕНННЫЙ РИСК Учебное пособие Пенза 2003 УДК 621.192 ББК 30.14я2 Ветошкин А.Г. НАДЕЖНОСТЬ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ И ТЕХНОГЕННЫЙ РИСК. – Пенза: Изд-во ПГУАиС, 2003. - с.: ил., 24 библиогр. Рассмотрена концепция надежности технических систем и производственной безопас- ности как составной части техногенной безопасности. Приведены основные термины и опре- деления надежности технических систем, указаны основные опасности технических систем, обоснована актуальность проблемы безопасности с точки зрения ее социально- экономической значимости. Рассмотрены основные положения теории надежности техниче- ских систем и техногенного риска. Приведены математические формулировки, используе- мые при оценке и расчете основных свойств и параметров надежности технических объек- тов, рассмотрены элементы физики отказов, структурные схемы надежности технических систем и их расчет, сформулированы основные методы повышения надежности и примеры использования теории надежности для оценки безопасности человеко-машинных систем. Рассмотрена методология анализа и оценки техногенного риска, приведены основные каче- ственные и количественные методы оценки риска, методология оценки надежности, безо- пасности и риска с использованием логико-графических методов анализа, критерии прием- лемого риска, принципы управления риском, рассмотрены примеры использования концеп- ции риска в инженерной практике. Учебное пособие подготовлено на кафедре «Инженерная экология» Пензенского го- сударственного университета архитектуры и строительства и предназначено для студентов специальности 330200 «Инженерная защита окружающей среды». Оно может быть исполь- зовано при подготовке студентов других инженерных специальностей, изучающих дисцип- лину «Безопасность жизнедеятельности». Рецензенты: Кафедра «Инженерная экология» Пензенского технологического института (зав. ка- федрой кандидат технических наук, доцент, член-корр. Нью-Йоркской академии наук К.Р.Таранцева). Кандидат технических наук, профессор, академик МАНЭБ В.В. Арбузов (Пензен- ский филиал Международного независимого эколого-политологического университета). Издательство ПГУАиС А.Г.Ветошкин 3 Содержание Введение. 1. Основные понятия надежности технических систем. 2. Показатели надежности технических систем. 3. Модели распределений, используемых в теории надежности. 3.1. Закон распределения Пуассона. 3.2. Экспоненциальное распределение 3.3. Нормальный закон распределения. 3.4. Логарифмически нормальное распределение. 3.5. Распределение Вейбулла. 3.6. Гамма-распределение. 3.7. Установление функции распределения показателей надежности по данным статистической информации. 4. Математические зависимости для оценки надежности. 4.1. Функциональные зависимости надежности. 4.2. Теорема сложения вероятностей. 4.3. Теорема умножения вероятностей. 4.4. Формула полной вероятности. 5. Причины потери работоспособности технического объекта 5.1. Источники и причины изменения начальных параметров технической системы. 5.2. Процессы, снижающие работоспособность системы 5.3. Физика отказов. 5.3.1. Анализ закономерностей изменения свойств материалов 5.3.2. Законы состояния. 5.3.3. Законы старения. 5.4. Множественные отказы. 6. Основные характеристики надежности элементов и систем. 6.1. Показатели надежности невосстанавливаемого элемента. 6.2. Показатели надежности восстанавливаемого элемента. 6.3. Показатели надежности системы, состоящей из независимых элементов. 6.4. Выбор и обоснование показателей надежности технических систем. 6.5. Распределение нормируемых показателей надежности. 7. Расчет показателей надежности технических систем. 7.1. Структурные модели надежности сложных систем. 7.2. Структурная схема надежности системы с последовательным соединением элементов. 7.3. Структурные схемы надежности систем с параллельным соединением элементов. 7.4.Структурные схемы надежности систем с другими 4 видами соединения элементов. 7.5. Зависимости для расчета вероятности безотказной работы по заданному критерию. 7.6. Проектный расчет надежности технической системы. 7.7. Применение теории надежности для оценки безопасности технических систем. 7.8. Показатели надежности при оценке безопасности систем «человек – машина» (СЧМ). 7.9. Роль инженерной психологии в обеспечении надежности. 8. Логико-графические методы анализа надежности и риска. 8.1. Определения и символы, используемые при построении дерева. 8.2. Процедура анализа дерева отказов. 8.3. Построение дерева отказов. 8.4. Качественная и количественная оценка дерева отказов. 8.5. Аналитический вывод для простых схем дерева отказов. 8.6. Дерево с повторяющимися событиями. 8.7. Вероятностная оценка дерева отказов. 8.8. Преимущества и недостатки метода дерева отказов. 9.Методы обеспечения надежности сложных систем. 9.1.Конструктивные способы обеспечения надежности. 9.2.Технологические способы обеспечения надежности изделий в процессе изготовления. 9.3.Обеспечение надежности сложных технических систем в условиях эксплуатации. 9.4. Пути повышения надежности сложных технических систем при эксплуатации. 9.5. Организационно-технические методы по восстановлению и поддержанию надежности техники при эксплуатации. 10. Основы теории и практики техногенного риска. 10.1. Понятие техногенного риска. 10.2. Методология анализа и оценки риска. 10.3. Качественные методы анализа риска. 10.4. Количественная оценка риска. 10.5. Критерии приемлемого риска. 10.6. Управление риском. 10.7. Применение теории риска в технических системах. 10.8. Анализ и оценка риска при декларировании безопасности производственного объекта. 10.9. Оценка риска аварий. 5 10.10. Ионизирующее излучение как источник риска. Приложения. Таблица П.1. Значения нормальной функции распределения. Таблица П.2. Квантили χ2. Таблица П.3. Критерий Колмогорова. Таблица П.4. Классификация источников и уровней риска смерти человека в промышленно развитых странах. Таблица П.5. Сравнение методов анализа риска Таблица П.6. Показатели риска промышленного изделия Приложение П.7. Схема оценки профессионального риска Литература. 6 Введение Переход к новым механизмам хозяйствования и развитому рынку путем интенсифика- ции всех производственных процессов невозможен без более полного использования дости- жений научно- технического прогресса, эффективного использования ресурсов, снижения ущерба от аварийности и травматизма. Решение этой грандиозной задачи требует научно обоснованных подходов к организации и обеспечению безопасности всех отраслей промыш- ленности, сельского хозяйства, транспорта и энергетики. Актуальность проблемы обеспечения безопасности особенно возрастает на современ- ном этапе развития производительных сил, когда из-за трудно предсказуемых техногенных и экологических последствий чрезвычайных происшествий поставлено под сомнение само существование человеческого общества. Рассматриваемая проблема становится все более острой как неизбежное следствие происходящей научно-технической революции, т.е. след- ствием обострения противоречий между новыми средствами производства и традиционными способами их использования. Современная цивилизация столкнулась с грандиозной проблемой, заключающейся в том, что основа бытия общества – промышленность, сконцентрировав в себе колоссальные запасы энергии и новых материалов, стала угрожать жизни и здоровью людей, и даже ок- ружающей среде. Авария в условиях современной техносферы по своим масштабам и тяжести последст- вий стала сравнима с природными катастрофами и разрушительными последствиями воен- ных действий с применением ядерного оружия. Как свидетельствуют статистические данные последние 20 лет 20-го века принесли 56% от наиболее крупных происшествий в промыш- ленности и на транспорте. Считается, что ущерб от аварийности и травматизма достигает 10…15% от валового национального продукта промышленно развитых государств, а эколо- гическое загрязнение окружающей природной среды и несовершенная техника безопасности являются причиной преждевременной смерти 20…30% мужчин и 10…20% женщин. В 1995 году на территории РФ было зафиксировано около 1550 чрезвычайных ситуаций, из кото- рых 1150 носили техногенный характер и 400 – природный. В них пострадало 18000 чело- век, погибло свыше 1800. Сложившаяся кризисная ситуация в вопросах аварийности и травматизма объясняется не только низкой культурой безопасности и технологической недисциплинированностью персонала, но и конструктивным несовершенством используемого в РФ промышленного и транспортного оборудования. В наибольшей степени аварийность свойственна угольной, горнорудной, химической, нефтегазовой и металлургической отраслям промышленности, транспорту. Проблема преду- преждения происшествий приобретает особую актуальность в атомной энергетике, химиче- ской промышленности, при эксплуатации военной техники, где используется и обращается мощные источники энергии, высокотоксичные и агрессивные вещества. Основными причинами крупных техногенных аварий являются: - отказы технических систем из-за дефектов изготовления и нарушений режимов экс- плуатации; - ошибочные действия операторов технических систем; - концентрации различных производств в промышленных зонах; - высокий энергетический уровень технических систем; - внешние негативные воздействия на объекты энергетики, транспорта и др. Безопасность – состояние защищённости отдельных лиц, общества и природной среды от чрезмерной опасности. 7 Государственная политика в области экологической и промышленной безопасности и новые концепции обеспечения безопасности и безаварийности производственных процессов на объектах экономики, диктуемые Федеральными законами «О защите населения и терри- торий от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера» от 11.11.94 г., «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» от 21.07.97 №116-ФЗ, Федеральным законом "О радиационной безопасности населения" от 09.01.96 г. №3-ФЗ, Фе- деральным законом "О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения" от 30.03.99 г. №52-ФЗ, Федеральным законом "Об использовании атомной энергии" от 21.11.95 г. №170-ФЗ, Федеральным законом "Об охране окружающей " от 10.01.02 г. №7-ФЗ, преду- сматривают организационно-правовые нормы в области защиты граждан РФ, а также окру- жающей природной среды от чрезвычайных ситуаций различного происхождения и дают возможность объективной оценки опасностей и позволяют наметить пути, средства и меро- приятия борьбы с ними. Оценка и обеспечение надежности и безопасности технических систем при их созда- нии, отработке и эксплуатации - одна из важнейших проблем в современной технике и эко- номике. Оценка опасности различных производственных объектов заключается в определении возникновения возможных чрезвычайных ситуаций, разрушительных воздействий пожаров и взрывов на эти объекты, а также воздействия опасных факторов пожаров и взрывов на лю- дей. Оценка этих опасных воздействий на стадии проектирования объектов осуществляется на основе теории надежности и нормативных требований, разработанных с учетом наиболее опасных условий протекания чрезвычайных ситуаций и проявления их негативных факторов, утечек и проливов опасных химических веществ, пожаров и взрывов, т.е. с учетом аварийной ситуации. 8 1. Основные понятия надежности технических систем Термины надежность, безопасность, опасность и риск часто смешивают, при этом их значения перекрываются. Часто термины анализ безопасности или анализ опасности ис- пользуются как равнозначные понятия. Наряду с термином анализ надежности они относят- ся к исследованию как работоспособности, отказов оборудования, потери работоспособно- сти, так и процесса их возникновения. Обеспечение надежности систем охватывает самые различные аспекты человеческой деятельности. Надежность является одной из важнейших характеристик, учитываемых на этапах разработки, проектирования и эксплуатации самых различных технических систем. С развитием и усложнением техники углубилась и развивалась проблема ее надежно- сти. Изучение причин, вызывающих отказы объектов, определение закономерностей, кото- рым они подчиняются, разработка метода проверки надежности изделий и способов контро- ля надежности, методов расчетов и испытаний, изыскание путей и средств повышения на- дежности – являются предметом исследований надежности. Если в результате анализа требуется определить параметры, характеризующие безопас- ность, необходимо в дополнение к отказам оборудования и нарушениям работоспособности системы рассмотреть возможность повреждений самого оборудования или вызываемых ими других повреждений. Если на этой стадии анализа безопасности предполагается возмож- ность отказов в системе, то проводится анализ риска для того, чтобы определить последствия отказов в смысле ущерба, наносимого оборудованию, и последствий для людей, находящих- ся вблизи него. Наука о надежности является комплексной наукой и развивается в тесном взаимодей- ствии с другими науками, такими как физика, химия, математика и др., что особенно нагляд- но проявляется при определении надежности систем большого масштаба и сложности. При изучении вопросов надежности рассматривают самые разнообразные объекты - изделия, сооружения, системы с их подсистемами. Надежность изделия зависит от надежно- сти его элементов, и чем выше их надежность, тем выше надежность всего изделия. Надежность - свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, хранения и транс- портирования. Недостаточная надежность объекта приводит к огромным затратам на его ре- монт, простою машин, прекращению снабжения населения электроэнергией, водой, газом, транспортными средствами, невыполнению ответственных задач, иногда к авариям, связан- ным с большими экономическими потерями, разрушением крупных объектов и с человече- скими жертвами. Чем меньше надежность машин, тем большие партии их приходится изго- товлять, что приводит к перерасходу металла, росту производственных мощностей, завыше- нию расходов на ремонт и эксплуатацию. Надежность объекта является комплексным свойством, ее оценивают по четырем пока- зателям - безотказности, долговечности, ремонтопригодности и сохраняемости или по со- четанию этих свойств. Безотказность - свойство объекта сохранять работоспособность непрерывно в тече- ние некоторого времени или некоторой наработки. Это свойство особенно важно для машин, отказ в работе которых связан с опасностью для жизни людей. Безотказность свойственна объекту в любом из возможных режимов его существования, в том числе, при хранении и транспортировке. Долговечность - свойство объекта сохранять работоспособное состояние до наступле- ния предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ре- монта. 9 В отличие от безотказности долговечность характеризуется продолжительностью рабо- ты объекта по суммарной наработке, прерываемой периодами для восстановления его рабо- тоспособности в плановых и неплановых ремонтах и при техническом обслуживании. Предельное состояние - состояние объекта, при котором его дальнейшая эксплуата- ция недопустима или нецелесообразна, либо восстановление его работоспособного состоя- ния невозможно или нецелесообразно. Ремонтопригодность - свойство объекта, заключающееся в его приспособленности к поддержанию и восстановлению работоспособного состояния путем проведения техническо- го обслуживания и ремонта. Важность ремонтопригодности технических систем определяет- ся огромными затратами на ремонт машин. Сохраняемость - свойство объекта сохранять в заданных пределах значения парамет- ров, характеризующих способность объекта выполнять требуемые функции, в течение и по- сле хранения и (или) транспортирования. Практическая роль этого свойства велика для дета- лей, узлов и механизмов, находящихся на хранении в комплекте запасных принадлежностей. Объекты подразделяют на невосстанавливаемые, которые не могут быть восстановле- ны потребителем и подлежат замене (например, электрические лампочки, подшипники, ре- зисторы и т.д.), и восстанавливаемые, которые могут быть восстановлены потребителем (на- пример, телевизор, автомобиль, трактор, станок и т.д.). Надежность объекта характеризуется следующими состояниями: исправное, неисправ- ное, работоспособное, неработоспособное. Исправное состояние - такое состояние объекта, при котором он соответствует всем требованиям нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документации. Исправное изделие обязательно работоспособно. Неисправное состояние - такое состояние объекта, при котором он не соответствует хотя бы одному из требований нормативно-технической и (или) конструкторской (проект- ной) документации. Различают неисправности, не приводящие к отказам, и неисправности, приводящие к отказам. Например, повреждение окраски автомобиля означает его неисправ- ное состояние, но такой автомобиль работоспособен. Работоспособным состоянием называют такое состояние объекта, при котором он способен выполнять заданные функции, соответствующие требованиям нормативно- технической и (или) конструкторской (проектной) документации. Неработоспособное изделие является одновременно неисправным. Отказ - событие, заключающееся в нарушении работоспособного состояния объекта. Отказы по характеру возникновения подразделяют на случайные и неслучайные (сис- тематические). Случайные отказы вызваны непредусмотренными нагрузками, скрытыми дефектами материалов, погрешностями изготовления, ошибками обслуживающего персонала. Неслучайные отказы - это закономерные явления, вызывающие постепенное накоп- ление повреждений, связанные с влиянием среды, времени, температуры, облучения и т. п. В зависимости от возможности прогнозировать момент наступления отказа все отказы подразделяют на внезапные (поломки, заедания, отключения) и постепенные (износ, старе- ние, коррозия). По причинам возникновения отказы классифицируют на конструктивные (вызванные недостатками конструкции), производственные (вызванные нарушениями технологии изго- товления) и эксплуатационные (вызванные неправильной эксплуатацией). 2. Показатели надежности технических систем 10 Показателями надежности называют количественные характеристики одного или не- скольких свойств объекта, составляющих его надежность. К таким характеристикам относят, например, временные понятия - наработку, наработку до отказа, наработку между отказа- ми, ресурс, срок службы, время восстановления. Значения этих показателей получают по ре- зультатам испытаний или эксплуатации. По восстанавливаемости изделий показатели надежности подразделяют на показатели для восстанавливаемых изделий и показатели невосстанавливаемых изделий. Применяются также комплексные показатели. Надежность изделий, в зависимости от их назначения, можно оценивать, используя либо часть показателей надежности, либо все показатели. 11

2. Понятие риска. Развитие риска на промышленных объектах.

В научной литературе встречается весьма различная трактовка термина «риск», и в него иногда вкладываются отличающиеся друг от друга содержания. Общим во всех приведенных представлениях является то, что риск включает неуверенность, произойдет ли нежелательное событие и возникнет ли неблагоприятное состояние.

Риск – ожидаемая частота или вероятность возникновения опасностей определенного класса, или же размер возможного ущерба (потерь, вреда) от нежелательного события, или же некоторую комбинацию этих величин.

Формирование опасных и чрезвычайных ситуаций - результат определенной совокупности факторов риска, порождаемых соответствующими источниками.

Каждое нежелательное событие может возникнуть по отношению к определенной жертве - объекту риска.

1. Индивидуальный риск обусловлен вероятностью реализации потенциальных опасностей при возникновении опасных ситуаций. Его можно определить по числу реализовавшихся факторов риска:

2. Технический риск - комплексный показатель надежности элементов техносферы. Он выражает вероятность аварии или катастрофы при эксплуатации машин, механизмов, реализации технологических процессов, строительстве и эксплуатации зданий и сооружений:

3. Экологический риск выражает вероятность экологического бедствия, катастрофы, нарушения дальнейшего нормального функционирования и существования экологических систем и объектов в результате антропогенного вмешательства в природную среду или стихийного бедствия. Нежелательные события экологического риска могут проявляться как непосредственно в зонах вмешательства, так и за их пределами:

где: Rq - экологический риск;

DО - число антропогенных экологических катастроф и стихийных бедствий в единицу времени t;

О - число потенциальных источников экологических разрушений на рассматриваемой территории.

4. Социальный риск характеризует масштабы и тяжесть негативных последствий чрезвычайных ситуаций, а также различного рода явлений и преобразований, снижающих качество жизни людей. По существу - это риск для группы или сообщества людей. Оценить его можно, например, по динамике смертности, рассчитанной на 1000 человек соответствующей группы:

5. Экономический риск определяется соотношением пользы и вреда, получаемых обществом от рассматриваемого вида деятельности:

6. Приемлемый риск сочетает в себе технические, экологические, социальные аспекты и представляет некоторый компромисс между приемлемым уровнем безопасности и экономическими возможностями его достижения, т. е. можно говорить о снижении индивидуального, технического или экологического риска, но нельзя забывать о том, сколько за это придется заплатить и каким в результате окажется социальный риск.

Развитие риска на промышленных объектах

На процесс зарождения и развития риска оказывает свое влияние многообразие факторов и условий, характерных для промышленной системы (рис. 2.1). Знакомство с приведенной схемой позволяет выделить целый ряд первопричин риска: отказы в работе узлов и оборудования вследствие их конструктивных недостатков, плохого технического изготовления или нарушения правил технического обслуживания; отклонения от нормальных условий эксплуатации; ошибки персонала; внешние воздействия и пр. Вследствие возможности возникновения указанных причин опасные промышленные объекты постоянно находятся в неустойчивом состоянии, которое по отношению к безопасности производства становится особенно критичным при возникновении аварийных ситуаций на объектах.

Риск возникает при следующих необходимых и достаточных условиях:

Существование фактора риска (источника опасности);

Присутствие данного фактора риска в определенной, опасной (или вредной) для объектов воздействия дозе;

Подверженность (чувствительность) объектов воздействия к факторам опасностей.

Обычно аварии предшествует накопление дефектов в оборудовании или отклонение от нормального хода процессов. Эта фаза может длиться минуты, сутки или даже годы. Операторы, как правило, не замечают этой фазы из-за невнимания к регламенту или недостатка информации о работе объекта, так что у них не возникает чувства опасности. На следующей фазе происходит неожиданное или редкое событие, которое существенно меняет ситуацию. Операторы пытаются восстановить нормальный ход технологического процесса, но, не обладая полной информацией, зачастую только усугубляют развитие аварии. Наконец, на последней фазе еще одно неожиданное событие - иногда совсем незначительное - играет роль толчка, после которого техническая система перестает подчиняться людям, и происходит катастрофа.

Риск является неизбежным, сопутствующим фактором промышленной деятельности. Риск объективен, для него характерны неожиданность, внезапность наступления, что предполагает прогноз риска, его анализ, оценку и управление - ряд действий по недопущению факторов риска или ослаблению воздействия опасности.

11. Виды надежности.

В соответствии с ГОСТ 27.002-89 под надежностью понимают 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.

Многоцелевое назначение оборудования и систем приводит к необходимости исследовать те или другие стороны надежности с учетом причин, формирующих надежностные свойства объектов. Это приводит к необходимости подразделения надежности на виды. Различают:

- аппаратурную надежность , обусловленную состоянием аппаратов; в свою очередь она может подразделяться на надежность конструктивную, схемную, производственно-технологическую;

- функциональную надежность , связанную с выполнением некоторой функции (либо комплекса функций), возлагаемых на объект, систему;

- эксплуатационную надежность , обусловленную качеством использования и обслуживания;

- программную надежность , обусловленную качеством программного обеспечения (программ, алгоритмов действий, инструкций и т. д.);

- надежность системы «человек-машина», зависящую от качества обслуживания объекта человеком-оператором.

12. Виды отказов и причинные связи

Отказ - событие, заключающееся в нарушении работоспособности объекта.

Отказы могут возникать в результате(рис 4.1.2):

1) первичных отказов;

2) вторичных отказов;

3) ошибочных команд (инициированные отказы).

Отказы всех этих категорий могут иметь различные причины, приведенные в наружном кольце. Когда точный вид отказов определен и данные по ним получены, а конечное событие является критическим, то они рассматриваются как исходные отказы .

Первичный отказ элемента – состояние этого элемента, причиной которого является он сам, и необходимо выполнить ремонтные работы для возвращения элемента в рабочее состояние. Первичные отказы происходят при входных воздействиях, значение которых находится в пределах, лежащих в расчетном диапазоне, а отказы объясняются естественным старением элементов. Разрыв резервуара вследствие старения (усталости) материала служит примером первичного отказа.

Вторичный отказ - такой же, как первичный, за исключением того, что сам элемент не является причиной отказа. Вторичные отказы объясняются воздействием предыдущих или текущих избыточных напряжений на элементы. Амплитуда, частота, продолжительность действия этих напряжений могут выходить за пределы допусков или иметь обратную полярность и вызываются различными источниками энергии.Эти напряжения вызываются соседними элементами или окружающей средой.

Инициированные отказы (ошибочные команды). Люди также являются возможными источниками вторичных отказов. Ошибочные команды представляются в виде элемента, находящегося в нерабочем состоянии из-за неправильного сигнала управления или помех (при этом лишь иногда требуется ремонт для возвращения данного элемента в рабочее состояние). Самопроизвольные сигналы управления или помехи часто не оставляют последствий (повреждений), и в нормальных последующих режимах элементы работают в соответствии с заданными требованиями.

Множественный отказ (отказы общего характера) есть событие, при котором несколько элементов выходят из строя по одной и той же причине. К числу таких причин могут быть отнесены следующие:

Конструкторские недоработки оборудования

Ошибки эксплуатации и технического обслуживания

Воздействие окружающей среды

Внешние катастрофические воздействия

Общий изготовитель (резервируемое оборудование или его компоненты, поставляемые одним и тем же изготовителем, могут иметь общие конструктивные или производственные дефекты.)

Общий внешний источник питания (общий источник питания для основного и резервного оборудования, резервируемых подсистем и элементов);

Неправильное функционирование

В некоторых случаях общая причина вызывает не полный отказ резервированной системы (одновременный отказ нескольких узлов, т.е. предельный случай), а менее серьезное общее понижение надежности, что приводит к повышению вероятности совместного отказа узлов систем.

Отказ считают по сравнению с другим более критичным, если его предпочтительнее рассматривать в первую очередь при разработке вопросов надежности и безопасности. При сравнительной оценке критичности отказов учитывают последствия отказа, вероятность возникновения, возможность обнаружения, локализации и т. д.

Планирование эксперимента и принятие решений

1. Виды факторов. Факторы качественные и количественные. Факторы управляемые и контролируемые. Эксперимент активный и пассивный. Факторы неконтролируемые. Воспроизводимость эксперимента.

2. Выбор функции отклика. Основные требования к функции отклика.

Функция отклика – реакция на воздействие факторов.

11. Основная идея дисперсионного анализа. Разложение дисперсии на составляющие. План эксперимента и математическая модель однофакторного дисперсионного анализа Обоснования схемы расчета при однофакторном дисперсионном анализе.

Целью дисперсионного анализа является проверка статистической значимости различия между средними (для групп или переменных). Эта проверка проводится с помощью разбиения суммы квадратов на компоненты, т.е. с помощью разбиения общей дисперсии (вариации) на части, одна из которых обусловлена случайной ошибкой (то есть внутригрупповой изменчивостью), а вторая связана с межгрупповым различием. Последняя компонента дисперсии затем используется для анализа статистической значимости различия между средними значениями. Если это различие значимо , нулевая гипотеза отвергается и принимается альтернативная гипотеза о существовании различия между средними.