Методика оценки пожарной безопасности танкерных нефтеперевозок тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Лоран Николай Михайлович

• Лоран Николай Михайлович
• кандидат наук
• 2023

Оглавление диссертации кандидат наук Лоран Николай Михайлович

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 АНАЛИЗ АВАРИЙНОСТИ НА ОБЪЕКТАХ НЕФТЕГАЗОВОГО КОМПЛЕКСА И ТАНКЕРНЫХ ПЕРЕВОЗОК НЕФТИ

1.1 Краткая характеристика современного состояния добычи, переработки . 11 и транспортировки нефти в Российской Федерации

1.2 Аварийность на объектах нефтегазового комплекса, статистические данные об аварийных ситуациях на морских судах

1.3 Особенности реализации чрезвычайных ситуаций на танкерах

1.4 Современные методы оценки риска и обеспечения безопасной эксплуатации судов

1.5 Современные методы моделирования динамики пожара

Выводы по главе

ГЛАВА 2 МОДЕЛИРОВАНИЕ РАЗВИТИЯ ЧРЕЗВЫЧАЙНОЙ СИТУАЦИИ, В РЕЗУЛЬТАТЕ КОТОРОЙ ВОЗНИКАЕТ ПОЖАР, НА НЕФТЕНАЛИВНОМ ТАНКЕРЕ

2.1 Оценка вероятности реализации чрезвычайной ситуации на нефтеналивном танкере модифицированным методом анализа дерева отказов

2.2 Моделирование реализации чрезвычайной (пожароопасной) ситуации на нефтеналивном танкере

2.3 Структурно-функциональная модель оценки риска возникновения чрезвычайной ситуации на нефтеналивном танкере

2.4 Алгоритм оценки сценарных условий возникновения и развития пожара на нефтеналивном танкере

Выводы по главе

ГЛАВА 3 РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ОЦЕНКИ ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ НА НЕФТЕНАЛИВНОМ ТАНКЕРЕ

3.1 Обоснование и выбора методологии противопожарной защиты объектов транспортировки нефти

3.2 Методика расчета вероятностных показателей и прогнозирование последствий пожара на нефтяном танкере

3.3 Моделирование чрезвычайных ситуаций на нефтетанкерах

Выводы по главе

ГЛАВА 4 КОМПЛЕКС ПРОБЛЕМНО-ОРИЕНТИРОВАННЫХ ПРОГРАММ ДЛЯ РАСЧЕТА ВЕРОЯТНОСТНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ И ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ПОСЛЕДСТВИЙ ЧРЕЗВЫЧАЙНОЙ СИТУАЦИИ НА НЕФТЕНАЛИВНОМ ТАНКЕРЕ

4.1 Разработка программы для расчета вероятностных показателей и определения последствий чрезвычайной ситуации на нефтяном танкере

4.2 Структура комплекса проблемно-ориентированных программ для расчета вероятностных показателей и прогнозирования последствий чрезвычайной ситуации на нефтеналивном танкере

Выводы по главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ А. Акты внедрения результатов диссертационного исследования

ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Свидетельства о государственной регистрации программ для ЭВМ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Методика оценки пожарной безопасности танкерных нефтеперевозок»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. Нефть и газ представляют собой важнейшие энергоресурсы нашей планеты. Российская Федерация является одним из основных производителей и продавцов углеводородного сырья на планете, транспорт которых осуществляется, зачастую, по развитой системе нефтепроводов. Однако, на фоне санкций недружественных стран для перевозки нефти правительством России в настоящее время обозначен долгосрочный курс на расширение и развитие танкерного флота, стоимость которого по предварительным оценкам составит более 1 трлн руб.

Танкеры ежегодно перевозят порядка 2,2*109 т нефти. При этом, несмотря на тот факт, что мировой танкерный флот характеризуется относительно низкими показателями риска аварийности, тенденции роста объемов добычи, переработки нефти неизменно ведут к увеличению трафика транспортировки и повышают вероятность возникновения чрезвычайных ситуаций. Например, по данным Lloyd's List Intelligence Casualty Statistics за период 2010 - 2019 гг. во всем мире произошло более 25 тысяч чрезвычайных ситуаций с участием морской техники. По данным Allianz global corporate & specialty (Safety and Shipping Review, 2020) тремя основными причинами чрезвычайных ситуаций, приведших к потере морской техники (85 % всех потерь) за последнее десятилетие, являются затопление (~55 %), посадка на мель (~20 %), чрезвычайные ситуации, в результате которых возникают пожары и взрывы (~10 %).

Таким образом, одной из основных проблем обеспечения безопасности перевозок водными путями является повышение уровня пожаровзрывобезопасности мореплавания, а задача обеспечения безопасности транспортировки нефти танкерами является актуальной и требует дальнейших шагов на пути ее решения с применением современных высокоэффективных методов и средств.

Следует отметить, что особое место в обеспечении защиты от чрезвычайных ситуаций различного генезиса занимают методы математического моделирования и современные комплексы проблемно-ориентированных программ, позволяющие

проводить оценку риска и прогнозировать динамику опасных факторов пожара.

Степень разработанности темы исследования. Исследованию пожаров с применением методов математического моделирования посвящены работы отечественных и зарубежных ученых. В России вопросы обеспечения безопасности эксплуатации транспортной системы углеводородов рассматривались в исследованиях Беспалько С.В., Васильева Г.Г., Ершова А.А., Земенковой М.Ю., Пшенина В.В., Леоновича И.А., Самигуллина Г.Х., Тимофеева О.Я., Туркина В.А. [1-18].

Вопросам проектирования и обеспечения безопасности эксплуатации судов флота посвящены исследования Бураковского П.Е., Скороходова Д.А. [5, 8]. Исследованию риска потери и повышению уровня безопасности транспортных систем посвящены исследования Лентарёва А.А., Салатова Е.К., Сычевой А.В., Филиппова В.Н. [19-21].

Исследователями предложено использовать существующие методы моделирования пожара в судовом машинном отделении для оценки динамики параметров пожара во времени в помещениях зданий или надземного транспорта. Анализу уровня устойчивости функционирования, направлениям совершенствования систем пожаротушения и судовых систем пожарной сигнализации, посвящены исследования Великанова Н.Л., Развозова С. Ю., Таранцева А.А. [22-24].

Оценке состояния организации грузоперевозок и обеспечения пожарной безопасности на водном транспорте посвящены работы Евдокимова Г.П., Калача А.В., Шарапова С.В. [25-34].

Первые танкеры появились лишь в конце XIX века. Организационно-техническим аспектам обеспечения безопасности при создании и эксплуатации морских и речных транспортно-технологических систем сжиженного и сжатого природного газа посвящены исследования Логачева С.И., разработкам и исследованиям особенностей проектирования отечественных и зарубежных танкеров посвящены работы Нунупарова С.М., Бегагоен Т.Н. Изучению вопросов исторической ретроспективы и современных танкерных перевозок нефти посвящены работы Карцхия А.А., Лисина Ю.В., Шаммазова А.М. [35-40].

Зарубежный опыт математического моделирования пожаров основан на работах Baum H.R., Becker H., Jujuly M.M., He Z., Liang D., McGrattan K., Pio G., Salvagni R. G., Shen R., Wen J.X., Zhao J. [41-56, 65-86]. Значительный вклад в разработку математических моделей, описывающих динамику параметров в условиях пожара, внесли Волков Э.П., Драйздейл Д, Кошмаров Ю.А., Корольченко Д.А., Пузач С.В., Рубцов В.В., Шарапов С.В. [75-81].

Общим недостатком существующего методического аппарата оценки опасности реализации пожароопасных ситуаций на нефтеналивных танкерах является фактическое отсутствие учета размеров возможного ущерба. Несмотря на накопленный опыт по обеспечению пожарной безопасности танкерных перевозок нефти и нефтепродуктов, согласно статическим данным ежегодно в акваторию мирового океана поступает порядка 1,5 млн. м3 нефти и нефтепродуктов, из которых порядка 22 % по результатам аварий при транспортировке. Кроме того, в большинстве моделей практически не рассматривался процесс реализации пожароопасных ситуаций на танкере во времени, что существенно сказывалось на корректности оценки возможности профилактики и предотвращения пожаров.

Анализ содержания задачи формирования методического обеспечения для проведения оценки опасности реализации пожароопасных ситуаций на танкере позволяет отнести ее к числу задач адекватного моделирования исследуемых процессов. Национальная морская политика, установленная Морской доктриной Российской Федерации, включает задачу развития и надежного функционирования комплексной системы обеспечения безопасности мореплавания на долгосрочную перспективу.

Таким образом, с учетом фактора времени и размеров возможного ущерба, актуальной научной задачей является разработка методического обоснования реализации предиктивного мониторинга для управления безопасностью в чрезвычайных ситуациях.

Объект исследования - система обеспечения пожарной безопасности танкерных перевозок нефти.

Предмет исследования - методические средства оценки пожарной безопасности танкерных перевозок нефти.

Цель работы - повышение уровня безопасности мореплавания за счет разработки методических средств оценки опасности возникновения чрезвычайных ситуаций на нефтеналивном танкере.

Для достижения поставленной цели решены следующие задачи:

1. Анализ и обобщение возможностей существующих моделей динамики опасных факторов пожара, методических средств оценки риска возникновения, развития, прогнозирования последствий чрезвычайной (пожароопасной) ситуации на нефтеналивном танкере.

2. Создание математической модели динамики возникновения и прогнозирования развития чрезвычайной ситуации, в результате которой возникает пожар на нефтеналивном танкере, на основе метода сценарного моделирования с последующей программной реализацией.

3. Разработка алгоритма оценки риска возникновения и развития чрезвычайной ситуации, в результате которой возникает пожар на нефтеналивном танкере.

4. Разработка методики обеспечения пожарной безопасности танкерных перевозок нефти.

Научная новизна

1. Создана модель динамики возникновения и прогнозирования развития чрезвычайной ситуации на нефтеналивном танкере, отличающаяся от известных предварительным моделированием сценарных условий и установлением визуальной причинно-следственной связи возникновения, и развития пожара на нефтеналивном танкере (п. 22 «Научное обоснование мероприятий, направленных на предупреждение чрезвычайных ситуаций, разработка прогнозно-аналитических систем, экономико-математических моделей и методик управления риском» паспорта специальности 3.2.6.).

2. Предложен алгоритм оценки риска возникновения, развития сценариев возникновения и развития чрезвычайной ситуации, в результате которой возникает пожар на нефтеналивном танкере, отличающийся от известных возможностью одновременного оперирования массивом данных о параметрах конструкции нефтеналивного танкера, динамики опасных факторов пожара и анализа дерева

событий (п. 26 «Разработка методов и алгоритмов интеллектуальной поддержки принятия управленческих решений для обеспечения безопасности в чрезвычайных ситуациях» паспорта специальности 3.2.6.).

3. Разработана методика, отличающаяся от известных реализацией оригинального алгоритма оценки риска развития чрезвычайной ситуации, в результате которой возникает пожар на нефтеналивном танкере, во времени, анализа дерева событий и прогнозирования последствий пожара на нефтеналивном танкере (п. 26 «Разработка методов и алгоритмов интеллектуальной поддержки принятия управленческих решений для обеспечения безопасности в чрезвычайных ситуациях» паспорта специальности 3.2.6.).

Теоретическая значимость результатов диссертационного исследования: исследованы сценарии возникновения, развития чрезвычайной ситуации, в результате которой возникает пожар на нефтеналивном танкере, и предложен алгоритм оценки риска развития пожароопасной ситуации и определения последствий пожара с построением логических деревьев событий;

разработанная методика дополняет опыт предыдущих исследователей анализом и построением новых логических схем различных сценариев возникновения и развития чрезвычайной ситуации, в результате которой возникает пожар на нефтеналивном танкере.

Практическая значимость результатов диссертационного исследования: созданная модель позволяет включать новые процедуры и модифицировать уже имеющиеся в системе обеспечения безопасности в чрезвычайной ситуации на нефтеналивном танкере в соответствии с актуальными нормативными требованиями и адаптировать к конкретной ситуации поддержку принятия решений;

разработанный алгоритм обеспечивает поддержку принятия решений, позволяет анализировать динамику опасных факторов и осуществлять сценарное планирование действий при развитии пожара на нефтеналивном танкере в условиях неопределённости;

разработанная методика расчета позволяет выявлять события, инициирующие чрезвычайные ситуации и обосновать выбор варианта

эффективной противопожарной защиты на нефтеналивном танкере.

Методы исследования. В диссертации использовались методы системного анализа, сценарного моделирования развития чрезвычайной ситуации (пожара) на нефтяном танкере. Для проведения анализа риска возникновения чрезвычайной ситуации использовали метод формальной оценки безопасности.

Разработка компьютерной программы осуществлялась средствами объектно-ориентированного программирования.

Достоверность результатов исследования обеспечивается использованием достоверных исходных данных и адекватных методов математического моделирования. Достоверность подтверждается апробацией и внедрением полученных результатов в практическую деятельность организаций.

Положения, выносимые на защиту

1. Модель динамики возникновения и прогнозирования развития чрезвычайной ситуации, в результате которой возникает пожар на нефтеналивном танкере.

2. Алгоритм оценки риска возникновения и развития чрезвычайной ситуации, в результате которой возникает пожар на нефтеналивном танкере.

3. Методика обеспечения пожарной безопасности танкерных перевозок нефти.

Внедрение результатов исследования. Результаты исследования применяются в практическую деятельность отдела мониторинга и прогнозирования центра управления в кризисных ситуациях (ЦУКС) Главного управления МЧС России по Приморскому краю (г. Владивосток), ООО «Противопожарные Технологии» (г. Красноярск) и ООО «Автоматические Системы Спасения» (г. Санкт-Петербург).

Апробация работы. Основные положения диссертации обсуждались на: Всероссийской конференции «Современные технологии обеспечения гражданской обороны и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций» (Воронеж, 2016); Всероссийской конференции «Пожарная безопасность: проблемы и перспективы» (Воронеж, 2017); Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы и тенденции развития техносферной безопасности в нефтегазовой области» (Уфа, 2018); Всероссийской научно-практической

конференции «Актуальные проблемы обеспечения пожарной безопасности и защиты от чрезвычайных ситуаций» (Железногорск, 2020); Международной научно-практической конференции «Мониторинг, моделирование и прогнозирование опасных природных явлений и чрезвычайных ситуаций» (Красноярск, 2021); Дней науки c международным участием «Актуальные проблемы и инновации в обеспечении безопасности» (Екатеринбург, 2021).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 13 научных работ: 5 статей [24-28], 6 материалов научных конференций, 2 свидетельства о регистрации программы для ЭВМ в Федеральной службе по интеллектуальной собственности [29, 30]. Работы [24-27] опубликованы в изданиях, включенных в перечень ВАК при Министерстве науки и высшего образования Российской Федерации. Работа [28] опубликована в издании, индексируемом в международной наукометрической базе Scopus.

Личный вклад автора. В совместных публикациях основные научные результаты исследования получены автором лично. Автором предложена модель динамики возникновения и прогнозирования развития чрезвычайной ситуации на нефтеналивном танкере и алгоритм оценки риска возникновения, развития сценариев пожара на нефтеналивном танкере, а также методика оценки пожарной безопасности танкерных перевозок нефти.

ГЛАВА 1 АНАЛИЗ АВАРИЙНОСТИ НА ОБЪЕКТАХ НЕФТЕГАЗОВОГО КОМПЛЕКСА И ТАНКЕРНЫХ ПЕРЕВОЗОК НЕФТИ

1.1 Краткая характеристика современного состояния добычи, переработки и транспортировки нефти в Российской Федерации

Российская Федерация в рамках реализации энергетической стратегии является одним из основных производителей и продавцов углеводородного сырья на планете. Потенциал топливно-энергетического комплекса (ТЭК) России включает порядка 30 % всех мировых запасов природного газа и до 10 % запасов нефти.

В настоящее время в соответствии с данными отраслевой отчетности Минэнерго России, переработку нефти и газового конденсата на территории страны и промышленное производство из всех видов нефтяного сырья товарных нефтепродуктов осуществляют 80 специализированных нефтеперерабатывающих предприятий [31-34].

Динамика объемов национальной нефтедобычи за период 2011-2020 гг. приведена на Рисунке 1 [31-34].

Добыча нефти*, млн т

600

11111М11| 11

2011 201? 2013 2014 2015 2016 2017 2013 2019 2020 2019 2020

Рисунок 1.1 - Динамика добычи нефти и газового конденсата в Российской Федерации в период 2011-2020 гг., млн т. [31-34]

На внутренний рынок страны поставлено автомобильных бензинов - 35,2 млн т (+0,9 % к 2016 г.); дизельного топлива - 33,1 млн т (+1,8 %, или +0,6 млн т

к 2016 г.); авиационного керосина - 9,7 млн т (+7,9 %, или +0,8 млн т к 2016 г.); мазута топочного - 10,3 млн т (-17,6 %, или -2,2 млн т).

Следует отметить, что резервуарная подготовка нефти является самым дешевым и быстрым решением, но влечет за собой значительные потери от испарения. Кроме того, на стадии подготовки проекта обустройства месторождения недропользователем не подготавливается описание технологических циклов с составлением материальных балансов и не закладываются уровни возможных технологических потерь; присутствует не выполнение требований нормативных документов и положений технических документов по проектированию разработки нефтяных и газонефтяных месторождений, в том числе установления состава оборудования, аппаратов и сооружений системы сбора и подготовки нефти.

В качестве примера в Таблице 1.1 приведена динамика нефтепотерь в Российской Федерации [34].

Таблица 1.1 - Динамика изменения норматива нефтепотерь в России

Показатели 2007 * 2008 * 2009 * 2010 * 2011 * 2012 * 2013 * 2014 * 2015 * 2016* *

Добыча нефти по России*, млн. тонн (без учета газового конденсата) 476,7 488,4 476,7 485,3 490,3 495,9 498,5 500,5 493,6 485,7

Средневзвешенн ый норматив потерь по РФ, % 0,418 0,202 0,164 0,13 0,123 0,109 0,058 0,03 0,025 0,012

Суммарные потери в пределах средневзвешенно го норматива потерь по России, млн. тонн 1,993 0,986 0,781 0,631 0,603 0,541 0,289 0,150 0,123 0,063

*- по данным ФГУП «Центральное диспетчерское управление топливно-энергетического комплекса»; ** - расчетные данные.

Суммарный объем вывоза отечественной нефти с таможенной территории Российской Федерации составил 257,0 млн т (Рисунок 1.2) [31-34].

240

160

120

60

I.....ми

2010 2011 2012 2013 2014 201 & 2016 2017 2018 2019

2018

2019

Рисунок 1.2 - Поставка нефти на экспорт, млн т

В настоящее время, транспортировку нефти осуществляют железнодорожным, автомобильным, морским и речным, трубопроводным транспортом. Следует отметить, что с финансовой точки зрения именно трубопроводный транспорт является наиболее выгодным.

Кроме того, нефтетрубопроводный транспорт представляет собой высокотехнологичную отрасль промышленности, включающий систему бесшовного оборудования большого диаметра (современные нефтепроводы) с высоким переменным давлением на протяжённости сотни и тысяч километров за счет использования сложных специализированных насосов.

В транспортировке нефти, как и в других отраслях существуют свои актуальные проблемы, среди которых основной принято считать разработку альтернативных маршрутов и способов. Кроме того, анализ и оценка потерь нефти при транспортировке трубопроводным транспортом позволяет сделать вывод о неэффективности политики недропользователей, направленной на внедрение современных технологий подготовки и транспортировки нефти. Еще одним «минусом» трубопроводного способа транспортировки нефти является потенциальная возможность нанесения ущерба окружающей среде, особенно в случае использования подводных нефтепроводов.

В последние время, реализация крупных нефтегазовых проектов в России

привела к кардинальным переменам в транспортной картине, в результате которых получили развитие альтернативные маршруты экспорта нефти. Например, в условиях действия международных санкций, эмбарго на поставки российской нефти в Евросоюз, слабой логистики и высокой протяженности маршрутов особую актуальность для транспортировки нефти в нашей стране приобретает водный транспорт (нефтеналивные танкеры) [35-37].

Таким образом установлено, что существующие тенденции неизменно ведут к увеличению трафика транспортировки углеводородов в России и остальном мире в будущем за счет водных маршрутов и нефтеналивных танкеров. Танкерная перевозка нефти и ее продуктов по Каспию уже показала огромные перспективы этого вида транспорта, а задача обеспечения комплексной безопасности таких перевозок углеводородов является приоритетной для нефтегазовой и транспортной отраслей экономики страны.

Следует отметить, к сожалению, нефтеналивные танкеры никогда не строились на отечественных верфях, вследствие чего у российской судостроительной промышленности отсутствуют знания и опыт обеспечения безопасности таких технологически сложных объектов [38-40].

В этой связи, особый интерес представляет анализ и обобщение статистических данных об аварийных ситуациях и потерях на морских судах, необходимых для совершенствования систем обеспечения аварийной (пожарной) безопасности на нефтеналивных танкерах.

1.2 Аварийность на объектах нефтегазового комплекса, статистические данные об аварийных ситуациях на морских судах

Следует отметить, что согласно сведениям федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору в 2021 году на объектах нефтегазодобывающей промышленности Российской Федерации произошло 14 аварий, что на 4 аварии больше, чем в 2020 году (10 аварий).

Причем, порядка 60 % данных аварий проходится на пожары и взрывы на объектах нефтегазового комплекса.

Динамика аварийности на производственных объектах нефтегазового комплекса России в период 2010-2021 годах приведена на Рисунке 1.3 [31].

Рисунок 1.3 - Динамика аварийности и производственного травматизма со смертельным исходом на опасных производственных объектах нефтегазодобычи

в период 2010-2021 годах

Анализ материалов о результатах деятельности федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору позволил установить, что на опасных производственных объектах нефтехимических, нефтегазоперерабатывающих производств и объектов нефтепродуктообеспечения произошло 10 аварий (в 2020 году - 9). Расследованиями установлено, что причинами аварийных ситуаций в 60 % случаев послужили пожары и взрывы.

Динамика аварийности на опасных производственных объектах нефтехимических, нефтегазоперерабатывающих производств и объектов в 20102021 годах приведена на Рисунке 1.4 [31].

2010 2011 2012 2013 20U 201В 2016 20Т7 3018 2019 2020 2021

Годы

□ Количество аварий Ш Кдгачество несчастны* случаев

Рисунок 1.4 - Динамика аварийности на опасных производственных объектах нефтехимических, нефтегазоперерабатывающих производств и объектов в 20102021 годах

В настоящее время на территории Российской Федерации зафиксируется рост объемов добычи, переработки и транспортировки нефти и нефтепродуктов на морских территориях. На сегодня темпы роста не снижались, что обусловлено расширением разработки континентального шлейфа и увеличением объемов транспортировки нефти и нефтепродуктов морем в Восточной Арктике. Динамика объемов транспортировки танкерами не постоянна, но значительное повышение экспорта обусловлено введением на территории Российской Федерации терминала «Ворота Арктики».

Для транспортировки нефти и нефтепродуктов эксплуатируются грузовые самоходные судна (танкеры), которые способны перевозить наливные грузы. Танкеры осуществляют транспорт не только нефти и нефтепродуктов, также данным видом транспорта перевозят сжиженный природный газ и продукты химической промышленности.

В соответствии с назначением танкеры классифицируют на категории (Рисунок 1.5).

—> Нефтяной танкер или танкер-нефтевоз

2 к X и

—> Танкер-продуктовоз

X <

я п —> Танкер-газовоз или СПГ танкер

К о Рч

щ Э Танкер-химвоз

Е—|

^ —> Балтанкер

Я е я и ч

—> Танкеры-площадки

5

—> Танкер-бункеровщик

Рисунок 1.5 - Классификация танкеров по назначению

Танкеры-бункеровщики предназначены не только для перевозки грузов, основным их функциональным назначением является обеспечение топливом судов, которые находятся в порту или на ходу в море [41].

Наиболее обширной группой являются нефтяные танкеры. В настоящее время в мире эксплуатируются около 7000 судов этого вида.

В результате значительного роста грузопотока из экономических соображений при проектировании нефтяных танкеров размеры судна принимаются максимально возможными.

Еще одна классификация учитывает объем полезного груза, который может вместить танкер (Рисунок 1.6).

Рисунок 1.6 - Классификация танкеров по дедвейту (объем полезного груза,

который может вместить танкер)

Для анализа аварийных ситуаций изучили ряд информационных источников, включающих отчеты регистра Ллойда и статистика страхового общества Ллойда [42-44], национальные статистические данные [45], статистику международных морских организаций [46], статистику природоохранных организаций [47].

По данным Lloyd's List Intelligence Casualty Statistics за период 2010-2019 гг. во всем мире произошло 26071 чрезвычайных происшествий. При этом абсолютное число аварий возрастает, что объясняется увеличением количества судов [47].

Увеличение объемов перевозки грузов повышает вероятность возникновения чрезвычайных ситуаций, в результате которых возникают пожары и взрывы на нефтяных танкерах.

Основными причинами возникновения пожаров и взрывов на судах являются:

- столкновения судов;

- навалы судов на береговые сооружения;

- нарушение требований пожарной безопасности при производстве грузовых работ;

- нарушение требований пожарной безопасности при производстве ремонтных работ;

- воздействие атмосферного электричества;

- разряды статического электричества.

По данным статистики возникновению чрезвычайных ситуаций наиболее часто способствует человеческий фактор - халатное отношение к своим обязанностям, некомпетентность, принятие неверного решения [48]. Исходя из этого, можно сделать вывод, что безопасность при эксплуатации нефтяных танкеров зависит в том числе от качества обучения персонала.

На долю танкерного флота (нефтяные, химические и газовые) в целом приходится порядка 7 % потерь, но учитывая их повышенную опасность, доля представляется весьма значительной.

По данным Allianz global corporate & specialty (Safety and Shipping Review 2020) тремя основными причинами общих потерь морских судов (85 %о всех потерь) за последнее десятилетие, являются затопление (54,6 %), контакт с грунтом (19,9 %), чрезвычайные ситуации, в результате которых возникают пожары и взрывы на нефтеналивном танкере (10,2 %). Среди причин также выделяют отказы машин и механизмов (5,6 %), столкновения двух судов (3,6 %), повреждение корпуса (3,5 %)

[47]. Причем, вероятность возникновения чрезвычайной ситуации, в результате которой возникает пожар на нефтеналивном танкере, повышается примерно в два раза, при нахождении танкеров у причалов по сравнению со среднестатистическими данными по мировому танкерному флоту [49]. Таким образом, установлено, что пожары и взрывы на нефтяных танкерах происходят в различных частях судна. При пожарах и взрывах на танкерных суднах жизнь и здоровье членов экипажей, обслуживающего персонала портов и пожарных подвергается значительной опасности.

Таким образом, проведенный анализ и обобщение доступной на данный момент литературы в области эксплуатации судов показывает, что одной из основных задач, связанных с эксплуатацией танкерных перевозок, является повышение уровня обеспеченности безопасности мореплавания.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Лоран Николай Михайлович, 2023 год

- - — - -

— — — — — — — — — — — — — — — — —I - - - - -

■ ■ 1 ■ ■ ■ ■ ■

31

1 вН0И2

—

31

■ ■ ■ ■ ■ ■ ■ 31

Рисунок 2.4 - Общий вид и схема расположения расчетных точек в моделируемом

сценарном пожаре на нефтеналивном танкере

Для установления времени выгорания горючего материала (нефти) и оценки времени развития пожара до максимального значения мощности выполнен расчёт ожидаемой динамики развития пожара.

По результатам моделирования установлено, что стадия максимальной мощности пожара наступает спустя 10 с после начала горения (Рисунок 2.5).

Установлено, что максимальная мощность пожара составляет - 70 МВт.

Рисунок 2.5 - Динамика мощности сценарного пожара на нефтеналивном танкере

Результаты расчетов по математической модели для определения времени блокирования путей эвакуации опасными факторами пожара приведены в Таблице 2.2.

Таблица 2.2 - Соответствие датчиков в модуле PyroSim программы Fire Dynamics Simulator (FDS) точкам сравнения

Точки сравнения T O2 HCl CO2 CO Тепловой поток Предельная дальность видимости, м

Точка 01 T-01 02-01 CHL-01 C02-01 C0-01 AT-01 20

Точка_02 T-02 02-02 CHL-02 C02-02 C0-02 AT-02 20

Результаты моделирования динамика опасных факторов пожара приведены на Рисунках 2.6-2.14.

Рисунок 2.7 - Вид модели динамики видимости при пожаре через 5 с

Рисунок 2.9 - Вид модели динамики видимости при пожаре через 20 с

Рисунок 2.11 - Вид модели динамики температуры через 20 с пожара

Рисунок 2.12 - Вид модели динамики температуры через 30 с пожара

Рисунок 2.13 - Вид модели динамики температуры через 100 с пожара

Рисунок 2.14 - Вид модели динамики температуры через 200 с пожара

Графическая интерпретации динамики развития опасных факторов пожара до достижения критических значений при сценарном пожаре на нефтеналивном танкере приведена на Рисунках 2.15-2.18.

Рисунок 2.15 - Динамика содержания кислорода при сценарном пожаре

на нефтеналивном танкере

Установлено, что величина содержания кислорода достигает критических значений через 3 с и 10,4 с для рассматриваемых точек соответственно.

Рисунок 2.16 - Динамика видимости при сценарном пожаре на нефтеналивном

танкере

Установлено, что видимость достигает критических значений через 3 с и 5,6 с в рассматриваемых точках модели соответственно.

Рисунок 2.17 - Динамика величины теплового потока при сценарном пожаре

на нефтеналивном танкере

Рисунок 2.18 - Динамика величины температуры при сценарном пожаре

на нефтеналивном танкере

Следует отметить, что моделирование течения с горением является сложной задачей движения газа. Результаты моделирования динамики скорости движения газовых потоков при симуляции горения на нефтеналивном танкере приведены на Рисунках 2.19-2.21.

Рисунок 2.19 - Визуальная картина динамики скорости движения газовых потоков (м/с) на 2,6 с после начала горения на нефтеналивном танкере

Рисунок 2.20 - Визуальная картина динамики скорости движения газовых потоков (м/с) на 5,6 с после начала горения на нефтеналивном танкере

Рисунок 2.21 - Визуальная картина динамики скорости движения газовых потоков (м/с) на 10 с после начала горения на нефтеналивном танкере

Результаты моделирования векторного поля скорости при симуляции горения на нефтеналивном танкере приведены на Рисунках 2.22-2.25.

Рисунок 2.22 - Визуальная картина векторного поля скорости движения газовых потоков (м/с) на 2,6 с после начала горения на нефтеналивном танкере

На визуальной картине векторного поля скоростей видно, что по периферии наблюдается циркуляция потока продуктов сгорания.

I

Рисунок 2.23 - Визуальная картина векторного поля скорости движения газовых потоков (м/с) на 5,6 с после начала горения на нефтеналивном танкере

Рисунок 2.24 - Визуальная картина векторного поля скорости движения газовых потоков (м/с) на 10 с после начала горения на нефтеналивном танкере

Рисунок 2.25 - Визуальная картина векторного поля скорости движения газовых потоков (м/с) на 200 с после начала горения на нефтеналивном танкере

Обобщенные результаты моделирования и оценки параметров блокирования путей эвакуации опасными факторами в сценарном пожаре на нефтеналивном танкере приведены в Таблице 2.3.

Таблица 2.3 - Время достижения критических значений опасных факторов пожара в модуле PyroSim программы Fire Dynamics Simulator (FDS) в точках сравнения

Точки сравнения T, с O2 Видимость HCl CO2 CO Тепловой поток, Вт Необходимое время эвакуации, с

Точка 01 5,01 10,40 5,60 >200 191,42 22,23 19,21 4,48

Точка_02 2,42 3,80 3,41 >200 >200 11,61 1,60 1,28

Следует отметить, что имитационное моделирование в системе вычислительной аэрогидродинамики, в отличие от натурных испытаний, наглядно и детально позволяет раскрыть суть процессов, происходящих при горении на нефтеналивном танкере.

2.3 Структурно-функциональная модель оценки риска возникновения чрезвычайной ситуации на нефтеналивном танкере

В связи с санкциями перевалка российской нефти Urals танкерами достигла рекордных показателей: по информации агентства Bloomberg по итогам января 2023 года поставки Urals составили 14 млн баррелей. Такие темпы развития морских нефтепевозок требуют повышенный уровень обеспечения безопасности (противопожарной защиты) танкеров.

Как известно, система управления безопасностью от природных и техногенных чрезвычайных ситуаций ориентирована на профилактику, предотвращение, смягчение последствий возникновения аварий и катастроф. Реализация этого подхода обеспечивается путем применения экономических и организационных механизмов, которые должны быть направлены на обеспечение заданного уровня безопасности и не должны препятствовать выпуску необходимого количества продукции и перечня услуг. Допустимый уровень безопасности во многом определяется уровнем развития общества и ограничивает возможности применения экономических и организационных механизмов [112].

Современная концепция управления рисками предполагает предотвращение отказов отдельных элементов системы безопасности на объекте защиты.

Описание функционирования и поведения технически сложных объектов таких как нефтеналивной танкер не всегда возможно с использованием детерминированных и стохастических подходов. Общепринятые методы анализа риска, основанные на аналитической обработке текущих данных по оценке пожароопасных ситуаций, возникающих при транспортировке нефти танкерами оказываются малоэффективными в силу стандартного учета системных изменений в предыдущие моменты времени.

Следует отметить, что к основному недостатку общепринятых подходов к оценке риска возникновения чрезвычайной ситуации (пожара) на нефтеналивном танкере относится реакция по уже сформировавшейся реальной чрезвычайной (пожароопасной) ситуации. В связи с этим выявление закономерностей влияния основных процессов и параметров перевозки нефти на величину риска

возникновения и последующего развития чрезвычайных ситуаций на нефтеналивном танкере является актуальной задачей. Для исследования взаимосвязей основных процессов и параметров перевозки нефти с риском возникновения и последующего развития чрезвычайных ситуаций на нефтеналивном танкере использовали структурно-функциональный анализ.

В Таблице 2.4 приведены сокращения, используемые при создании структурно-функциональной модели управления пожарными рисками на нефтеналивном танкере

Таблица 2.4 - Сокращения, используемые при функциональном моделировании управления пожарными рисками на нефтеналивном танкере

№ Сокращение Характеристика информации

1. ТТХ судна Тактико-технические характеристики судна

2. Д. об обр. вещ-ах Данные об обращающихся вещах

3. Д. о среде Данные об окружающей среде

4. Режим функц. Режим функционирования

5. ФНПА Федеральные нормативные правовые акты

6. МНПА Международные нормативные правовые акты

7. Вн . стандарты Внутренние стандарты организаций

8. ЭВМ Электронно-вычислительные машины

9. Побесп Программное обеспечение

10. Персонал + Квалифицированный персонал

11. ПО Пожарная опасность

12. Опас Частота реализации чрезвычайных (пожароопасных) ситуаций

13. ОФП Опасные факторы пожара

14. ПР и КОП Пожарный риск и комплексный оценочный показатель

15. Рраз Риск разрушения

16. Ри Риск индивидуальный

17. ПТ показатели ТП Пожарно-технические показатели технологического процесса

18. Д. об объекте Данные об объекте

19. Д. о среде Данные о среде

20. Д. о персонале объекта Данные о персонале объекта

21. СиС для ликвид. Силы и средства для ликвидации

22. НФ Негативные факторы

На Рисунке 2.26 приведена схема описания оценки риска возникновения чрезвычайной ситуации, способной привести к возникновению пожара на нефтеналивном танкере, в виде взаимосвязанных, структурированных операций.

Рисунок 2.26 - Функциональная модель оценки риска возникновения чрезвычайной ситуации (пожара) на нефтеналивном танкере

Анализ и обобщение сведений о факторах, влияющих на величину риска возникновения чрезвычайной ситуации (пожара) на нефтеналивном танкере, позволил предложить структурно-функциональную модель описания анализа чрезвычайной (пожароопасной) ситуации (Рисунок 2.27).

Рисунок 2.27 - Структурно-функциональная модель анализа чрезвычайной ситуации (пожара) на нефтеналивном танкере

Особенности описания этапов анализа чрезвычайной ситуации (пожара) на нефтеналивном танкере позволяют процесс поддержки принятия решений представить в виде трех компонентов (Рисунок 2.28).

Процесс выработки решений по управлению пожарным

риском

Агрегирование

Моделирование процесса выработки управленческого

решения

Рисунок 2.28 - Схема поддержки принятия решений: А1пф - среднее время возникновения негативных факторов, приводящих к

чрезвычайной ситуации (пожар); А1:и - среднее время идентификации негативных факторов; А^ - среднее время нейтрализации негативных факторов

На основе выбранного подхода создана структурно-функциональная модель управления пожарным риском, позволяющая учитывать параметры социально-экономической обстановки и различных факторов, влияющих на величину риска возникновения чрезвычайной ситуации (пожара) на нефтеналивном танкере (Рисунок 2.29).

Рисунок 2.29 - Структурно-функциональная модель оценки риска возникновения чрезвычайной ситуации (пожара) на нефтеналивном танкере

Исследование динамики развития чрезвычайной (пожароопасной) ситуации на нефтеналивном танкере проводили по структурно-функциональной модели, приведенной на Рисунке 2.30.

Разработанные модели позволяют оценить эффективность проведения профилактических мероприятий, прогнозировать результаты оценки риска возникновения чрезвычайной ситуации (пожара) на нефтеналивном танкере и выработать систему мер, направленных на поддержание требуемого уровня противопожарной защиты на судне.

Рисунок 2.30 - Структурно-функциональная модель оценки динамики развития чрезвычайной ситуации (пожар) на нефтеналивном танкере

2.4 Алгоритм оценки сценарных условий возникновения и развития пожара

на нефтеналивном танкере

Построен итерационный алгоритм, в котором состояние конструкции и объем разрушений в заданный момент времени зависит от состояния газовоздушной смеси.

Обобщенная схема алгоритма приведена на Рисунке 2.31.

С позиций моделирования распространения пожара [113-116], задачу оптимизации пожаротушения возможно сформулировать в математическом виде следующим образом:

[д(Х) < 0

/(х) ^ тт при условии

к(Х) = 0'

(2.1)

где Х = [х1,х2 ,х3...хп } - набор переменных, д(Х), к(Х) — заданные лимитирующие факторы.

Рисунок 2.31 - Обобщенная схема алгоритма

Для случая пожаротушения на нефтеналивных танкерах выражение примет следующий вид:

f(x) = li=i PiCi ^ min при условии {^=3 ^ ^ (2.2)

где Pi - вероятность распространения пламени на резервуар Ti; Ci - величина ущерба для резервуара Ti в рамках реализации заданной стратегии пожаротушения, тыс. руб.;

N - общее количество резервуаров на танкере,

M - количество горящих резервуаров; = {0,1 } - переменная,

X i

учитывающая реализацию сценария пожаротушения в конкретном танкере Ti.

63

Выводы по главе

Разработанные структурно-функциональные модели позволяют оценить достаточность предупреждения чрезвычайных ситуаций, прогнозировать риски возникновения чрезвычайной ситуации (пожара) на нефтеналивном танкере и выработать систему мер, направленных на поддержание требуемого уровня противопожарной защиты на танкере.

Из результатов сценарного моделирования следует, что при рассматриваемой чрезвычайной ситуации (пожар) на нефтяном танкере время блокирования составляет всего несколько секунд.

Все это позволяет утверждать о том, что опасность для людей, конструкции нефтяного танкера и окружающей среды возрастать в несколько раз и обуславливает необходимость разработки современной методики оценки пожарной безопасности на нефтеналивном танкере.

При написании главы использованы материалы опубликованной авторской оригинальной работы [27].

ГЛАВА 3 РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ОЦЕНКИ ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ НА НЕФТЕНАЛИВНОМ ТАНКЕРЕ

3.1 Обоснование и выбора методологии противопожарной защиты объектов

транспортировки нефти

Современный уровень развития технологий значительно изменился за прошедшие 50 лет после принятия конвенций и кодекса, и диктует новые жесткие требования в области управления пожарной безопасностью объектов, влекущие за собой принятие неотложных мер.

Решение научной задачи повышения уровня обеспечения пожарной безопасности на объектах защиты возможно путем использования и динамичной адаптации к условиям нефтяных танкеров положений современных стратегий поддержки принятия решений в области управления рисками. Следует отдельно отметить, что в последние десятилетия в сфере обеспечения пожарной безопасности появились инновационные стратегии поддержки принятия решений в области управления рисками. Рассмотрим основные из них.

Первая тенденция заключается в расширении использования возможностей современных вычислительных средств, включая компьютерные кластеры, и новых видов программного обеспечения в расчетах рисков возникновения и развития чрезвычайных ситуаций различного генезиса. Благодаря такой практике анализируются и обобщаются вероятные чрезвычайных ситуаций с использованием алгоритмов искусственного интеллекта, что ведет к существенному повышению точности и оперативности прогнозов в условиях неполноты и неопределенности данных в режиме реального масштаба времени.

Вторая тенденция основана на совершенствовании традиционных методов анализа рисков в результате формирования общественного мнения. Следует отметить, что существующие методики анализа рисков, зачастую, устарели и не учитывают современные требования по защите окружающей среды и экономическую эффективность в области пожаров и взрывов, синергетические эффекты опасных факторов и воздействие последствий чрезвычайной ситуации на

общественное мнение. Кроме того, методы, способы и методологии, доступные в настоящее время для количественной оценки рисков возникновения и развития чрезвычайных ситуаций, как правило, применимы для расчета одного конкретного типа риска.

Третье направление предполагает детальное исследование каскадных аварий, появляющихся все чаще вследствие усложнения производств и оборудования. Разработка новых и совершенствование существующих моделей прогнозирования «эффекта домино» при чрезвычайной ситуации позволит выработать эффективные мероприятия, направленные на снижение величины риска возникновения катастроф.

К сожалению, в настоящее время, перечисленные тенденции не нашли должного отражения при количественной оценке риска и прогнозировании экономических потерь при перевозках нефти танкерами.

Отдельное внимание заслуживает современная тенденция в сфере обеспечения безопасности, предполагающая разработку нового обобщенного показателя (индекса), учитывающего факторы и индикаторы, позволяющего осуществлять одновременно количественную оценку риска, анализировать вероятные сценарии чрезвычайных событий, включающих обязательный прогноз экономических последствий чрезвычайных ситуаций с учетом всех прямых, косвенных потерь, в том числе связанных с перерывом в работе (из-за вероятности нескольких дней простоя) и репутационные потери, проводить ранжирование событий по потенциальной опасности (критерий потенциальной опасности), а также обеспечивать интеграцию в существующую систему противопожарной защиты объекта.

Причем, новизна такой методологии противопожарной защиты заключается в возможности одновременного использования возможностей методов вероятностного анализа риска; количественной оценки экономических последствий чрезвычайной ситуации; моделирования сценариев развития опасных событий; выявлению новых факторов, влияющих на развитие пожаров и взрывов, носящих в том числе каскадных характер; метода деревьев событий, а также

методов искусственного интеллекта для поддержки принятия решений в условиях неполноты и неопределённости данных в режиме реального масштаба времени.

В основе разрабатываемой методологии положены принципы оценки соответствия, применяемых на нефтяном танкере систем пожарной безопасности, правилами SOLAS [58] и оригинальная математическая модель развития пожара. Предлагаемая модель развития пожара на нефтеналивном танкере характеризуется широкой функциональностью вследствие эффективной интеграции трех основных модулей, учитывающих вероятности возникновения пожароопасных ситуаций элементов инфраструктуры танкера; вероятности отказа используемой системы пожаротушения; и ожидаемых человеческих потерь в результате реализации выбранного сценария развития пожара.

Кроме того, особенностью предлагаемой методологии является возможность учета вклада парциальных значений риска элементов инфраструктуры танкера в общую величину риска. Однако, как известно, условия, приводящие к возгоранию, развитию пожара, проведения эвакуации характеризуются известным уровнем неполноты и неопределённости данных. В связи с данным фактом, использование такой методологии предполагает разработку интегрального критерия потенциальной опасности, а современные достижения в области моделирования чрезвычайных ситуаций, оценки рисков и развитие методов искусственного интеллекта позволяют обеспечить получение достоверных результатов даже в условиях ограниченных вычислительных возможностей, неполноты и неопределённости данных в режиме реального масштаба времени.

Таким образом, по своей сути, новая методология обеспечения пожарной безопасности танкерных перевозок нефти представляет собой оригинальный универсальный инструмент обеспечения выбора и обоснования системы противопожарной защиты нефтяного танкера на стадии проектных решений альтернативный, по принципу «эквивалентной безопасности», принятым в 70-е годы прошлого столетия традиционным детерминированным процедурам [58-61].

В настоящее время принцип «эквивалентной безопасности» активно используется при оценке пожарной безопасности на основе эксплуатационных характеристик современных круизных лайнеров. Однако, к недостаткам этого

подхода следует отнести невозможность использования неограниченного числа сценариев возникновения и развития чрезвычайных ситуаций, т.е., по существу, исследуемые сценарии детерминированы.

Следует отметить, что предлагаемая методология по своей сути хорошо согласуется с правилами, регламентированными положениями международных конвенций по предотвращению загрязнения с судов 1973 г. с изменениями, внесенными Протоколом 1978 г. к ней [57] и охране человеческой жизни на море 1974 года (SOLAS) [58], международного кодекса по системам пожарной безопасности (Кодекс СПБ) [59], и конвенции по предотвращению загрязнения моря сбросами отходов и других материалов и применяемыми в настоящее время на практике и результатами современных исследований зарубежных авторов.

Согласно принципу суперпозиции результирующая риска представляет собой сумму парциальных рисков и используемой ИМО методологии устойчивости судна к повреждениям, основанной на принципе затопленного отсека, в новой методологии предлагается осуществлять оценку риска развития чрезвычайной (пожароопасной) ситуации в пределах выбранных элемента инфраструктуры танкера (зона пожара).

При этом исследуют различные сценарии развития пожара в выбранной зоне, выполняют оценку риска и последствий в рамках каждого выбранного отдельно взятого элемента инфраструктуры танкера (зона пожара), в которой рассчитывают динамику опасных факторов пожара, а величины рисков развития пожара в каждом элементе инфраструктуры танкера (зоне) полагают парциальной величиной.

Анализ основных задач обеспечения пожарной безопасности на нефтяном танкере позволил установить условия и параметры, которые позволят в кратчайшие сроки провести оценку, локализацию и устранение чрезвычайной (пожароопасной) ситуации с минимизацией потерь человеческих и материальных ресурсов, а также сформулировать критерии оценки безопасности, основанные на применении показателей риска (Рисунок 3.1).

Оценка состояния эксплуатируемой платформы/судна

Нормативные оценки состояния платформы/судна Отклонения контролируемых показателей состояния и условий эксплуатации нормативных требований Потеря продукции добываемого и/или перевозимого продукта Нарушения природных условий, травмы персонала, разрушения конструкции платформы/судна Размер площадь возможного повреждения морской акватории, прибрежной зоны

1

1 1

Соответствие платформы/ судна проектным расчетным данным, нормам и правилам Изменение свойств конструкций материалов сооружений Опасность превышения расчетных воздействий, критериев риска Результаты визуального контроля Результаты проверки условий эксплуатации Результаты инструментального контроля, инженерно-технического мониторинга

Рисунок 3.1 - Схема оценки уровня безопасности эксплуатируемого судна (нефтетанкера)

Следует отметить, что вопросы обеспечения пожарной безопасности плавающих нефтегазовых объектов проработаны недостаточно. Современная социально-политическая обстановка характеризуется повышенным уровнем опасности и требует решительных мер, направленных на обеспечение заданного уровня пожарной безопасности нефтеперевозок.

Проблема обеспечения противопожарной защиты подобных объектов является комплексной и включает целый ряд самостоятельных и сложных задач, в числе которых проведение анализа уязвимости, категорирование объектов, выбор и обоснование типовых требований по уровню обеспечения пожарной безопасности объектов различных категорий, оценка эффективности принятых проектно-технических и организационных решений, оптимизация структуры и состава по установленному критерия «эффективность - стоимость».

Кроме того, известно, что нефтегазовый комплекс представляет собой отрасль народного хозяйства с высоким уровнем риска.

Причем стабильность объектов нефтегазового комплекса во многом зависит от своевременного предотвращения незапланированных убытков, связанных как с экономическими катаклизмами, так и с последствиями технических аварий и других чрезвычайных происшествий.

В связи с этим, разработка методических подходов обеспечения противопожарной защиты объектов транспортировки нефти и нефтепродуктов представляет собой актуальную задачу [117].

Реализация любых мер защиты требует обоснованных и рациональных затрат, что может быть обеспечено в рамках процедуры управления защищенностью объектов (Рисунок 3.2).

Рисунок 3.2 - Схема алгоритма управления защищенностью объекта

При этом, управление защищенностью совокупности объектов (например объектов, входящих в цепочку: «добыча - транспортировка на берег - погрузка на нефтетанкеры - транспортировка») заинтересованного субъекта осуществляется на основе общей процедуры, особенности которой приведены на Рисунке 3.3.

Рисунок 3.3 - Схема алгоритма управления защищенностью совокупности

объектов

Анализируя статистику убытков нефтегазовой отрасли за последние годы, можно сделать вывод, что необходима разработка алгоритма проектирования архитектуры комплекса проблемно-ориентированных программ оценки риска возникновения и развития чрезвычайной ситуации (пожар) и определения последствий пожара на нефтетанкере.

В общем виде реализацию указанных процедур можно свести к следующим трем основным группам:

обоснование требований к инженерно-технической защищенности объектов; оценка защищенности объектов;

обеспечение защищенности объектов.

Для оценки уязвимости объекта защиты необходима разработка новой методики расчета вероятностных показателей и определения последствий пожара на нефтяном танкере.

Причем такая методика предполагает обязательное выполнение следующих этапов.

1 Установление пороговых значений показателей эффективности противопожарной защиты на нефтеналивном танкере согласно требованиям нормативных документов.

2 Оценка возможностей (характеристик и структуры) системы обеспечения пожарной безопасности на нефтеналивном танкере.

3 Первичная идентификация существующих опасностей и угроз.

4 Выбор управляющих воздействий для обеспечения заданного уровня пожарной безопасности на нефтеналивном танкере.

5 Анализ возможных сценариев возникновения пожароопасных ситуаций (пожаров).

6 Обоснование и выбор воздействий (мер) для устранения причин пожароопасных ситуаций (пожаров).

7 Определение текущих значений показателей эффективности пожарной безопасности на нефтеналивном танкере и их сравнение с заданными пороговыми значениями.

8 Визуализация результатов мониторинга эффективности пожарной безопасности на нефтеналивном танкере

3.2 Методика расчета вероятностных показателей и прогнозирование последствий пожара на нефтяном танкере

Разработка эффективной методики невозможна без предварительного формирования дерева событий (живучести) объекта и свертки частных вероятностей возникновения чрезвычайных ситуаций на объекте защиты.

Дерево событий, характеризующее живучесть танкера, представлено на Рисунке 3.4.

Рисунок 3.4 - «Дерево событий» (живучести) нефтеналивного танкера

Универсальной шкалы для измерения ущерба в настоящее время не существует.

В России в качестве критериев отнесения объекта к той или иной категории по потенциальной опасности чаще всего используют Классификацию чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера по тяжести последствий, утвержденную Постановлением Правительства Российской Федерации в 1996 г.

Полагали, что потенциальная опасность объекта определяется масштабом чрезвычайной ситуации, возникающей при реализации одного из сценариев. Параметры такого расчета должны определяться особенностями объекта защиты и процессов на нем (Рисунок 3.5).

Рисунок 3.5 - Схематичное изображение алгоритмического подхода к обеспечению защиты нефтетанкера

Применение общегосударственных критериев ограничивает возможности по дифференциации требований к объектам организации.

Так, все объекты корпорации даже при использовании 10-уровневой общегосударственной шкалы могут оказаться в одной-двух категориях при их установлении с позиций государства.

Шкалу необходимо разрабатывать применительно к масштабу и специфике производственной (или другой) деятельности заинтересованного субъекта.

Критерии категорирования в шкале целесообразно структурировать по составляющим последствий.

Задача выработки критериев при разработке шкалы последствий облегчается благодаря тому, что составляющие последствий коррелированы вследствие их зависимости по входным воздействиям.

Пример смешанной качественно-количественной шкалы (абсолютной и относительной) приведен в Таблице 3.1.

Таблица 3.1 - Пример смешанной полуколичественной шкалы последствий реализации опасностей

Ущерб материальным активам

Класс Пострадавшие Окружающая среда Общественное мнение

1. Без травм и вреда здоровью Без сбоев производства, ущерб менее 10 тыс. $ Загрязнение, ограниченное рамками производственной площадки и ликвидируемое в процессе обычной производственной Иск со стороны третьих лиц менее чем на 10 тыс. $. Информация о происшествии не обнародуется

2. Первая доврачебная или первая врачебная помощь Кратковременный сбой в производстве, ущерб от 10 до 100 тыс. $ Загрязнение, ограниченное территорией предприятия, не представляющее угрозы окружающей среде Иск со стороны третьих лиц менее чем на 100 тыс. $. Отклики в местных СМИ, телефонные жалобы на компанию со стороны местного населения

3. Серьезное повреждение, расширенная медицинская помощь, госпитализация или временная частичная нетрудоспособность Частичная остановка производства с возможностью немедленного восстановления, ущерб от 100 тыс. до 1 млн $ Загрязнение, ограниченное территорией предприятия, которое может вызвать загрязнение окружающей среды, незначительное загрязнение соседствующих с предприятием Корпоративный штраф на сумму менее 100 тыс. $. Иск со стороны третьих лиц на сумму от 100 до 500 тыс. $. Медиакомпания против предприятия на региональном уровне

4. Многочисленные серьезные повреждения, временная полная нетрудоспособность Остановка объекта на 2 недели, ущерб от 1 до 10 млн $ Заражение площадей за пределами производственного объекта, которое невозможно ликвидировать собственными средствами предприятия. Утечка загрязняющих веществ на уязвимые Корпоративный штраф на сумму от 100 тыс. до 1 млн $. Иски третьих лиц на сумму от 500 тыс. до 5 млн $. Широкая медиакомпания против предприятия на национальном уровне

5. Минимум один случай повреждений со смертельным исходом, частичной или полной постоянной потери трудоспособности Полная или почти полная остановка производства, ущерб от 10 до 100 млн $ Массивный выброс загрязняющих веществ, значительный долговременный ущерб окружающей среде. Утечка загрязняющих веществ на крайне уязвимые территории Корпоративный штраф от 1 до 10 млн $. Штрафование служащих. Многочисленные иски со стороны третьих лиц на сумму от 5 до 50 млн $. Мощная медиакомпания против предприятия на национальном и международном уровнях. Правительственное расследование

6.

Множественные случаи

повреждений со смертельным исходом, полной или частичной постоянной потери трудоспособности

Необратимое прекращение производственного процесса или окончательный вывод из строя оборудования, ущерб более 100 млн $

Крупномасштабный необратимый ущерб окружающей среде

Лишение свободы управляющего или директора. Корпоративный штраф суммой более 10 млн $. Многочисленные иски со стороны третьих лиц на общую сумму более 50 млн $

В естественных шкалах, которые, как правило, являются количественными, применяются обычные значения величин. Например, стоимость потери того или иного вида собственности выражается в денежных единицах, несчастные случаи характеризуются их количеством и т. д.

Субъективные (большей частью качественные) шкалы создаются в тех случаях, когда возникает необходимость количественной оценки такого вида ущерба, для измерения которого отсутствует естественная шкала (или отсутствует возможность получения численных значений по естественной шкале) [118, 119].

В общем виде вероятный совокупный ущерб от преднамеренных воздействий на рассматриваемых объектах (по основным составляющим) включает в себя:

прямые потери организации, эксплуатирующей производственный объект, входящий в состав рассматриваемого комплекса;

затраты на локализацию (ликвидацию) и расследование аварии, вызванной внешними преднамеренными воздействиями по отношению к объекту;

социально-экономические потери (затраты, понесенные вследствие гибели и травматизма людей, включая потери от выбытия трудовых ресурсов в результате гибели людей или потери ими трудоспособности); косвенный ущерб;

экологический ущерб (урон, нанесенный объектам окружающей природной среды).

Само по себе категорирование объектов не решает проблемы обеспечения безопасности и лишь позволяет установить степень потенциальной опасности и общие требования к системе защиты каждого конкретного объекта [120].

Важнейшей задачей после проведения категорирования объектов защиты является их разделение по группам (очередям) оснащения. Как правило, выделяют три очереди оснащения [121]: объекты первоочередного оснащения (I очередь);

объекты, оснащение которых может быть осуществлено позднее (II очередь); объекты, которые могут быть оснащены на завершающем этапе, когда первые две группы уже профинансированы и оснащены в должной мере (III очередь).

Для снижения риска возникновения и развития чрезвычайных ситуаций и обеспечения газотранспортной системы РФ в работоспособном состоянии следует осуществлять ряд мероприятий согласно предотвращению и уменьшению аварийности магистральных газопроводов [122].

Для решения данной задачи предлагается использовать анализ LOPA, в котором возможные последствия рассчитываются до порядка величины серьезности, что значительно проще, чем математическое моделирование, но при этом позволяет сравнивать риски различных сценариев.

Анализ LOPA может выполняться непосредственно после анализа опасностей HAZOP или одновременно с ним, или после повторного подтверждения результатов этих анализов [123-127].

Общий процесс выполнения анализа LOPA показан на Рисунке 3.6. Матрица оценки рисков обеспечивает качественный анализ уровня риска нежелательного события во время выполнения данного вида работ на объекте защиты.

При формировании перечня значимых опасностей и рисков в области охраны труда, промышленной безопасности и охраны окружающей среды (ПБ, ОТ и ООС) к значимым относятся риски, результат оценки которых составляет 8-25.

За счёт перемножения масштаба воздействия, который составляет от 1 до 5, и вероятности возникновения риска от 1 до 5, получается оценка уровня риска, которая может принимать значение от 1 до 25.

Рисунок 3.6 - Схема алгоритма процесса LOPA

Алгоритм оценки рисков возникновения чрезвычайной ситуации показан на Рисунке 3.7.

Рисунок 3.7 - Схема алгоритма оценки риска возникновения чрезвычайной

ситуации

Ключ к матрице рисков представлен в Таблице 3.2. Таблица 3.2 - Ключ к матрице рисков возникновения чрезвычайной ситуации

ов Крайне высокий риск (катастрофический)

в Высокий риск

с Значительный риск

нз Незначительный риск

н Низкий риск

Анализ и обобщение существующих методических средств обеспечения безопасности в чрезвычайных ситуациях позволил разработать методику обеспечения пожарной безопасности танкерных перевозок нефти (Рисунок 3.8).

Расчёт вероятности возникновения инцидента и нанесённого ущерба

Данные из НПА

Данные источника рисков

Оценка возможностей системы обеспечения ПБ

Статистические данные ЧС

МАДО

1Г 1Г

Методология ИМО

Формирование оценочных показателей

Установка пороговых значений

Группировка результирующих показателей с построением диаграммы рисков

1 г

Составление табл инцид гшцы возможных ентов

1 г

Идентификация и полуколичественная оценка

и

Рисунок 3.8 - Схема методики обеспечения пожарной безопасности танкерных

перевозок нефти

3.3 Моделирование чрезвычайных ситуаций на нефтетанкерах

В условиях растущего спроса на безопасность на море и защиту имущества и окружающей среды особенно важна способность прогнозировать аварию, оценивать ее причины и, в конечном счете, минимизировать ущерб от чрезвычайной ситуации. Известно, что чрезвычайные ситуации на морской техники носят сложный характер и зачастую обусловлены целы рядом причин.

В настоящий момент времени, большинство расследований чрезвычайных ситуаций на судах придерживаются, главным образом, лишь анализа факторов аварий, связанных с разрушением корпусных конструкций, потерей грузов, гибелью людей, загрязнением окружающей среды [128].

Однако при возникновении нештатных ситуаций на судне вовсе не учитывают причинно-следственные связи с возникновением и развитием пожароопасных ситуаций. Таким образом, всевозрастающая сложность и неопределенность условий возникновения и протекания чрезвычайных ситуаций бросают вызов существующим подходам к оценке риска возникновения чрезвычайной ситуации и диктуют новые требования при принятии решений в условиях управления мероприятиями, направленными на предотвращение и ликвидацию последствий чрезвычайных ситуаций.

Обзор работ в области оценки риска возникновения и развития чрезвычайных ситуаций позволил сделать вывод о том, что существуют значительные трудности в динамической адаптации в алгоритмическую часть существующих систем поддержки принятия решений, новых математических моделей возникновения и развития чрезвычайных ситуаций, учитывающих актуальные виды опасностей [129-132].

Поскольку, в настоящее время, все чаще пользуются концепцией превентивной стратегии управления риском, то решение подобных задач на практике возможно за счет использования функции желательности, характеризующихся высокой эффективностью в достижении заданных целей и универсальным характером.

Для любых рациональных и непрерывных предпочтений на некотором множестве существует представляющая их непрерывная функция полезности Введение шкалы желательности позволяет свести исходную многокритериальную задачу принятия решения с разноразмерными критериями к многокритериальной задаче с критериями, измеряемыми в одной и той же шкале [133].

Для создания модели возникновения чрезвычайных ситуаций на танкерах, учитывающей различные факторы, использовали выражение вида:

/т> .\ а1 /т> .\ а2 /р ап

иг - чг (-Ш 1-2Л РПЛ ип

ЧГморскаятехника ЧГморскаятехника© ¿у \Я21/ ■ и (31)

ЧГ = ЧГ (Си)"1 (С^)"2 (СПЛ^ (3 2)

ЧГморская техника ЧГморскаятехника© ¿у \С21/ ■ \С и (3.2)

ЧГ = ЧГ Ч^)71 (£*Лу2 (£пЛуп (3 3)

ЧГморская техника ЧГморская техника© ¿у \С21/ ' чб ¿/ (3.3)

В обобщенной форме показатель функции желательности (чрезвычайных ситуаций) с учетом всех критериев выражение примет вид:

г> а1 п а2 г> ап

ЧГ =ЧГ

ЧГморская техника ЧГморская техника© ^ ^ ■■■ ^

(Еи)"1^2 (с^1]рп (^иУ1 (2иУ2 /^уп п 4)

( с^у ЧС^У ■" ЧС^У ^¿У (С2;У ■ \Gniy , ( . )

В уравнениях (3.1)-(3.4) Чсморская техника(^ - количество чрезвычайных ситуаций на морской технике, произошедших в заданном исследуемом году;

величины Я1, Я2, . ..Яп] представляют количество зарегистрированных судов, списанных судов, объемы морских грузов и количество пассажиров соответственно (блок общественных факторов);

величины С1, С2, ... Сп) представляют факторы управления судном (например, неисправность в работе системы курсовой устойчивости судна; человеческий

фактор; сложные погодные условия; нарушения правил плавания; ошибки, связанные с работой судового оборудования; нарушение техники и правил безопасности на борту судна) (блок технических факторов); фактически величины С1-С6 представляют собой количество чрезвычайных ситуаций (аварий) на судах, вызванные техническими факторами.

величины G1, О2, ... Ощ обозначают величину финансирования мероприятий (блок экономических факторов), направленных на профилактику чрезвычайных ситуаций (пожаров) на судах (квалификацию моряка, безопасность судна, систему управления безопасностью на море, состояние морского транспорта и глобальное сотрудничество в области безопасности на море, соответственно).

По аналогии с [132] схематично формирование обобщенного показателя желательности (заданного уровня) возможно изобразить следующим образом (Рисунок 3.9):

Данные источника риска к = 1, 2, ..., т

1

Формирование списка показателей территории

Определение показателя ёк

\ V

Группировка показателей

Определение показателя веса а

к

У

Средневзвешенное значение Б

1

Формирование интегральных показателей группы

Формирование списка показателей с учетом усредненной цены и интегрального показателя

Рисунок 3.9 - Схема расчёта обобщённого показателя желательности

Реализация разработанного алгоритма включает следующие этапы.

1. Формирование списка (реестра) источников риска возникновения чрезвычайной ситуации.

2. Группировка полученного списка. Для каждой группы формируется свой интегральный показатель на основе средневзвешенного значения.

3. Формирование, с учетом полученного реестра, полученных значений интегрального (обобщенного) показателя.

Такой подход позволяет обеспечить устойчивость показателя к отдельным критическим изменениям каждого параметра и использовать алгоритмы многопараметрической оптимизации.

На практике поиск решения с использованием функции желательности заключается в нахождении баланса между потенциально опасным воздействием и заданным уровнем безопасности, а также разработке стратегий (альтернативных сценариев) реагирования на различных этапах на угрозу возникновения и развития чрезвычайной ситуации. При этом, обобщенная функция желательности позволяет оперативно применять оригинальные стратегии при реагировании на чрезвычайные ситуации в условиях неопределённости и неполноты данных.

Кроме того, обобщенная функция желательности позволяет оценивать зависимость величины риска возникновения чрезвычайной ситуации от различных опасностей природного и техногенного характера с учетом экономических потерь и социальных последствий чрезвычайных ситуаций, тем самым повышая эффективность реагирования на чрезвычайные происшествия.

Таким образом, предлагаемый подход к управлению рисками позволяет рассматривать многовариантные сценарии возникновения и развития чрезвычайных ситуаций, исследовать влияние нескольких факторов опасности на величину риска, обосновать выбор высокоэффективных меры реагирования на чрезвычайные ситуации; обеспечить адаптивную динамическую реализацию выбранных мер реагирования на чрезвычайные ситуации в условиях неопределенности и неполноты данных.

Следует отметить, что предлагаемый подход на базе использования функции желательности позволяет обеспечить использование достижений современных

теорий управления риском для принятия управленческих решений в режиме реального масштаба времени и осуществлять планирование, в том числе оперативное, мер реагирования на чрезвычайные ситуации, непосредственно связанных с подготовкой и устранением последствий вероятных происшествий. Для верификации модели использовали данные о кораблекрушениях. Для ранжирования факторов по степени влияния на общее количество чрезвычайных ситуаций на судах вычисляли значения коэффициентов эластичности.

Результаты выполненных расчетов приведены в Таблице 3.3.

Таблица 3.3 - Значение коэффициентов эластичности

Факторы Коэффициент эластичности

Количество зарегистрированных объектов морского транспорта 0,0961

Неисправность судостроения 0,3860

Халатность моряков (вахта) 0,6684

Неадекватная реакция на погодные условия 0,5394

Ошибки, связанные с оборудованием 0,2345

Безопасность судна -0,5518

Система управления безопасностью на море -0,9382

Глобальное сотрудничество в области безопасности на море -0,1216

Такой выбор факторов влияния обусловлен предположениями о том, что в ограниченном пространстве рейса увеличение числа зарегистрированных судов в море может привести к заторам на дорогах или даже столкновениям.

Установлено, что фактор «количество пассажиров» незначительно влияет на число аварий, поскольку, согласно статистическим данным, количество грузовых морских перевозок значительно больше пассажирских.

В связи с этим фактом, в дальнейших расчетах фактор «количество пассажиров» не использовали.

Анализ чувствительности модели (изучение влияния факторов) исследовали в пределах изменения факторов ± 10 %. Варьировали следующие факторы: «квалификация персонала», «безопасность судов», «система управления безопасностью на море», «защищенность морского транспорта» и «международное сотрудничество в области безопасности на море».

Рассмотрим подробнее полученные результаты.

Установлено, что факторы «квалификация моряка» и «защищенность морского транспорта» имеют одинаковую степень влияния на количество ЧС на морской технике. Факторы «глобальное сотрудничество в области безопасности на море» и «безопасность судов», по-видимому, не оказывают существенного влияния на число ЧС на судах.

ЧС на судне (уменьшение показателя «квалификации моряка» на 10%):

чс -чс Г^У2 (ЬтТ

ЧСморская техника ЧСморская техника(£) ^ ^ ••• ^

(сл\р1 (сл\р2 ((си-(°1 си)\г1(С2]У2 (сп]уп (3 5)

( С1и ( С20 " ( Спь) Кв^-^ю^)) \G2iJ \GniJ , ( . '

ЧС на судне (увеличение показателя «квалификации моряка» на 10%):

г> а1 п <х2 п ап

ЧС -ЧС (-11) (^21) (ОН)

ЧСморскаятехника ЧСморскаятехника(£) ^ ^ ••• ^

(^¿У1 (ЕиУ2 (с^Лрп (си+(°1сиАп (°2]У2 (Сп]уп (3 6)

Известно, что основной причиной аварий на морском транспорте является человеческий фактор, величину влияния которого возможно уменьшить за счет профессиональной переподготовки моряков.

Установлено, что сокращение на 10 % расходов на «системы управления безопасностью на море» и «условия морского транспорта» окажет существенное влияние на число аварий на судах. Например, при наличии ограниченного государственного бюджета, для повышения эффективного предотвращения аварий следует увеличить расходы на «системы управления безопасностью на море» и «защищенность морского транспорта», а не на «квалификацию моряка».

Установлено максимальное влияние на число чрезвычайных ситуаций (аварий) на судах факторов «количество зарегистрированных судов», «человеческий фактор» и «защищенность морского транспорта».

Результаты анализа чувствительности модели показали, что влияние факторов на количество чрезвычайных ситуаций (аварий) на морской технике возможно описать следующей последовательностью: «система управления безопасностью на море» > «условия морского транспорта» > «квалификация моряка». Предотвращение или снижение числа аварий на судах, в первую очередь, возможно за счет варьирования величин факторов «система управления безопасностью на море» и «защищенность морского транспорта», меньшей степени на «квалификации моряков».

Таким образом, установлено, что наиболее значимыми факторами, влияющими на количество чрезвычайных ситуаций на морской технике, являются «количество зарегистрированных судов», «человеческий фактор» и «защищенность морского транспорта». Показано, что при наличии ограниченного финансирования систем безопасности снизить количество аварий на морском транспорте возможно за счет варьирования факторов «система пожарной безопасности» и «защищенность морского транспорта» и в меньшей степени за счет «квалификации персонала».

Следует отметить, что созданная математическая модель позволяет осуществлять прогнозирование с учетом любых факторов, способных оказывать влияние на возникновение чрезвычайных ситуаций на нефтетанкерах и обосновывать выбор системы обеспечения безопасности судов и размер финансирования.

89

Выводы по главе

Таким образом, методика расчета вероятностных показателей и определения последствий пожара на нефтяном танкере заключается в следующем. На основе вероятности возникновения инцидента и нанесённого ущерба строится диаграмма рисков. Затем на основе полученных данных составляют таблицу возможных инцидентов, после чего проводят идентификацию рисков и их качественную (полуколичественную) оценку.

После этого риски подразделяют на категории в зависимости от их важности и величины ущерба.

Полученные таким образом данные представляют в виде диаграммы, на которой можно увидеть какой из рисков является наиболее значимым.

Для верификации и практического использования разработанных методики и алгоритмов создана компьютерная программа, позволяющая проводить расчеты вероятностных показателей и определение последствий пожара на нефтяном танкере.

При написании главы использованы материалы опубликованной авторской оригинальной работы [26].

ГЛАВА 4 КОМПЛЕКС ПРОБЛЕМНО-ОРИЕНТИРОВАННЫХ ПРОГРАММ

ДЛЯ РАСЧЕТА ВЕРОЯТНОСТНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ И ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ПОСЛЕДСТВИЙ ЧРЕЗВЫЧАЙНОЙ СИТУАЦИИ

НА НЕФТЕНАЛИВНОМ ТАНКЕРЕ

4.1 Разработка программы для расчета вероятностных показателей и определения последствий чрезвычайной ситуации на нефтяном танкере

Для обеспечения эффективного принятия управленческих решений, необходимо реализовать полученные результаты в качестве программно-ориентированного комплекса. Это позволит формализовать процесс расчёта и упростить анализ потенциальных рисков, а также улучшить прогнозирование и планирование действий для их минимизации или предотвращения. Реализация методики в программно-ориентированном комплексе позволяет повысить точность оценки рисков, что важно для повышения эффективности управления безопасностью в чрезвычайных ситуациях и поддержки принятия решений.

Для разработки необходимого программного комплекса, выполнялись следующие этапы:

выбор платформы, интерфейса и системы управления базой данных, которые обеспечат эффективную организацию процесса хранения, обработки и доступа к информации;

разработка архитектуры программного комплекса, используя модульный принцип (Рисунок 4.1), для обеспечения этапного внедрения, оптимальной комплектации и последующего развития комплекса в соответствии с растущими потребностями;

создание программного обеспечения с простым, удобным и легко осваиваемым интерфейсом, который предоставит конечному пользователю все необходимые функции для работы и исключит возможность выполнения лишних действий.

Рисунок 4.1 - Общий вид структуры разработанной проблемно-ориентированной программы расчета вероятностных показателей и прогнозирования последствий чрезвычайной ситуации на нефтеналивном танкере

Созданная архитектура программного комплекса является основой для создания соответствующего программного обеспечения. Каждый модуль представляет собой отдельную единицу, изменение в которой влияет на работу всей системы в целом.

Следует отметить, что модульность проектирования и построения программного комплекса обеспечивает принцип открытости системы для последовательного наращивания и модернизации, путем разработки, внедрения или замены отдельных модулей, либо их структурных блоков

В свою очередь, при необходимости также можно провести и декомпозицию структурных блоков.

Например, в модуле сценарного моделирования и оценки рисков, в процессе выполнения итерационного алгоритма, для решения задачи нахождения значения точки температурного поля при граничных условиях первого рода используются методы математического анализа, численные методы и компьютерное моделирование.

Для этого, используется метод конечных элементов, который разбивает область на конечное число элементов и решает задачу на каждом из них. Результаты решения на каждом элементе объединили, чтобы получить решение для всей области [29, 30].

Интерфейсом пользователя может служить головная программа и модуль оценки показателя воздействия внешней среды. При запуске исполняемого файла, на экране появляется главное окно программы, которое изображено на Рисунке 4.2.

Для запуска любого модуля необходимо дважды кликнуть на соответствующей строке.

Рисунок 4.2 - Скрин главной формы с регистрацией в системе

Структура базы данных может быть выполнена в отличных от головного модуля, программных инструментах (Рисунок 4.3).

<- ® 6 © 127.0.0.1

phpMyAdmin

Недавнее Избранное

<Ä>

j—CÄ Создать БД

127.0.0.1 /127.0.0.1 / bd_2 | phpMyAdmin 5.13

bd_2 —Новая kod_reg l.+bSt parametr users

- J information_schema 4J mysql

H.J performance_schema

4J sys

d3 Сервер: 127.0.0.1:3309 » 0 База данных: bd_2

1И! Структура SQL 4» Поиск [J Запрос по шаблону © Экспорт ® Импорт Операции [1Э Пр

Фильтры

Содержит слово:

Таблица л. Действие Строки Kji Тип Сравнение Размер Фрагментирозано

□ kod_reg ¿г а м ^ 'S InnoDB utf8mb4_0900_ai_ci 16.0 КиБ

parametr я Н и ¥ в ® S InnoDB utfSmb4_0900_ai_ci 16.0 КиБ

□ users А Я и @ 2 InnoDB utf8mb4_0 90 Oa i_ci 16.0 КиБ

3 таблицы Всего 11 InnoDB utf8mb40900 al_ci 48.0 КиБ в Байт

□ Отметить все