авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:   || 2 | 3 |

Метод комплексной возможностной оценки свойств сложных систем на примере безопасности газовых коммуникаций

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Мишенькина Юлия Станиславовна

МЕТОД КОМПЛЕКСНОЙ ВОЗМОЖНОСТНОЙ ОЦЕНКИ СВОЙСТВ СЛОЖНЫХ СИСТЕМ НА ПРИМЕРЕ БЕЗОПАСНОСТИ ГАЗОВЫХ КОММУНИКАЦИЙ

Специальность

05.13.17 – Теоретические основы информатики

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Ростов-на-Дону 2008

Работа выполнена в Ростовской академии сервиса Южно-Российского
государственного университета экономики и сервиса.

Научный руководитель: доктор технических наук, доцент Есипов Юрий Вениаминович (Южный научный центр РАН, г. Ростов-на-Дону).
Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор
Золотухин Владимир Филиппович (Ростовский военный институт ракетных войск, г. Ростов-на-Дону);
доктор технических наук, профессор Ромм Яков Евсеевич (Таганрогский государственный педагогический институт,
г. Таганрог).
Ведущая организация: Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт).

Защита состоится «19» июня 2008 г. в 14.30 на заседании диссертационного совета Д 212.208.21 Южного федерального университета по адресу: ауд. Д-406,
пер. Некрасовский 44, г. Таганрог, ГСП 17-А, 347928.

С диссертацией можно ознакомиться в Зональной научной библиотеке Южного федерального университета по адресу: 344000, Ростов-на-Дону, ул. Пушкинская, 148.

Автореферат разослан «___» ______________2008 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.208.21

доктор техн. наук, профессор Н.И. Чернов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Одним из наиболее важных направлений в обеспечении безопасности техногенных систем является разработка единой методики и информационной технологии оценки безопасности систем повышенной опасности, а также комплекса стандартных показателей безопасности для всех видов воздействующих факторов применительно к физически разнородным объектам системы.

В настоящее время в процесс проектирования и анализа сложных технических систем введены элементы вероятностной оценки безопасности и риска. Однако полноценное применение логико-вероятностного метода затруднено из-за проблем подбора исходных данных в форме вероятностей инициирующих событий. Если исходные данные о системах имеют нечеткий и неполный характер (что часто бывает на практике), – то мера определенности возникновения происшествия может быть получена в виде нечеткой (возможностной) меры. Вследствие этого, применение известных методологий для количественной оценки безопасности (риска) может быть или некорректным, или недостоверным. Это может привести или к недооценке угроз или к неоправданно высоким затратам на обеспечение безопасности.





Таким образом, задача разработки методов количественного анализа риска и оценки свойства «безопасность – опасность» сложной технической системы в настоящее время не решена и является актуальной.

В связи с этим необходимым представляется дальнейшее развитие и совершенствование факторного параметрического моделирования предпосылок происшествий, в частности, учет комплексного воздействия факторов, а также применение данного метода к оценке безопасности и риска систем вида «газовые коммуникации – негативные факторы – средства и мероприятия защиты – человек – окружающая среда».

Предмет исследования. Факторное параметрическое комплексное моделирование предпосылок происшествий и возможностная оценка техногенной безопасности и риска систем вида «газовые коммуникации – средства и мероприятия защиты – человек – окружающая среда».

Объект исследования. Организационно-технические меры защиты и обеспечения приемлемой безопасности газовой коммуникационной системы, а также разработка и обоснование комплексных критериев предпосылок происшествий.

Цель и задачи работы. Целью диссертационной работы является разработка, обоснование и применение факторных параметрических моделей комплексных предпосылок происшествий и создание методики количественной оценки безопасности и риска сложной технической системы.

Для достижения поставленных целей в работе решаются следующие задачи:

  1. анализ известных логико-вероятностных методов расчета показателей безопасности сложной технической системы;
  2. разработка классификации систем по уровню нарастания опасности и создание программного продукта для определения класса безопасности системы;
  3. разработка в рамках факторного параметрического моделирования комплексного критерия выявления предпосылок происшествий и его апробация на примере системы «газовые коммуникации – окружающая среда»;
  4. разработка общего метода решения поставленной научной задачи;
  5. построение лингвистической и факторной параметрической моделей сложной системы, и их применение к газораспределительной системы.

Методы исследования. Теоретическая часть работы выполнена с использованием методов интервальной математики, функционального анализа, математических методов редукции измерений, математической статистики, теории вероятностей, теории возможностей. Для экспериментального исследования использовались табличные редакторы и были разработаны программы с использованием инструментальных средств Delphi и Borland Pascal.

Достоверность результатов обоснована корректным применением известных и апробированных моделей и математических методов. В конечном счете, этот способ представляет собой обобщение и синтез уже известных моделей и методов определения параметрических (физических) показателей надежности и стойкости.

Основные положения, выносимые на защиту. На защиту выносятся следующие положения и результаты:

  1. безопасность техногенной системы может быть полно и достоверно описана на основе лингвистических и факторных параметрических моделей предпосылок выбранного множества происшествий;
  2. повышение достоверности оценки безопасности системы достижимо при применении комплексного критерия происшествия, основанного на построении производного факторного параметрического базиса и унификации видов факторов и параметров предпосылок происшествий;
  3. по сравнению с известной логико-вероятностной концепцией оценки сложных систем, разработанный метод возможностной оценки безопасности позволяет находить меру определенности возникновения происшествий на уровне различимости 10 – 4 при неполном наборе исходных данных об инициирующих событиях, а также в пределах уровней 10 – 3… 10 – 2 различимости параметров воздействия и восприимчивости компонентов факторного параметрического базиса системы.

Научная новизна заключается в разработке унифицированных критериев классификации потенциально опасных объектов по свойству «безопасность - опасность» в рамках факторного параметрического моделирования. В диссертационной работе также обоснован и применен комплексный критерий выявления предпосылок происшествий.

В частности,

  • разработаны критерии классификации потенциально опасных объектов по свойству «безопасность - опасность», которые позволяют определить класс безопасности системы и наглядно показывают пути перевода ее в более безопасный класс;
  • обоснован и применен комплексный критерий выявления предпосылок происшествий, который, в отличие от однопараметрических критериев, позволяет повысить достоверность оценки риска, оптимизировать средства и меры защиты и снизить затраты на обеспечение безопасности объекта;
  • по сравнению с известной логико-вероятностной концепцией оценки сложных систем, разработанный метод возможностной оценки безопасности позволяет находить меру определенности возникновения происшествий на уровне различимости 10 – 4 при неполном наборе исходных данных об инициирующих событиях, а также в пределах уровней 10 – 3… 10 – 2 различимости параметров воздействия и восприимчивости компонентов факторного параметрического базиса системы;
  • построен базис газовой коммуникационной системы, который, в отличие от известных оценок свойств сложных систем, позволяет более оперативно и достоверно рассчитать оценку безопасности системы, что подтверждается в практике программного и численного моделирования.

Основные научные результаты:

  • создана классификация систем по уровню нарастания опасности на основе их производного факторного параметрического базиса (метод и программный продукт);
  • разработан комплексный критерий выявления предпосылок происшествий;
  • разработан метод расчета возможностной меры возникновения экстремального происшествия по нечетким и (или) неполным данным производного факторного параметрического базиса системы;
  • разработаны лингвистическая и факторная параметрическая модели предпосылок происшествий в системе «газовые коммуникации – негативные факторы – средства и мероприятия защиты – человек – окружающая среда», и решена задача оценки интегрального риска данной системы.

Практическая ценность полученных в диссертации теоретических результатов заключается в том, что они предоставляют исследователю основу инструментария для комплексного моделирования угрозы СТС и расчета интегрального риска с минимизацией меры определенности не обнаружения происшествия.

Применение разработанного метода классификации свойства «безопасность-опасность» системы позволяет проводить ранжирование любой сложной технической системы по степени нарастания опасности.

Полученные аналитические зависимости позволяют находить количественную оценку безопасности и риска системы после формализации исходных данных в виде факторного параметрического базиса газовой коммуникационной системы.

На примере конкретной подсистемы вида «газораспределительные сети – негативные факторы – средства защиты» опробован новый способ факторного параметрического моделирования, а на его основе поставлена и решена задача оценки интегрального риска рассматриваемой системы.

Разработан программный продукт для определения класса безопасности системы, а также один из разделов программы для моделирования безопасности и оценки риска возникновения происшествий в сложных системах.

Использование результатов работы. Научные результаты, практические рекомендации и программные продукты использованы на предприятии «Аксайрайгаз» ОАО «Ростовоблгаз» при составлении паспорта безопасности и при расчете показателей безопасности и риска потенциально опасных элементов, для оценки существующих средств защиты. Теоретические результаты используются также в учебном процессе РАС ЮРГУЭС в курсах дисциплин «Экология», «Экологический менеджмент в туризме», «Безопасность жизнедеятельности», в исследовательской работе студентов по проблемам безопасности сложных технических систем, в дипломном проектировании по задачам оценки и обосновании безопасности сложных технических систем. Применение результатов диссертационной работы подтверждено соответствующими актами о внедрении.

Апробация работы. Отдельные законченные этапы работы докладывались на заседаниях Международной научной школы «Моделирование и анализ безопасности и риска в сложных системах» МА БР – 2003 (Санкт-Петербург, 2003), МА БР – 2007 (Санкт-Петербург, 2007); на VIII Международной научно-технической конференции по динамике технологических систем (Ростов-на-Дону, 2007), на 2-й Международной научной конференции «Современные проблемы радиоэлектроники» (Ростов-на-Дону, 2008), на 4-й ежегодной научной конференции аспирантов базовых кафедр ЮНЦ РАН (Ростов-на-Дону, 2008).

Результаты работы использованы в грантах РФФИ № 03-07-90084 «Методология частично упорядоченного моделирования и информационная технология нечеткой (возможностной) оценки риска уникальных систем», Ростов-на-Дону, РИС ЮРГУЭС, 2003; а также № 06-08-01259 «Мониторинг ресурса прочности конструкций на основе анализа деформационных образов с помощью наноразмерных сегнетоэлектрических датчиков динамической деформации», ЮНЦ РАН, 2007. Руководитель проектов – Есипов Ю.В.

Публикации. Основные научные результаты опубликованы в 8 научных статьях, в том числе в двух периодических научных изданиях, рекомендуемых для публикации ВАК, общим объемов 35 страниц.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, изложенных на 149 страницах, содержит 23 рисунка, 8 таблиц, библиографический список из 114 наименований, а также 11 страниц приложений и актов об использовании.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность выбранной проблемы, сформулированы цель и основные задачи работы.

В первой главе дан анализ вероятностной (И.А. Рябинин, А.С. Можаев) и возможностной (П. Прад, Д.А. Поспелов, В.Ф. Золотухин) методологий, применяемых в настоящее время для оценки риска объекта. Проведено сравнение данных методологий.

Раскрыто понятие нечеткой (возможностной) меры возникновения происшествия, приведены различные виды нечетких мер и их взаимосвязь. Возможностная мера определена как количественная мера реализации события, определяемая на основе теории нечетких множеств путем анализа нечетких условий возникновения данного события.

Во второй главе вводится в рассмотрение факторный параметрический базис (ФПБ) сложной технической системы и на его основе создается критерий классификации состояний безопасности и опасности системы по уровню нарастания опасности.

В § 2.1 показано, что все предпосылки происшествий в любой техногенной системе однозначно выражаются следующей лингвистической моделью: «воздействие – каналирование, ослабление или исключение видов факторов – восприимчивость действующих факторов потенциально опасных элементов (ПОЭ) – инициирование элементов – образование вторичных факторов – инициирование критического потенциально опасного элемента – действие его вторичных факторов на окружающую среду и (или) другие системы» (рисунок 1).

§ 2.2. Для анализа системы построен универсальный факторный параметрический базис

ФПБ = {L, K, T, M, V, F, R, SМ}, (1)

где L, K упорядоченные множества источников и приемников воздействий из числа потенциально опасных элементов объекта и факторы окружающей среды; T, M – универсальные множества видов факторов и их параметров соответственно; V – множество нечетких параметров воздействий, V e – нерегламентированные внешние воздействия; V i – вторичные факторы; F – множество нечетких функций ослабления воздействий в системе; R – множество нечетких параметров восприимчивости воздействий ПОЭ; SМ – сигнатура базиса, содержащая сигнатуры булевой алгебры, нечетких множеств, а также дополнительно введенные операции для установления множеств B и OB.

На основе ключевых множеств V, F, R вводятся множества, позволяющие выявлять и ранжировать предпосылки опасности: S – множество нечетких параметров факторов, непосредственно действующих на входы ПОЭ,
S = V*F, и В – множество нечетких пересечений параметров воздействия и восприимчивости, B = S R. Множество В является обобщенной параметрической моделью происшествий.

§ 2.3. Вводятся булевы подмножества OV, OF, OR и OB соответствующих множеств. Их элементами являются булевы переменные, которые принимаются равными единице, если больше нуля соответствующие им элементы нечетких множеств V, F, R, S и B.

В работе дана геометрическая интерпретация факторного параметрического базиса, согласно которой полный ФПБ можно представить в виде гиперкуба, основанного на решетке OT OM OL OK (рисунок 2). Множество ненулевых узлов решетки образуют опорный базис конкретной системы. При этом в каждом узле решетки создается свое собственное множество пространственно-временных зависимостей, описывающих параметры воздействия и восприимчивости.

Рисунок 2 – Геометрическая интерпретация ФПБ

§ 2.4. На основе моделей активного отказа и происшествия в данной работе сформулированы частные принципы моделирования опасности в техногенной системе.

§ 2.5. Вводится классификация свойства «безопасность – опасность» системы для ранжирования опасности на основе построенного производного факторного параметрического базиса системы (таблица 1).

Таблица 1. Критерии идентификации классов безопасности системы



Pages:   || 2 | 3 |
 

Похожие работы:







 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.