сложнейших автоматических машин, объединенных в единое целое систему, имеющую структуру, направленную на достижение определенных целей [1].

Технической системой называют упорядоченную совокупность элементов, которые находятся в определенных связях друг с другом и образуют целостность, единство.

Современная цивилизация столкнулась с грандиозной проблемой, заключающейся в том, что основа бытия общества – промышленность, сконцентрировав в себе колоссальные запасы энергии и новых материалов, стала угрожать жизни и здоровью людей, и даже окружающей среде [1].

Авария в условиях современной техносферы по своим масштабам и тяжести последствий стала сравнима с природными катастрофами и разрушительными последствиями военных действий с применением ядерного оружия. Как свидетельствуют статистические данные последние 20 лет 20-го века принесли 56% от наиболее крупных происшествий в промышленности и на транспорте. Считается, что ущерб от аварийности и травматизма достигает 10…15% от валового национального продукта промышленно развитых государств, а экологическое загрязнение окружающей природной среды и несовершенная техника безопасности являются причиной преждевременной смерти 20…30% мужчин и 10 …20% женщин. В 1995 году на территории РФ было зафиксировано около 1550 чрезвычайных ситуаций, из которых 1150 носили техногенный характер и 400 – природный. В них пострадало 18000 человек, погибло свыше 1800.

Сложившаяся кризисная ситуация в вопросах аварийности и травматизма объясняется не только низкой культурой безопасности и технологической недисциплинированностью персонала, но и конструктивным несовершенством используемого промышленного и транспортного оборудования.

В наибольшей степени аварийность свойственна угольной, горнорудной, химической, нефтегазовой и металлургической отраслям промышленности, транспорту. Проблема предупреждения происшествий приобретает особую актуальность в атомной энергетике, химической промышленности, при эксплуатации военной техники, где используется и обращается мощные источники энергии, высокотоксичные и агрессивные вещества.

Основными причинами крупных техногенных аварий являются:

- отказы технических систем из-за дефектов изготовления и нарушений режимов эксплуатации;

- ошибочные действия операторов технических систем;

- концентрации различных производств в промышленных зонах;

- высокий энергетический уровень технических систем;

- внешние негативные воздействия на объекты энергетики, транспорта и др.

Оценка и обеспечение надежности и безопасности технических систем - одна из важнейших проблем в современной технике и экономике.

Понятие опасности.

Опасность — следствие действия некоторых негативных ( вредных и опасных) факторов на определенный объект (предмет) воздействия. При несоответствии характеристик воздействующих факторов характеристикам объекта (предмета) воздействия и появляется феномен опасности.

Оценка опасности различных производственных объектов заключается в определении возникновения возможных чрезвычайных ситуаций, разрушительных воздействий пожаров и взрывов на эти объекты, а также воздействия опасных факторов пожаров и взрывов на людей. Оценка этих опасных воздействий на стадии проектирования объектов осуществляется на основе теории надежности и нормативных требований, разработанных с учетом наиболее опасных условий протекания чрезвычайных ситуаций и проявления их негативных факторов, утечек и проливов опасных химических веществ, пожаров и взрывов, т.е. с учетом аварийной ситуации.

 Процесс развития опасности:

 -нарушение технологического процесса, допустимых пределов эксплуатации, условий содержания и т. п.;

- накопление, образование поражающих факторов, приводящих к аварии технические системы;

- разрушение конструкции;

- выброс, образование поражающих факторов;

- воздействие (взаимодействие) поражающих факторов с объектом воздействия (с окружающей природной средой, человеком, объектами техносферы и пр.) ;

- реакция на поражающее воздействие.

Каждому такому событию можно приписать частный показатель в виде вероятности события:

- вероятность отказа технической системы;

- вероятность аварийного исхода;

- вероятность образования поражающих факторов;

- вероятность поражения объектов воздействия;

- вероятность вторичных поражающих факторов;

- вероятность воздействия; - вероятность поражения.

Пороговый уровень опасности – уровень опасности при котором организм человека способен компенсировать их негативное воздействие. Он заложен в ряд предельно допустимых значений — ПДУ (предельно допустимый уровень), ПДК (предельно допустимая концентрация) и др.

Пороговый уровень воздействия опасности существует и для технических систем, строительных конструкций, горнотехнических сооружений и т. д. Он характеризуется способностью элементов технических систем, строительных конструкций и т.д. сопротивляться до определенного предела и в течение определенного времени негативным (разрушающим) воздействиям или полезным (рабочим) нагрузкам, сохраняя при этом свои заданные функции. Этот уровень оценивается качественными и количественными характеристиками материала элементов или систем в целом, именуемыми показателями надежности.

Аксиомы потенциальной опасности технических систем Аксиома 1. Любая техническая система потенциально опасна.

Аксиома 2. Техногенные опасности существуют, если повседневные потоки вещества, энергии и информации в техносфере превышают пороговые значения.

Аксиома 3. Источниками техногенных опасностей являются элементы техносферы. (выбросы в атмосферу, стоки в гидросферу, поступление твердых веществ на земную поверхность, энергетические излучения и поля) сопровождается формированием вредных воздействий на человека, природную среду и элементы техносферы.

Аксиома 4. Техногенные опасности действуют в пространстве и во времени.

Аксиома 5. Техногенные опасности оказывают негативное воздействие на человека, природную среду и элементы техносферы одновременно.

Аксиома 6. Техногенные опасности ухудшают здоровье людей, приводят к травмам, материальным потерям и к деградации природной среды.

Элементы технических систем

Элементом технической системы является простейшая составная часть изделия, в задачах надёжности может состоять из многих деталей.

Например: улевыемочный комбайн, при установлении его собственной надёжности рассматривается как система, состоящая из отдельных элементов – механизмов, деталей и т. п., а при, а при изучении надёжности технической линии – как элемент.

Под упорядоченной совокупностью отдельных элементов понимают, множество элементов связанных между собой функционально и взаимодействующих таким образом, чтобы обеспечить выполнение некоторых заданных функций (достижение цели) при различных состояниях работоспособности [2].

Объект – техническое изделие определённого целевого назначения, рассматриваемое в периоды проектирования, производства, испытаний и эксплуатации. Объектами могут быть различные системы и их элементы, в частности: сооружения, установки, технические изделия, устройства, машины, аппараты, приборы и их части, агрегаты и отдельные детали.

Упорядоченность означает, что относительно окружающей среды система выступает и соответственно воспринимается как нечто функционально единое.

Признаком системы является структурированность, взаимосвязанность составляющих ее частей, подчиненность организации всей системы определенной цели (рис.1.1).

Обязательным компонентом любой системы являются составляющие элементы (подсистемы) и само понятие элемента условно и относительно, так как любой элемент, в свою очередь, всегда можно рассматривать как совокупность других элементов.

Поскольку все подсистемы и элементы, из которых состоит система, определенным образом взаиморасположены и взаимосвязаны, образуя данную систему, можно говорить о структуре системы.

Структура системы - это то, что остается неизменным в системе при не изменении ее состояния, при реализации различных форм поведения, при совершении системой операций и т.п.

 Любая система имеет, как правило, иерархическую структуру, т.е. может быть представлена в виде совокупности подсистем разного уровня, расположенных в порядке постепенности. При анализе тех или иных конкретных систем достаточным оказывается выделение некоторого определенного числа ступеней иерархии.

 Системы функционируют в пространстве и времени. Процесс функционирования систем представляет собой изменение состояния системы, переход ее из одного состояния в другое. В соответствии с этим системы подразделяются на статические и динамические [2, 3]. Статическая система - это система с одним возможным состоянием. Динамическая система - система с множеством состояний, в которой с течением времени происходит переход от состояния в состояние.

Система может быть расчленена на иерархически связанные элементы, вступающие друг с другом во взаимодействие и выполняющие определенные функции при достижении системой заданных целей. В зависимости от степени влияния на функциональные характеристики системы ее элементы образуют первый, второй, третий и т. д. иерархические уровни.

В понятии связи между элементами технической системы отражено возникновение и сохранение структуры и свойств системы, а также особенностей её функционирования.

Под состоянием технической системы понимают совокупность важных свойств, которыми система обладает в определенный момент времени.

Если техническая система способна переходить из одного состояния в другое, то говорят, что она обладает поведением.

Под внешней средой понимают множество элементов, которые не входят в техническую систему, но изменение состояния которых влияет на ее поведение.

Понятие технической системы может применяться к отдельным узлам и механизмам (гироскоп, двигатель, система подачи топлива к двигателю), к машинам (станок, трактор, самолет, ракета), к системам машин (производственный участок, цех, машиностроительный завод, ремонтные станции машин).

Техническая система в целом и ее отдельные элементы характеризуются набором параметров, отражающих их состояние [4, 5].

Параметры, от которых зависит выполнение технической системой функций в соответствии с ее служебным назначением, а так- же взаимодействие (соединение) системы с элементами внешней среды, называются выходными параметрами. Параметры элементов системы, образующие белее низкий иерархический уровень и влияющие на выходные параметры называются входными параметрами.

К показателям технических систем относятся:

- надёжность (безотказность, долговечность, ремонтопригодность) ;

- эргономические показатели - определяют систему взаимодействия «человек-машина» и характеризуют комплекс гигиенических, антропометрических, физиологических и психологических свойств, которые проявляются в процессах взаимодействия системы «человек-машина»;

- гигиенические показатели используются при определении взаимодействия человека с технической системой (показатели освещенности, температуры, влажности, магнитного и электрического полей, запыленности, излучения, токсичности, шума, вибрации, перегрузок и т. д.) ;

- физиологические и психофизиологические показатели используются при определении соответствия системы физиологическим свойствам человека и особенностям функционирования его органов чувств. Эти показатели характеризуют соответствие системы возможностям человека воспринимать и перерабатывать информацию, соответствие системы закрепленным и вновь приобретенным навыкам человека;

- экологические показатели определяют уровень вредных воздействий на окружающую среду при эксплуатации, производстве, потреблении и транспортировании продукции (содержание вредных компонентов, выбрасываемых в окружающую среду, вероятность выбросов вредных компонентов - газов, жидкостей, различных излучений и т. д.) ;

- экономические показатели характеризуют объем затрат на обеспечение допустимого уровня безопасности.

Лекция 2