Обеспечение надежности и безопасности опасных производственных объектов

Большинство современных проектов капитального строительства и реконструкции объектов осуществляется в условиях, не предусмотренных в нормативных документах. Это обуславливает необходимость расширения подходов к анализу вероятных опасностей, оценки риска возникновения и развития аварийных ситуаций, а также к процессам планирования и внедрения мероприятий по надежности и безопасности.

Официальные статистические данные по аварийности на опасных производственных объектах содержатся в ежегодных отчетах Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору (Ростехнадзор). В целом, согласно анализу данных отчета [1], аварийность на объектах сохраняется, что оставляет актуальным вопрос эффективного планирования мероприятий, направленных на предотвращение и своевременное обнаружение вероятных аварийных ситуаций, а также локализацию последствий таких аварий. 

Факторы, провоцирующие аварийность

На основании информации об основных причинах аварийности были определены факторы влияния, каждый из которых обладает набором параметров (предпосылок).

Рассматривая факторы влияния, провоцирующие аварийность на опасных производственных объектах, как определяющие уровень риска, можно не только спрогнозировать риск аварии, используя различные подходы к моделированию, но также оценить его приемлемость с точки зрения капитальных вложений в мероприятия по снижению влияния данных факторов.

Для эффективного управления риском возникновения и развития аварий на магистральных газопроводах предложена [2–7] и успешно применяется Методика поэтапного обеспечения безопасности магистральных газопроводов, представленная на рис. 1.

Рис. 1. Методика поэтапного обеспечения безопасности магистральных газопроводов

Этапы обеспечения безопасности магистральных газопроводов

Этап I. Анализ стадии реализации инвестиционного проекта

На данном этапе определяется "сигнальный" перечень мероприятий с учетом стадии осуществления проекта. Не все мероприятия возможно задействовать на этапах, следующих после проектирования. Стадия осуществления проекта задает границы применимых мероприятий, с учетом инвестиционной целесообразности их внедрения. 

Этап II. Анализ результатов инженерных изысканий

Анализ результатов инженерных изысканий подразумевает рассмотрение специфики реализуемого проекта в контексте действующих нормативных документов, регламентирующих проектирование и строительство объектов.

В результате осуществления этапа II выявляются ключевые показатели, способные оказать влияние на объект в процессе его строительства и эксплуатации (сейсмическая активность и высокая грозовая активность района строительства, низкая несущая способность грунтов и др.), а также наличие или отсутствие вблизи иных объектов инфраструктуры, зданий, сооружений. 

Этап III. Выявление факторов влияния, присущих конкретному проекту

На данном этапе формируется перечень факторов влияния, характерных для рассматриваемого проекта, а также их сочетание и критичность с учетом результатов инженерных изысканий. 

Этап IV. Анализ проектных решений

Анализ проектных решений осуществляется с целью определения их достаточности с учетом выявленных факторов влияния. Он имеет цикличный характер, то есть имеющиеся факторы влияния анализируются не комплексно, а последовательно, что обуславливает необходимость осуществления этапа в зависимости от количества имеющихся в проекте факторов. 

Этап V. Планирование дополнительных мероприятий, направленных на обеспечение безопасности

Выбор мероприятий осуществляется поэтапно: на каждом из этапов оператор обращается к классификатору [8], в котором в упорядоченном виде хранятся все возможные применимые мероприятия. При этом их выбор осуществляется с учетом:

1. Фактического положения объекта с точки зрения вероятного влияния на людей и объекты, что определяется существующими подходами к анализу риска.
2. Разумности предлагаемых решений (предлагаемые мероприятия формируются с учетом их целесообразности в зависимости от стадии реализации проекта).
3. Необходимости взаимосвязи мероприятий и их взаимодополнения.

В качестве критериев выбора мероприятий приняты:

• преимущество технических мероприятий перед организационными;
• преимущество предупреждения аварии перед ее локализацией;
• преимущество направленности мероприятий непосредственно на конструкцию здания/сооружения;
• выбор актуальных мероприятий, исходя из необходимости предотвращения каждого вероятного события, способного спровоцировать возникновение и/или развитие аварийной ситуации, что обеспечивает достаточность предлагаемого набора мероприятий.

Описание результатов выполнения каждого этапа представлены на рис. 2.

Рис. 2. Результаты выполнения этапов, предусмотренных Методикой поэтапного обеспечения безопасности 

Применительно к магистральным газопроводам описанный выше подход нашел отражение в разработанных и зарегистрированных базе данных [8] и программе для ЭВМ [9]. Предлагаемый подход был успешно апробирован и для других объектов различных отраслей российской промышленности, среди которых объекты ведения горных работ, сооружения в составе газораспределительных систем, автомобильные и железные дороги, объекты обустройства месторождений нефти и газа, нефтеперерабатывающие заводы, сооружения ТЭС и др. 

Искусственный интеллект и машинное обучение для принятия аналитических решений

Учитывая большие массивы данных, обработка которых предусмотрена при выполнении указанных выше этапов, были применены технологии искусственного интеллекта и машинного обучения для построения сложных логических операций и принятия аналитических решений. Использование данных технологий обеспечивает повышение обоснованности принимаемых решений на этапах планирования и внедрения мероприятий по обеспечению безопасности объектов, а также оценки эффективности таких решений.

Опыт применения искусственного интеллекта для целей планирования и внедрения мероприятий продемонстрировал его эффективность с учетом стадии осуществления проектов и наличия факторов влияния, провоцирующих возникновение и развитие аварийных ситуаций.

Следует отметить, что базы данных по различным объектам, безусловно, различаются по следующим показателям:

• классификационные признаки мероприятий;
• база прецедентов;
• база данных нормативных требований и др.

Гарантией эффективного управления риском является наличие исчерпывающей информации не только о конкретных факторах влияния, провоцирующих аварийность, необходим также анализ параметров (предпосылок) этих факторов. При этом важно не только предупреждение аварии, но и своевременное ее обнаружение, локализация и ликвидация последствий с целью снижения негативного влияния на природную и социальную среду.

Выявление факторов влияния не является одномоментным процессом, каждый из них обладает набором определенных показателей и характеристик. Описание показателей и характеристик факторов влияния приводится с целью дальнейшего определения комплекса мероприятий, направленных на их компенсацию. 

Выявление факторов влияния

Выявление факторов влияния осуществляется по следующим этапам:

1. Анализ основных причин возникновения аварий на опасных производственных объектах.
2. Определение факторов, приводящих к реализации той или иной причины.
3. Определение параметров, описывающих факторы влияния.
4. Определение характеристик параметров.
5. Оценка критичности факторов влияния.

При описании факторов влияния выявились характерные особенности, а именно:

• распределение факторов влияния не всегда равномерно;
• реализация аварийной ситуации может быть растянута во времени по причине того, что фактор, обуславливающий аварию, проявит себя не сразу;
• возникновение аварии возможно как под влиянием единичного фактора, так и их совокупности;
• некоторые факторы имеют набор описывающих их параметров;
• для описания различных по природе факторов может применяться один параметр.

Рассмотрим подробнее названные выше особенности.

Неравномерность распределения факторов влияния выражается в следующем: на сооружение может оказывать влияние и спровоцировать аварию совокупность всех факторов влияния. При этом на соседнем сооружении может наблюдаться полное отсутствие факторов влияния или меньшее их количество.

Возможность своевременного обнаружения фактора и снижения его влияния на сооружение в значительной степени определяет степень его критичности. Так, например, качественно проведенные инженерно-геологические изыскания позволяют принять оптимальные решения для предупреждения аварии из-за воздействия стихийных явлений природного характера. Аварии по таким причинам, как применение некачественных материалов, брак СМР, износ оборудования и материалов, можно предупредить, например, усилением контроля поставки материалов, проведением качественной диагностики с целью своевременного выявления дефектов. Вместе с тем определение скорости развития дефектов применяемых материалов вследствие влияния коррозии или незначительных механических повреждений (рисок, царапин, задиров и др.) зачастую проводится несвоевременно.

Возникновение аварии не всегда обусловлено совокупностью эксплуатационных факторов, описывающих ту или иную причину. Степень влияния единичного фактора может оказаться более критичной, чем их совокупность.

Некоторые факторы влияния описываются набором параметров, позволяющим определить своевременные актуальные меры по безопасной эксплуатации сооружений. Анализ литературных источников позволил выявить ключевые параметры факторов влияния. 

Применение искусственного интеллекта

Предупреждение аварии обеспечивается своевременным внедрением дополнительных мер, выбираемых с учетом наличия совокупности факторов влияния, область множества которой значительна и требует детального анализа. В этой связи для обеспечения непрерывной актуализации оценки безопасности сооружений на каждом из этапов осуществления инвестиционных проектов целесообразно применение искусственного интеллекта.

Определяющими целями применения искусственного интеллекта при планировании и внедрении технических и технологических решений по обеспечению безопасности объектов капитального строительства являются:

1. Совершенствование системы принятия решений в части обеспечения безопасности объектов с учетом наличия факторов влияния, специфики этих факторов и их сочетаний.
2. Всесторонний учет факторов влияния при прогнозировании риска возникновения и развития аварий, а также условий строительства и дальнейшей эксплуатации объектов капитального строительства.
3. Сбор, хранение и пополнение знаний в части обеспечения безопасности объектов капитального строительства, получаемых при осуществлении проектов их строительства и реконструкции.
4. Оптимальный учет получаемых знаний в смежных проектах.

В настоящее время осуществляется подготовка дополнительных структурных элементов, пополнение и актуализация которых учитывает необходимость обеспечения объективности и использования открытых достоверных данных и соблюдения конфиденциальности информации, предусмотренных стратегиями в области регулирования промышленных данных в Российской Федерации. 

Список литературы

1. Годовой отчет о деятельности Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору в 2020 году. Режим доступа: http://www.gosnadzor.ru/public/annual_reports/ (дата обращения: 20.01.2021).
2. Ревазов А.М., Алекперова С.Т. Система поэтапного обеспечения безопасности магистральных трубопроводов на всех стадиях реализации инвестиционных проектов // Бурение и нефть. 2016. № 3. С. 39–42.
3. Ревазов А.М., Алекперова С.Т. Аспекты практического применения Системы поэтапного обеспечения безопасности магистральных трубопроводов // Трубопроводный транспорт: теория и практика. 2016. № 4 (56). С. 10–13.
4. Ревазов А.М., Алекперова С.Т. Применение Системы поэтапного обеспечения безопасности магистральных трубопроводов на этапах реализации жизненного цикла проекта // Трубопроводный транспорт: теория и практика. 2017. № 4 (62). С. 43–47.
5. Ревазов А.М., Алекперова С.Т Безопасность МГП // Деловой журнал Neftegaz.RU. 2017. № 12. С. 42–47.
6. Алекперова С.Т., Ревазов А.М. Разработка и реализация системы поэтапного обеспечения безопасности магистральных газопроводов // Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе. Экологическая и промышленная безопасность. 2018. № 3. С. 12–15.
7. Ревазов А.М., Алекперова С.Т. Планирование мероприятий по обеспечению безопасности магистральных трубопроводов // Газовая промышленность. 2018. № 12 (778). С. 20–26.
8. Алекперова С.Т. Систематизация результатов классификации мероприятий, направленных на обеспечение безопасности магистральных трубопроводов. Свидетельство о государственной регистрации базы данных № 2017621123 от 29.09.2017. Федеральная служба по интеллектуальной собственности (Роспатент).
9. Алекперова С.Т. Интеллектуальная система поэтапного планирования мероприятий, обеспечивающих безопасность магистральных трубопроводов. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2018611235 от 26.01.2018. Федеральная служба по интеллектуальной собственности (Роспатент).