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.
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.
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.
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.
На данном этапе формируется перечень факторов влияния, характерных для рассматриваемого проекта, а также их сочетание и критичность с учетом результатов инженерных изысканий.
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.
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:
В качестве критериев выбора мероприятий приняты:
Описание результатов выполнения каждого этапа представлены на рис. 2.
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.
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:
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 осуществляется по следующим этапам:
При описании факторов влияния выявились характерные особенности, а именно:
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.
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:
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.