Системный анализ и моделирование процессов в техносфере

Таким образом, информация есть свойство материи, состоящее в том, что в результате взаимодействия объектов между их состояниями устанавливается определенное соответствие.

Поскольку сигналы служат для переноса информации в пространстве и времени, то для их образования могут использоваться только объекты, состояния которых достаточно устойчивы по отношению к течению времени или к изменению положения в пространстве. Сигналы делятся на два типа:

статические сигналы. К ним относятся сигналы, являющиеся стабильными состояниями физических объектов (например, книга, фотография, магнитофонная запись, состояние памяти ЭВМ и т. д.);

динамические сигналы. К этому типу относятся сигналы, в качестве которых используются динамические состояния силовых полей. Такие поля характеризуются тем, что изменение их состояния не может быть локализовано в (неизолированной) части поля и приводит к распространению возмущения. Примерами таких сигналов могут служить, световые сигналы и радиосигналы. Динамические сигналы используются преимущественно для передачи, а статические - для хранения информации. Сигналы играют в системах особую, очень важную роль. Потоки информации, переносимые сигналами, организуют функционирование системы, управляют ею.

14. Понятие неопределенности. Энтропия и ее свойства. Количество информации

Информация и энтропия. Энтропия характеризует недостающую информацию. В изучение любых систем вводится человеческий фактор, что приводит к неточностям. Для измерения, определения этих неточностей и существует понятие неопределённости. Первым понятием теории информации является понятие неопределённости случайного объекта. Для количественной оценки этой неопределённости было введено понятие, называемое энтропией, т.е. энтропия - это количественная мера неопределённости.

Например, некоторое событие может произойти с вероятностью 0,99 и не произойти с вероятностью 0,01, а другое событие имеет вероятность соответственно 0,5 и 0,5. Очевидно, что в первом случае результатом опыта, эксперимента почти наверняка является наступление события, а во втором случае неопределённость так велика, что от прогноза следует воздержаться.

В качестве меры неопределённости в теории информации было введено понятие, называемое энтропией случайного объекта или системы. Если какой-либо объект А имеет состояние А1, …, Аn а вероятность каждого из этих состояний p1, …, pn, то энтропия этого события

Рассмотрим свойства этой энтропии:

1) Если вероятность наступления одного из n-событий = 1, то энтропия этого состояния = 0

2) Энтропия достигает своего небольшого значения в том случае, если вероятности равны между собой, т.е. , если:

3) Если объекты А и В независимы, то их энтропия равна сумме энтропий каждого объекта

.

4) Если объекты А и В зависимы, то энтропия их

т.е. при условии наступления события А.

5) Энтропия события энтропии события А при событии В т.е. информация об объекте В всегда уменьшает неопределённость события А, если А и В зависимы, и не изменяются, если события А и В независимы.

Вывод: свойства функционала Н возможно использовать в качестве меры неопределённости, причём следует отметить, что если пойти в обратном направлении, т.е. задать желаемые свойства меры неопределённости и искать обладающий указанными свойствами функционал, то условия 2 и 4 позволяют найти этот функционал, причём единственным образом.

Количество информации можно интерпретировать как изменение неопределённости в результате передачи сигналов. При этом полезный или отправляемый сигнал является последовательностью независимых символов с вероятностью , принимаемый сигнал является также набором символовтого же кодирования (алфавита), и если у нас отсутствует шум, воздействующий на эту передачу, то принимаемые и отправляемые сигналы , но поскольку при любой передаче у нас есть помехи, т.е. идёт искажение сигнала, то на приёмной, так и на передающей сторонах системы у нас появится неопределённость. На передающей стороне - априорная энтропия, а на приёмной стороне -апостприорная.

Чтобы оценить количество информации, которое было передано от одного объекта к другому, берётся разность априорной и апостприорной информации. И количество информации в этом случае - разница между энтропиями

Свойства количества информации:

1) Количество информации в случайном объекте Х относительно объекта Y равно количеству информации в Y относительно Х

2) Количество информации всегда неотрицательно

3) Для дискретных объектов Х справедливо равенство

Таким образом, количество информации требует единицы измерения, за единицу энтропии принимают неопределённость случайного объекта, у которого энтропия его равна 1

Для конкретизации берётся k = 2 и основание log m = 2 , тогда получается тождество

.

Решением этого тождества является частный случай

За единицу информации принята величина, называемая битом («БИТ»). Если мы берём за основание

log е ( ln ) (натуральный log ), то единица информации - «НИТ».

15. Системный анализ: определения, построение модели, постановка задачи исследования, решение поставленной математической задачи

Системный анализ - междисциплинарный курс, обобщающий методологию исследования сложных технических, природных и социальных систем. Применение ЭВМ как инструмента решения сложных задач позволило перейти от построения теоретических моделей систем к широкому их практическому применению. В связи с этим системный анализ - это совокупность методов, основанных на использовании ЭВМ и ориентированных на исследование сложных систем - технических, экономических, экологических и т.д.

В системном анализе выделяют три этапам, которые всегда присутствуют в исследовании сложных систем:

1) построение модели исследуемого объекта;

2) постановка задачи исследования;

3) решение поставленной математической задачи.

1.Построение модели (формализация изучаемой системы, процесса или явления) есть описание процесса на языке математики. Построение математической модели есть основа всего системного анализа, центральный этап исследования или проектирования любой системы. От качества модели зависит результат всего системного анализа. 2.Постановка задачи исследования На данном этапе формулируется цель анализа, которая является внешним фактором по отношению к системе. Таким образом, цель становится самостоятельным объектом исследования. Цель должна быть формализована. Задача системного анализа состоит в проведении необходимого анализа неопределённостей, ограничений и формулировании, в конечном счёте, некоторой оптимизационной задачи. 3.На третьем этап анализа используют в полной степени математические методы наряду с применением формальных эвристических (эвристика -- алгоритм решения задачи, не имеющий строгого обоснования, но, тем не менее, дающий приемлемое решение в большинстве практически значимых случаев) процедур, к которым обращаются в первую очередь в связи с недостатком априорной (предварительной) информации о процессах, происходящих в анализируемой системе.

16. Характеристика задач системного анализа

1.Задачи исследования системы взаимодействий анализируемых объектов с окружающей средой. Решение данной задачи предполагает:

- проведение границы между исследуемой системой и окружающей средой, предельную глубину влияния рассматриваемых взаимодействий;

- определение реальных ресурсов такого взаимодействия;

- рассмотрение взаимодействий исследуемой системы с системой более высокого уровня.

2.Задачи связаные с конструированием альтернатив развития системы во времени и в пространстве. Попытки создания новых возможностей конструирования оригинальных альтернатив решения, неожиданных стратегий, непривычных представлений и скрытых структур. Здесь можно выделить несколько важных направлений - таких, как разработка формального аппарата индуктивной логики, методов морфологического анализа и других структурно-синтаксических методов конструирования новых альтернатив, методов синтектики и организации группового взаимодействия при решении творческих задач, а также изучение основных парадигм поискового мышления.

3.Задачи конструирования множества имитационных моделей, описывающих влияние того или иного взаимодействия на поведение объекта исследования. Отметим, что в системных исследованиях не преследуется цель создания некоей супермодели. Речь идёт о разработке частных моделей, каждая из которых решает свои специфические вопросы.

4. Конструирование моделей принятия решений. На этапе выработки и принятия решений необходимо учитывать взаимодействие системы с её подсистемами, сочетать цели системы с целями подсистем, выделять глобальные и второстепенные цели. Исследования в этой области включают:

а) построение теории оценки эффективности принятых решений или сформированных планов и программ;

б) решение проблемы многокритериальности в оценках альтернатив решения или планирования;

в) исследования проблемы неопределённости, особенно связанной не с факторами статистического характера, а с неопределённостью экспертных суждений и преднамеренно создаваемой неопределённостью, связанной с упрощением представлений о поведении системы;

г) разработка проблемы агрегирования индивидуальных предпочтений на решениях, затрагивающих интересы нескольких сторон, которые влияют на поведение системы;

д) изучение специфических особенностей социально-экономических критериев эффективности;

е) создание методов проверки логической согласованности целевых структур и планов и установления необходимого баланса между предопределённостью программы действий и её подготовленностью к перестройке при поступлении новой информации.

17. Особенности задач системного анализа, процедуры

Начальным этапом любого системного исследования является изучение объекта проводимого системного анализа с последующей его формализацией. На этом этапе возникают задачи, в корне отличающие методологию системных исследований от методологии других дисциплин, а именно, в системном анализе решается двуединая задача. С одной стороны, необходимо формализовать объект системного исследования, с другой стороны, формализации подлежит процесс исследования системы, процесс постановки и решения проблемы. Например, при проектирования сложных систем проблема имеет два аспекта. Во-первых, требуется осуществить формализованное описание объекта проектирования. Причём на этом этапе решаются задачи формализованного описания как статической составляющей системы (в основном формализации подлежит её структурная организация), так и её поведение во времени (динамические аспекты, которые отражают её функционирование). Во-вторых, требуется формализовать процесс проектирования. Составными частями процесса проектирования являются методы формирования различных проектных решений, методы их инженерного анализа и методы принятия решений по выбору наилучших вариантов реализации системы.

В качестве особенности задач, в процедурах системного анализа занимает проблема оптимальности принимаемых решений. Развитие техники достигло такого уровня, при котором возможно создание не просто работоспособной конструкции, но и обеспечить наилучшие показатели по ряду характеристик, например, добиться максимального быстродействия, минимальных габаритов, стоимости и т.п. при сохранении всех остальных требований в заданных пределах.

При принятии решений не всегда удаётся полностью учесть предопределяющие их условия в виду неопределённости исходной информации. Неопределённость может представлять собой случайные величины или случайные функции (стохастическая неопределённость) статистические характеристики которых, определяются на основании анализа прошлого опыта функционирования объекта системных исследований.

Следующий вид неопределённости - неопределённость целей вследствие многокритериальности задач системного анализа характерных для крупных технических, хозяйственных, экономических проектов.

И, наконец, следует отметить такой вид неопределённости, как неопределённость, связанная с последующим влиянием результатов принятого решения на проблемную ситуацию. При принятии решения существуют различные рекомендации прогнозирования развития системы во времени. Один из таких подходов рекомендует прогнозировать некоторую «среднюю» динамику развития системы и принимать решения исходя из такой стратегии. Другой подход рекомендует при принятии решения исходить из возможности реализации самой неблагоприятной ситуации.

В качестве следующей особенности системного анализа является модель как средство системных исследований. Если при разработке модели используется язык математики, говорят о математических моделях. Построение математической модели является основой всего системного анализа. Однако, в системном анализе при отсутствии или недостатке исходной информации для определения параметров модели наряду с формализованными процедурами большое место занимают неформальные, эвристические методы исследования. Эвристика - это совокупность знаний, опыта, интеллекта, используемых для получения решений с помощью неформальных правил. Эвристические методы оказываются полезными и даже незаменимыми при исследованиях, имеющих нечисловую природу или отличающихся сложностью, неопределённостью, изменчивостью.

Основные процедуры системного анализа:

- изучение структуры системы, анализ её компонентов, выявление взаимосвязей между отдельными элементами;

- сбор данных о функционировании системы, исследование информационных потоков, наблюдения и эксперименты над анализируемой системой;

- построение моделей;

- проверка адекватности моделей, анализ неопределённости и чувствительности;

- исследование ресурсных возможностей;

- определение целей системного анализа;

- формирование критериев;

- генерирование альтернатив;

- реализация выбора и принятие решений;

- внедрение результатов анализа.

18. Цели системного анализа: формулирование проблемы, определение целей, генерирование альтернатив, внедрение результатов анализа

Формулирование проблемы является начальным пунктом определения целей системного анализа и представляет собой приблизительный рабочий вариант, так как система, для которой формулируется цель, не является изолированной, она связана с другими системами и входит как часть в состав некоторой надсистемы. Например, автоматизированная система управления отделом или цехом на предприятии является структурной единицей АСУ всего предприятия. Поэтому, формулируя проблему для рассматриваемой системы, необходимо учитывать, как решение данной проблемы отразится на системах, с которыми связана данная система. Неизбежно планируемые изменения затронут и подсистемы, входящие в состав данной системы, и надсистему, содержащую данную систему. Таким образом, к любой реальной проблеме следует относиться не как к отдельно взятой, а как к объекту из числа взаимосвязанных проблем.

При формулировании проблем системный аналитик должен следовать некоторым рекомендациям:

· за основу должно браться мнение заказчика, аналитик должен уяснить задачи, которые были поставлены перед руководителем, ограничения и обстоятельства, влияющие на поведение руководителя, противоречивые цели, между которыми он старается найти компромисс;

· необходимо тщательно ознакомиться с существующей иерархией управления, функциями различных групп, а также предыдущими исследованиями соответствующих вопросов, если таковые проводились;

· аналитик должен воздерживаться от высказывания своего предвзятого мнения о проблеме и от попыток втиснуть её в рамки своих прежних представлений ради того, чтобы использовать желательный для себя подход к её решению;

· аналитик не должен оставлять непроверенными утверждения и замечания руководителя.

Как уже отмечалось, проблему, сформулированную руководителем, необходимо, во-первых, расширять до комплекса проблем, согласованных с над- и подсистемами, и, во-вторых, согласовывать её со всеми заинтересованными лицами т.к. каждая из заинтересованных сторон имеет своё видение проблемы, отношение к ней. Поэтому, при формулировании комплекса проблем, необходимо учитывать, какие изменения и почему хочет внести та или другая сторона. Кроме того, проблему необходимо рассматривать всесторонне, в том числе и во временном, историческом плане. Требуется предвидеть, как сформулированные проблемы могут измениться с течением времени.

Определить цель системного анализа - это означает ответить на вопрос, что надо сделать для снятия проблемы. Сформулировать цель - значит указать направление, в котором следует двигаться, чтобы разрешить существующую проблему. Цель имеет активную роль в управлении. Цель - это желаемый результат развития системы. Таким образом, сформулированная цель системного анализа будет определять весь дальнейший комплекс работ. Следовательно, цели должны быть реалистичны. Представление о цели зависит от стадии познания объекта, и по мере развития представлений о нём цель может быть переформулирована. Изменение целей во времени может происходить не только по форме, но и по содержанию, вследствие изменения объективных условий и субъективных установок, влияющих на выбор целей. Сроки изменения представлений о целях, старения целей различны и зависят от уровня иерархии рассмотрения объекта. Цели более высоких уровней долговечнее. Динамичность целей должна учитываться в системном анализе. При формулировании цели нужно учитывать, что на цель оказывают влияние как внешние по отношению к системе факторы, так и внутренние. При этом внутренние факторы являются такими же объективно влияющими на процесс формирования цели факторами, как и внешние. Даже на самом верхнем уровне иерархии системы имеет место множественность целей. Анализируя проблему, необходимо учитывать цели всех заинтересованных сторон. Среди множества целей желательно попытаться найти или сформировать глобальную цель. Если этого сделать не удаётся, следует проранжировать цели в порядке их предпочтения в анализируемой системе. При формировании целей необходимым этапом работ является выявление системы ценностей, которой придерживается лицо, принимающее решение. Так, например, различают технократическую и гуманистическую системы ценностей. Согласно первой системе, природа провозглашается как источник неисчерпаемых ресурсов, человек-царь природы. Всем известен тезис: «Мы не можем ждать милостей от природы. Взять их у неё наша задача». Гуманистическая система ценностей говорит о том, что природные ресурсы ограничены, что человек должен жить в гармонии с природой и т.д. Практика развития человеческого общества показывает, что следование технократической системе ценностей приводит к пагубным последствиям. С другой стороны, полный отказ от технократических ценностей тоже не имеет оправдания. Необходимо не противопоставлять эти системы, а разумно дополнять их и формулировать цели развития системы с учётом обеих систем ценностей.

Генерирование альтернатив - создание множества возможных способов достижения сформулированной цели т. е. необходимо сгенерировать множество альтернатив, из которых затем будет осуществляться выбор наилучшего пути развития системы. Важность его заключается в том, что конечная цель системного анализа состоит в выборе наилучшей альтернативы а, трудность в обосновании этого выбора из заданного множества альтернатив. Генерирование альтернатив, т.е. идей о возможных способах достижения цели, является настоящим творческим процессом. Существует ряд рекомендаций о возможных подходах к выполнению рассматриваемой процедуры:

б) привлечение нескольких экспертов, имеющих разную подготовку и опыт;

в) увеличение числа альтернатив за счёт их комбинации, образования промежуточных вариантов между предложенными ранее;

г) модификация имеющейся альтернативы, т.е. формирование альтернатив, лишь частично отличающихся от известной;

д) включение альтернатив, противоположных предложенным, в том числе и «нулевой» альтернативы (не делать ничего, т.е. рассмотреть последствия развития событий без вмешательства системотехников);

е) интервьюирование заинтересованных лиц и более широкие анкетные опросы;

ж) включение в рассмотрение даже тех альтернатив, которые на первый взгляд кажутся надуманными;

з) генерирование альтернатив, рассчитанных на различные интервалы времени (долгосрочные, краткосрочные, экстренные):

и) на этапе предварительного анализа альтернатив применяют качественные методы сравнения альтернатив,

не прибегая к более точным количественным методам. Тем самым осуществляется грубое отсеивание.

Внедрение результатов анализа Окончательное суждение о правильности и полезности системного анализа можно сделать лишь на основании результатов его практического применения. Конечный результат будет зависеть не только от того, насколько совершенны и теоретически обоснованы методы, применяемые при проведении анализа, но и от того, насколько грамотно и качественно реализованы полученные рекомендации. Согласно классификации системы делятся на три типа: естественные, искусственные и социотехнические. В системах первого типа связи образованы и действуют природным образом. Примерами таких систем могут служить экологические, физические, химические, биологические и т.п. системы. В системах второго типа связи образованы в результате человеческой деятельности. Примерами могут служить всевозможные технические системы. В системах третьего типа, помимо природных связей, важную роль играют межличностные связи. Такие связи обусловлены не природными свойствами объектов, а культурными традициями, воспитанием участвующих в системе субъектов, их характером и прочими особенностями. Системный анализ применяется для исследования систем всех трёх типов. В каждой из них есть свои особенности, требующие учёта при организации работ по внедрению результатов. Наиболее велика доля слабоструктурированных проблем в

системах третьего типа. Следовательно, наиболее сложна практика внедрения результатов системных исследований в этих системах. При внедрении результатов системного анализа необходимо иметь в виду следующее обстоятельство. Работа осуществляется на клиента (заказчика), обладающего властью, достаточной для изменения системы теми способами, которые будут определены в результате системного анализа. В работе должны непосредственно участвовать все заинтересованные стороны. Заинтересованные стороны - это те, кто отвечает за решение проблемы, и те, кого эта проблема непосредственно касается. В результате внедрения системных исследований необходимо обеспечить улучшение работы организации заказчика с точки зрения хотя бы одной из заинтересованных сторон; при этом не допускаются ухудшения этой работы с точки зрения всех остальных участников проблемной ситуации.

19. Роль измерений в создании моделей систем: эксперимент и модель, дихотомическая шкала

При экспериментальных исследования изучаемой системы необходимо знать: как организовать и провести эксперимент, какую шкалу максимально допустимой силы можно выбрать для измерений, какие методы обработки (преобразования) применимы к исходным данным, каким образом в алгоритмах обработки учесть реальные особенности протоколов наблюдений.

Эксперимент и модель Отношение между экспериментом и моделью такое же, как между курицей и яйцом: они находятся в одном цикле, и нельзя определить, что было «в самом начале». Модель строится на основании некоторых фактов, полученных в результате наблюдений (пассивного эксперимента). Чтобы уточнить модель, вновь проводится эксперимент. Но постановка этого эксперимента зависит от той модели, которая

уточняется и т.д. Дихотомическая шкала. Дихотомическая шкала, которая позволяет отметить, относится ли данный объект к интересующей нас группе или нет. Дихотомическая шкала - шкала, содержащая только две категории. Пример такой шкалы: пол (мужской и женский).

20. Вероятностный анализ безопасности технических систем: формулировка основных задач ВАБ

вероятностный анализ безопасности (ВАБ) является одним из наиболее эффективных методов исследования и единственным инструментом комплексной оценки безопасности сложных технических систем объектов повышенной опасности, позволяющий получать качественные и количественные характеристики риска аварий на объектах. Основная задача На базе знаний о наиболее опасных факторах риска и реакции на них объекта выявлять особенности проекта и/или эксплуатации объекта, чтобы использовать эти знания для снижения риска нежелательных последствий, принятия компенсирующих мер на разных этапах жизненного цикла объекта. Результаты ВАБ являются базовой информацией об опасности объекта. Результаты вероятностных анализов безопасности обеспечивают формирование баз знаний для принятия решений. Становится возможным сравнивать («взвешивать») мероприятия, проводимые с целью повышения уровня безопасности, выбирать затем мероприятия, эффективно направленные на снижение риска, а также устанавливать очередность их реализации с целью оптимального расходования ресурсов на эти цели или ограничивать режимы эксплуатации объекта энергетики до внедрения компенсирующих мер. Очень часто становится очевидным, что значительное повышение безопасности может быть достигнуто малозатратными средствами, например, такими, как оптимизация эксплуатационных и противоаварийных регламентов и инструкций.

21. Вероятностный анализ безопасности технических систем: анализ исходных событий и аварийных последовательностей

Объектом анализа опасностей является система Ч-М-С(человек, машина, окружающая среда). Анализ опасностей позволяет определить источники опасностей, потенциальные аварии, последовательности развития событий, величину риска, величину последствий, пути предотвращения аварий и смягчения последствий. Методы расчёта вероятностей и статистический анализ являются составными частями количественного анализа опасностей. Предварительный анализ опасностей (ПАО), заключающийся в выявлении источника опасностей, определении системы или событий, которые могут вызывать опасные состояния, характеристике опасностей в соответствии с вызываемыми ими последствиями. Предварительный анализ опасностей осуществляют в следующем порядке:

- изучают технические характеристики объекта, системы, процесса, используемые энергетические источники, рабочие среды, материалы и устанавливают их повреждающие свойства;

- устанавливают нормативно-техническую документацию, действие которой распространяется на данный технический объект, систему, процесс;

- проверяют существующую техническую документацию на ее соответствие нормам и правилам безопасности;

- составляют перечень опасностей, в котором указывают идентифицированные источники опасностей, повреждающие факторы, потенциальные аварии, выявленные недостатки.

В целом ПАО представляет собой первую попытку выявить оборудование технической системы (в ее начальном варианте) и отдельные события, которые могут привести к возникновению опасностей. Этот анализ выполняется на начальном этапе разработки системы. Детальный анализ возможных событий обычно проводится с помощью дерева отказов, после того как система полностью определена.

Анализ последствий отказов (АПО) - качественный метод идентификации опасностей, основанный на системном подходе и имеющий характер прогноза. АПО является анализом индуктивного типа, с помощью которого систематически, на основе последовательного рассмотрения одного элемента за другим, анализируются все возможные виды отказов или аварийные ситуации и выявляются их результирующие воздействия на

систему. Отдельные аварийные ситуации и виды отказов элементов позволяют определить их воздействие на другие близлежащие элементы и систему в целом. АПО осуществляют в следующем порядке:

- техническую систему (объект) подразделяют на компоненты;

- для каждого компонента выявляют возможные отказы;

- изучают потенциальные аварии, которые могут вызвать отказы на исследуемом объекте;

- отказы ранжируют по опасностям и разрабатывают предупредительные меры.

Этим методом можно оценить опасный потенциал любого технического объекта. По результатам анализов отказов могут быть собраны данные о частоте отказов, необходимые для количественной оценки уровня

опасности рассматриваемого объекта.

22. Вероятностный анализ безопасности технических систем: анализ конечных состояний

Данный этап заключается в описании конечных состояний и анализе всех возможных видов ущербов в процессе событий. Данный этап предусматривает шаги: 1. Описание конечного состояния 2. Оценка последствий 3. Классификация и группировка.

Описание КС заключается в описании подробной характеристики каждого из отказов, представленных на дереве событий. Оценка последствий связана с анализом прямых и косвенных ущербов, которые могут наступать при данном исходе. КС могут иметь немедленный либо пролоббированный эффект. Если не выполняется какой-либо функции элементом объекта или персоналом может повлечь несколько видов ущерба, то конечное состояние связано с наибольшим ущербом. Классификация и группировка заключаются в сравнении величины эквивалентного ущерба для каждого исхода с величинами приемлемого и допустимого ущерба. Это позволяет разделить конечное состояние на несколько групп: 1. Аварийное состояние - эквивалентный ущерб превышает допустимый ущерб. 2. Неработоспособные опасные состояния - эквивалентный ущерб превышает приемлемый, но меньше допустимого ущерба. 3. Неработоспособное состояние - в этом случае эквивалентный ущерб не превышает приемлемого ущерба (эконом-ущерб). 4. Работоспособное состояние - эквивалентным ущербом пренебречь.

Значение приемлемого и допустимого ущерба является от уровня развития страны и выше качество жизни населения тем ниже значение приемлемого допустимого риска.

23. Вероятностный анализ безопасности технических систем: расчет риска

Через P{Ei} будем обозначать вероятность нежелательного события Ei.

Для полной группы событий

Для равновозможных событий (P{4Ei} = p, i = 1,2,…,n), образующих полную группу событий, вероятность равна

Противоположные события Ei и (-Ei) образуют полную группу, поэтому

P{E}=1? P{? E}

На практике пользуются формулой объективной вероятности

где n и nE - общее число случаев и число случаев, при которых наступает событие E.

24. Вероятностный анализ безопасности технических систем: анализ результатов расчета риска

Для решения задачи сравнения нескольких вариантов объекта (по вопросам безопасности) необходимо сопоставить значение риска объектов для которого значение риска является минимальным. Решение задачи выявления принципиальной достижимости безопасности связано сопоставлением вычисленного значения риска с критериальным значением риска.

25. фотохимический смог, прогноз условий образования, воздействие на людей и оборудование

ФХС связан с появлением задымления за счет разложения загрязнителей под воздействием солнечной радиации-ультрафиолетовых лучей. Главными загрязнителями и активными веществами, вызывающими негативное воздействие, являются озон, азотная кислота, угарный газ и некоторые органические вещества, например перекись ацетилнитрата. Фотохимический смог возникает в результате воздействия солнечных лучей на загрязнения воздуха транспортными средствами (автомобили) и промышленными отходами. Интенсивный смог вызывает удушье, приступы бронхиальной астмы, аллергические заболевания, нарушает работу органов зрения, вызывает повреждение растительности, различных зданий и сооружений.

26. Процессы самоочищения водоемов. (Оценка загрязнения и показатели качества воды, процессы самоочищения)

Самоочищение водоемов обусловливается рядом факторов. Условно их можно разделить на физические, химические и биологические. Физические факторы. Самоочищение речной воды происходит в результате разбавления ее чистой водой и свежими притоками. В связи с этим снижается концентрация органических веществ в воде, создаются неблагоприятные условия для размножения микробов. Оседание в воде нерастворимых органических и неорганических частиц, а вместе с ними и бактерий, губительное действие ультрафиолетовых лучей на микроорганизмы способствуют самоочищению водоема. Химические факторы. Бактериостатическое и бактерицидное действие на микроорганизмы оказывают соли серебра, меди, галогенов (иод, бром и др.), NaCl, растворенные в воде, рН, а также окисление органических и неорганических веществ в водоеме. Биологические факторы. Огромная роль в самоочищении водоемов принадлежит биологическим факторам, действие которых обусловлено сложными взаимоотношениями гидробионтов. Гидробионты-- растительные и животные организмы, приспособленные к жизни в водной среде. К ним относятся микробы, зеленые водоросли, простейшие, бактериофаги и др. Взаимоотношения водных обитателей могут складываться в виде симбиоза или антагонизма. В конечном результате эти взаимовлияния приводят к самоочищению водоема. Загрязнение водоемов сточными водами, отходами промышленных предприятий обусловливает усиленное размножение сапрофитных микробов, которые расщепляют сложные органические соединения до простых минеральных (СО2, МН_з) и делают их доступными для питания автотрофных организмов (нитрифицирующих, серо- и железобактерий, водорослей). Основная роль в удалении из водоемов растворимых веществ принадлежит микробам.Зеленые водоросли и некоторые бактерии -- обитатели рек, озер, морей -- вырабатывают антибиотические вещества, губительно действующие на попавших в водоемы микробов, среди которых могут быть возбудители инфекционных болезней человека или животных. Морская вода обладает вирулицидным действием на энтеро-вирусы. Отдельные виды морских бактерий обладают антагонистическими свойствами по отношению к стафилококку, кишечной палочке.Простейшие поглощают из водоемов коллоиды, взвеси и микробов, в том числе и патогенных. Одна инфузория за 1 ч переваривает до 30000 микробов. Погибшие простейшие и водоросли в свою очередь служат пищей для сапрофитных бактерий.

Бактериофаги вызывают лизис (растворение) гомологичных бактерий (например, дизентерийный фаглизирует дизентерийную бактерию; сибиреязвенный фаг -- возбудителя сибирской язвы и т. д.) и способствуют очищению водоемов от патогенных микробов. Бактериофагов обычно обнаруживают в загрязненной речной и морской воде вблизи населенных пунктов.Механизм антимикробного действия перечисленных гидробионтов неодинаков: от прямого поглощения бактерий до их лизиса или выделения в водоем антибиотических веществ.В самоочищении водоема участвуют все гидробионты, тем не менее основная роль принадлежит водной микрофлоре, количественный и качественный состав которой меняется в зависимости от содержания в воде органических веществ.Таким образом, наличие определенного количественного и качественного состава микроорганизмов в различных зонах санпробности характеризует активность процесса самоочищения водоема.

Показатели качества воды

Природные воды отличаются разнообразием примесей, количество и состав которых зависит от условий формирования водного источника и состояния его охраны.Различают физические, химические, и микробиологические свойства воды. Физические свойства Температура Прозрачность Мутность Цветность

Содержание взвешенных частиц Запах Вкус

Температура воды. Наиболее стабильную температуру имеют воды подземных источников. Как правило 5-10°С. Температура воды в водоемах зависит от времени года, климата, условий питания, сброса сточных вод и других факторов. Взвешенные вещества. Представляют собой частицы размерами от 100мкм до 1мм. Основной их особенностью является способность выделяться из воды под действием силы тяжести (осаждаться). Взвеси задерживаются при фильтровании воды через бумажные фильтры. О количестве взвеси в воде судят по увеличению массы фильтра. Точное количественное определения взвешенных веществ весовым способом отнимает много времени, поэтому при проведении экспресс- анализов о содержании взвешенных веществ судят по прозрачности и мутности воды. Прозрачность. Характеризуется максимальной высотой столба воды, через которую виден крест с толщиной линии 1мм или определенного размера шрифт. Прозрачность выражают в сантиметрах "по шрифту" или "по кресту". Мутность. Определяют в лабораторных условиях мутномером, нефелометром-калориметром или фотометрическим путем. Выражается в (мг/л). В отличии от подземных, вода поверхностных источников отличается большим разнообразием взвешенных и коллоидных частиц как по качественному, так и по количественному составу. Свойства взвеси зависят от условий питания, скорости течения и степени размываемости берегов. В зависимости от количества взвешенных частиц, воды поверхностных источников подразделяются на маломутные- до 50мг/л, средней мутности - от 50 до 250 мг/л, мутные - от250 до 2500 мг/л, высокомутные - более 2500 мг/л. Цветность воды. Чистые природные воды обычно бесцветны или имеют голубоватый оттенок. Вода, загрязненная органическими веществами в результате вымывания из почв и торфиников, приобретает желтый или коричневый цвет. Эти органические вещества принято объединять под общим названием гумусовые. Окраску природным водам придают в основном органические коллоидные соединения. Цветность вод подземных источников зависит от содержания закисного железа, соединений серы, марганца и других элементов. Иногда вода приобретает несвойственный ей цвет из-за сброса в водоем неочищенных сточных вод. Цветность измеряют в градусах платиново-кобальтовой шкалы путем сравнения цвета исследуемой воды с эталонными растворами. Природные воды по цветности подразделяются на малоцветные с цветностью до 35 град и цветные - более 35 град. Привкусы и запахи воды. Органолептические свойства воды поверхностных источников имеют главным образом биологическое происхождение, как результат жизнедеятельности и отмирания водных растений, плесневелых грибов, пленочных бактерий, а также, как следствие, при "цветении" воды. Загрязнение водоемов бытовыми, промышленными сточными водами, содержащими ароматические углеводороды, спирты, фенолы, альдегиды и прочие органические вещества, ухудшают органолептические свойства воды. С запахом тесно связан и вкус воды. Как правило, вещества, изменяющие запах воды, придают ей вкус или привкус. Кислый вкус вызывается органическими кислотами: яблочной, щавелевой, муравьиной, винной и др. Сладкий и горький привкусы обусловливаются наличием в воде низкомолекулярных органических соединений. Наиболее распространенной причиной ухудшения органолептических свойств подземной воды является присутствие в ней повышенных концентраций сероводорода, железа, марганца, сульфатов и хлоридов. Например, при содержании железа более 1 мг/л вода приобретает затхлый запах и неприятный вкус.. Соленый вкус в большинстве случаев вызывается растворенными солями.

27. Критерии тяжести труда. Нормирование условий труда

Под тяжестью труда понимается степень совокупного воздействия всех факторов трудового процесса, санитарно-гигиенических, психофизиологических, эстетических условий и др. на работоспособность человека, его здоровье, жизнедеятельность и воспроизводство рабочей силы.

Физиологически обоснованная классификация различных видов труда по тяжести имеет важное значение для оптимизации условий труда, его адекватной оплаты, установления норм труда, разработки рациональных режимов труда и отдыха, реализации программ сокращения и ликвидации тяжелого ручного труда.

Смысл учета тяжести труда состоит в том, что огромное разнообразие видов труда, отличающихся величиной и структурой нагрузок, условиями производственной среды, обуславливает разную степень напряженности или загруженности тех или иных физиологических систем. Известно, что энергетическое напряжение преобладает при физическом труде, информационное - при умственном. На практике возможны разнообразные сочетания этих нагрузок. Изменения в отдельных физиологических системах (пульс, расход энергии, скорость физической реакции и др.) можно назвать частными критериями тяжести труда . С другой стороны, различия в технико-организационном уровне производства обуславливают своеобразное сочетание факторов производственной среды. Примерно одинаковые сдвиги в организме работающего могут иметь самые различные причины. В одних случаях это крайне неблагоприятные условия труда, в других - чрезмерная физическая нагрузка, в третьих - высокий темп работы, в четвертых - нервно-эмоциональное напряжение и т.п.

Для указания причин, изменяющих состояние работника, широко применяются следующие понятия:

Тяжелая работа - работа, требующая большой мышечной работы. Горячая работа - работа в помещениях с высокой температурой воздуха. Вредная работа - работа в помещениях с воздухом, содержащим вредные примеси. Опасная работа - работа, связанная с риском производственной травмы или профессионального отравления. В этих условиях общая реакция организма на нагрузку (степень его функционального напряжения) становится интегральным критерием тяжести труда . Причем нужно учитывать два варианта реакции:

1) непосредственная реакция организма в процессе работы - производственное утомление;

2) отдаленная реакция - улучшение или ухудшение здоровья, развитие профессиональных или профессионально-обусловленных заболеваний.

Нормирование труда Легкие физические работы (категория 1)- виды деятельности с расходом энергии не более 150 ккал./ч (174 Вт) Средней тяжести физические работы (категория 2)- виды деятельности с расходом энергии в пределах 151-250 ккал./ч (175-290 Вт) Тяжелые физические работы (категории 3)- виды деятельности с расходом энергии более 250 ккал/ч (290 Вт)

Нормирование условий труда определено Трудовым кодексом РФ Глава 22 Нормирование труда. Статья 163. Обеспечение нормальных условий работы для выполнения норм выработки. К таким условиям относятся:

...