Обоснование оптимальных значений количественных показателей безопасности

Содержание

 

Введение………………………………………………………………………………...4

1  Описание и анализ человеко-машинной системы…………………………….…...5

1.1    Описание технологического процесса………………………………………....5

1.2    Структурная схема технологического процесса ………………………….......5

1.3     Анализ технологического процесса на основе его структурной схемы…..…6

2  Моделирование опасных процессов, качественный и количественный анализ модели………………………………………………………………………………..…7

2.1    Выбор модели опасных процессов…………………………………………..…7

2.2    Определение исходных параметров модели………………………………..…7

2.3    Имитационное моделирование …………..…………..………………………...8

3  Обоснование оптимальных значений количественных показателей  безопасности………………………………………………………………………………………10

3.1     Оптимизация модели………………………………………………………...…10

3.2     Затраты на обеспечение безопасности………………………………………..11

Заключение…………………………………………………………………………....13

Список используемой литературы…………………………………………………..14

Приложение А. Диаграмма причинно-следственных связей – дерева происшествия………………………………………………….……………………………….….15

Приложение Б. Вариации вероятностей исходных предпосылок…………….......16

Приложение В. План участка……………………………………………………….17

Приложение Г.  Клапан предохранительный……………………………………….18

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Обеспечение безопасности жизнедеятельности людей является составной частью и непременным условием успешного претворения в жизнь программы социального и экономического развития человеческого общества.

Ошибки, допущенные при неправильной эксплуатации оборудования, способны вывести из строя и стать причиной возникновения опасностей антропогенно-социального характера. Поэтому необходимо как можно быстрее выявить опасности, которые, по своей сути, будут являться возможным происшествием или головным событием диаграммы причинно-следственных связей.

Целью данной работы является исследование и совершенствование безопасности технологического процесса прессования. В работе ставятся следующие задачи:

   -описать технологический процесс прессования;

  -составить структурную схему технологического процесса;

  -провести анализ технологического  процесса на основе его структурной  схемы;

-выполнить моделирование опасных  процессов при проведении данного  технологического процесса;

  -определить исходные параметры  модели на основе справочных данных;

  -провести качественный и количественный анализ модели на основании исходных параметров, выполнить расчет вероятности возникновения происшествия;

      -определить наиболее эффективных (экономически менее затратных) способов и мероприятий по повышению безопасности человеко-машинной системы;

      -сделать выводы  по результатам проделанной работы.

 

 

 

 

 

 

1. Описание и анализ человеко-машинной системы

 

1.1 Описание технологического процесса

 

Под прессованием понимают метод формообразования как наружных, так и внутренних поверхностей в сплошном материале заготовки, с помощью пуансона и матрицы. Основными технологическими способами прессования является рубка, правка, ковка, проделывание отверстий.

Объектом исследования является технологический процесс изготовления колуна. Колун – это разновидность топора, лезвие которого имеет форму клина с большим углом, и служащий исключительно для колки дров. Имея большой вес и насаженный на длинную рукоять, колун при замахе набирает много кинетической энергии, достаточной для колки больших и массивных пеньков и бревен. Острую часть колуна называют лезвием, а тупую и широкую – обухом. Процесс изготовления включает в себя следующие операции:

-  на первом этапе необходимо  установить в гнездо штамп  и протащить всад пуансоном;

        -  после  этого необходимо обжать торцы  обуха;

        -  после  этих операций проводят обжимку  щёк обуха и калибровку всада.

 

1.2 Структурная схема технологического процесса

 

В соответствии с описанием технологического процесса составим его               структурную схему. Она будет иметь вид, показанный на рисунке 1.

 

 

 

       Рисунок 1 – Структурная схема технологического процесса

       

1.3 Анализ технологического процесса на основе его структурной схемы

 

Проведем анализ технологического процесса прессования на основе ее структурной схемы с целью определения возможных опасностей, которые могут стать исходными предпосылками для возникновения происшествий.

В качестве ожидаемого происшествия будем рассматривать поломку пресса и травму рабочего.

Предполагаемые опасности выявляются по трем базовым классам:

     -природно-экологические, вызванные вредным воздействием на людей стихийных бедствий или антропогенным нарушением естественных биогеохимических цикловмиграции вещества;

     -техногенно-производственные, связанные с возможностью нежелательных выбросов энергии, накопленной в созданных человеком технологических объектах;

    -антропогенно-социальные, обусловленные умышленным сокрытием или искажением информации, а также спецификой ее восприятия людьми.

На основании проведения анализа при проведении технологического процесса прессования нами были выявлены следующие производственные опасности:

       -  заклинивание  поршня;

       -  отказ предохранительных  устройств;

       -  отказ клапона;

       -  отказ регулятора  давления;

       -  отказ крепления  матрицы;

       -  отказ крепления  пуансона;

       -  вылет окалины из рабочей зоны;

       -  не применение спецодежды.

2. Моделирование опасных процессов, качественный и количественный     анализ модели

 

2.1. Выбор модели опасных процессов

 

     В качестве модели опасных процессов выберем дерево происшествий. Дерево происшествий представляет собой граф с ветвящейся структурой, дополненный логическими условиями. Оно обладает следующими достоинствами:

     -простота построения;

     -возможность выявления причинно-следственных связей;

     -легкость преобразования полученных моделей;

     -наглядность реакции изменения структуры при изменении причинно следственных связей;

     -возможность качественного анализа исследуемых процессов;

     -легкость формализации и алгоритмизации;

     -приспособленность для машинной обработки.

С учетом анализа технологического процесса дерево происшествий в нашем случае будет иметь вид, показанный в приложении А.

 

2.2. Определение исходных параметров  модели

 

Используя справочные данные определяем  исходные параметры модели.

  Таблица № 1 –  Вероятности предпосылок

Обозначение     вероятности (интенсивности)	Вероятность (интенсивность) события	Значение       вероятности (интенсивности)
P1	Заклинивание поршня
P2	Отказ предохранительных устройств	0.2 • 10-6
P3	Отказ клапана	0.0012
P4	Отказ регулятора давления	0.00005
P5	Отказ крепления матрицы	6 • 10-3
P6	Отказ крепления пуансона	7 • 10-3
P7	Вылет окалины из рабочей зоны	6 • 10-3
P8	Неприменение спецодежды	0.25

 

Время, в течение которого осуществляется один технологический процесс, составляет 0.05 часа.

Учитывая вероятности предпосылок, определим вероятность наступления события

Qх = (Р(С)+Р(D) +Р(E) )*Р(В)

Р(С)=Р(Р1+Р2)=1-(1-Р1)*(1-Р2)= 1-(1-6*10-6)*(1-0,2*10-6)*=6,2*10-6

Р(D)=Р(Р3+Р4)=1-(1-Р3)*(1-Р4)=1-(1-0,0012)*(1-0,00005)=1,2*10-3

Р(E)=Р(Р5+Р6)=1-(1-Р5)*(1-Р6)=1-(1-6*10-3)*(1-7*10-3)=0,012958

Р(B)=Р(Р7+Р8)=1-(1-Р7)*(1-Р8)=1-(1-6*10-3)*(1-0,25)=0,2545

Qх = (6,2*10-6+1,2*10-3 +0,012958)* 0,998012=0,003617=3,6*10-3

Из полученных расчетов видно, что вероятность возникновения проишествия высокая.

 

2.3. Имитационное моделирование

 

Имитационное моделирование осуществляется путем вариаций вероятностей  исходных предпосылок, на основе которых осуществлялся количественный анализ модели и получено значение вероятности возникновения происшествия.

(P1+0,1 P1), P2, P3, …, Pi, …, Pn

Процесс имитационного моделирования  заключается в  n-кратном повторении процесса количественного анализа модели. В каждом из вариантов   вероятность одной из исходных предпосылок увеличивается на 10%.

(P1+0,1 P1), P2, P3, …, Pi, …, Pn,  в  результате получается значение DРх1. По такому принципу рассчитываем остальные значения предпосылок. Полученные значения подставляем в формулу

Qх = (Р(С)+Р(D) +Р(E) )*Р(В)

Сравним Q(x) и Qn(x)

∆Qn = 100 %( Qn(x) – Q(x))/ Q(x)

Результаты заносим в таблицу.

Затем отбираем наиболее критичные предпосылки, на основе которых и разрабатываются мероприятия для повышения безопасности рассматриваемого техпроцесса.

Таблица  №2 – Определение наиболее значимых предпосылок

Р i	исх. знач.Р	DРх	Qn(x)	%
1	6*10-6	6,6*10-6	0,003618	0,0276
2	0,2 * 10-6	0,22 * 10-6	0,003618	0,0276
3	0,0012	0,00132	0,003648	0,8571
4	0,00005	0,000055	0,003619	0,0553
5	6 * 10-3	0,0066	0,003768	4,1747
6	7 *10-3	0,0077	0,003794	4,8936
7	6 * 10-3	0,0066	0,003624	0,1935
8	0,25	0,275	0,003971	9,7871

 

Вариации вероятностей  исходных предпосылок см. в приложении Б.

 

 

 

 

 

 

 

3. Обоснование оптимальных значений  количественных показателей  безопасности

 

3.1 Оптимизация модели

 

В ходе имитационного моделирования были определены наиболее значимые для обеспечения безопасности предпосылки. Ими являются: P3 – отказ клапана, P5, Р6 – отказ крепления матрицы и пуансона, Р8 – неприменение спецодежды. Исходя из этого, можно предложить следующую программу повышения безопасности:

При отказе клапана моей рекомендацией будет введение дополнительного предохранительного клапана, который будет срабатывать также при повышенном давлении в ресивере. [Приложение Г] Для того чтобы знать, что оба клапана исправны, рекомендую установить на них световые индикаторы, т.е. вывести на пульт управления индикаторы,  отображающие информацию о состоянии клапанов: зелёный цвет - исправен, красный цвет – неисправен.

Р3*=Р3*Р3=0,0012*0,0012=0,00000144

При отказе крепления матрицы и пуансона предлагаю использовать динамический ключ для закрепления матрицы и пуансона. Динамический ключ будет закреплять рабочий инструмент равномерно и с определённым усилием.

Р5*=Р5*Р5=0,006*0,006=0,000036

Р6*=Р6*Р6=0,007*0,007=0,000049

А так же предлагаю повесить при входе на участок плакат с надписью « Работай только в спецодежде!», ежедневную проверку наличия спецодежды на работающим с соответствующей записью в журнале учета с подписью рабочего.

Р8*=Р8*Р8=0,25*0,25=0,0625

Эти меры реально снизят вероятность возникновения происшествия, чему свидетельствуют расчетные данные.

Q*(х) = (Р(С)+Р*(D) +Р*(E) ) * Р*(В)

Р(С)=6,2*10-6

Р*(D)=Р(Р3*+Р4)=1-(1-Р3*)*(1-Р4)=1-(1-0,00000144)*(1-0,00005)=0,000051

Р*(E)=Р(Р5*+Р6*)=1-(1-Р5*)*(1-Р6*)=1-(1-0,000036)*(1-0,000049)=0,000085

Р*(B)=Р(Р7+Р8*)=1-(1-Р7)*(1-Р8*)=1-(1-6*10-3)*(1-0,0625)=0,0681

Q*(х) = (6,2*10-6+0,000051 +0,000085)* 0,0681=0,000009683=9,6*10-6

Сравним Q(x) и Q*(x)

∆Q = 100 %(Q(x) – Q*(x))/ Q(x),

∆Q= 100% (3,6*10-3– 9,6*10-6)/ 3,6*10-3=97,32%

Вывод: вероятность возникновения происшествия снизилась до 97,32%.

 

3.2. Затраты на обеспечение безопасности

Величина ущерба:

                                Y = y1 + y2 + y3,                          

где y1 – стоимость основных средств (стоимость дополнительного предохранительного клапана, оплата работ по его установке, плакатов – 60 000 руб.),

y2 – затраты на ликвидацию последствий (оплата больничного листа и лекарств рабочего, равная 30 000 руб.),

y3 – человеческий фактор (прием на временную работу нового рабочего с заработанной платой 15 000 руб.).