Системно-динамический подход к оценке техногенного риска

Установление уровня приемлемой безопасности и риска представляет довольно сложную задачу. Для ее решения требуется выполнение научного

анализа экономических, экологических, демографических и других факторов, определяющих развитие общества, с учетом множества взаимосвязей взаимозависимостей.

Для обоснования приемлемого риска может оказаться полезным подход, разработанный доктором физ.-мат. наук Кузьминым И. И. при создании методики оптимизации затрат на снижение техногенного риска. Целесообразно изложить этот метод (с некоторыми сокращениями и изменениями) в авторском варианте.

При постановке вопроса об определении приемлемого риска в качестве цели управления выступает состояние здоровья общества, в качестве крите­рия — средняя продолжительность жизни (T_L.E.), а в качестве целевой фун­кции — риск смертности (R_s). Чтобы завершить с математической точки зрения постановку задачи об управлении риском (безопасностью), требует­ся определить управляющие переменные (управление) в целевой функции R_s, изменение которых позволяло бы обеспечивать оптимальность целевой функции.

Повышение безопасности, т. е. снижение уровня риска смертности R_s, всегда было одним из ведущих мотивов деятельности людей.

Как показывают статистические данные (рис. 1.15.), в наиболее промышленно развитых странах достигнут и наибольший уровень безопасности (т. е. наибольшая продолжительность жизни или наименьший риск смерти):

Рис. 1.15. Рост продолжительности жизни в различных странах по мере социально-экономического развития

М — материальный уровень жизни; F — уровень питания;

S — уровень медицинского обеспечения и другие показатели соци­ально-экономического развития.

Развитие науки и техники, обусловленное потребностью развития экономики, снижая социально-экономический риск, одновременно привело к появлению новых видов опасности как для здоровья населения, так и для окружающей его среды. Эти опасности техногенного происхождения были вызваны поступлением в окружающую среду отходов промышленного производства, необходимостью участия человека в профессиональной дея­тельности, обладающей разнообразными источниками неблагоприятного воздействия на его здоровье.

Созданная и развиваемая техносфера накопила в себе большие потенциальные опасности — техногенные факторы, и, соответственно, потребовала создания технических систем безопасности, обеспечивающих защиту от них человека (рис. 1.16).

Роль управляющей переменной в целевой функции должны принять на себя инвестиции /_г, т. е. доля материальных ресурсов общества, направляе­мых на создание и эксплуатацию технических систем безопасности.

Затраты на обеспечение безопасности следуют экономическому закону уменьшения отдачи. Этот закон для техногенного риска отображен на рис. 1.17, где показана эффективность затрат на снижение риска от эксплуа­тации АЭС (рассматривается французская АЭС мощностью 1300 МВт, срок службы 20 лет). Точки на кривой соответствуют различным системам безо­пасности на АЭС.

Рис. 1.16. Структурная блок-схема модели, описывающей процесс

управления безопасностью (в качестве цели управления выступает

состояние общественного здоровья, в качестве критерия — ожидаемая

продолжительность предстоящей жизни человека)

Отношение ΔR_T / ΔD (т. е. первая производная кривой на рис. 1.17) яв­ляется мерой эффективности затрат на дальнейшее снижение техногенного риска R_T. В экономической теории отношения подобного рода относят к экономическим категориям и называют предельными затратами. В соот­ветствии с этим данное отношение следует в дальнейшем называть пре­дельной эффективностью затрат в технические системы безопасности

(т. е. на снижение риска R_T). Введем обозначение η_T = ΔR_T / ΔD. Из приве­денного на рис. 1.17 графика следует, что предельная эффективность η_T на снижение риска R_T уменьшается с увеличением достигнутого уровня бе­зопасности.

Конкретные значения предельной эффективности затрат h_m на сниже­ние различных видов техногенного риска представлены в табл. 1.11 и на рис. 1.18. Эти данные характеризуют реальные затраты, направляемые на создание технических систем безопасности в различных отраслях челове­ческой деятельности.

Как свидетельствуют статистические данные, затраты на снижение социально-экономического риска R_С.Э. также следуют экономическому зако­ну уменьшения отдачи (рис. 1.19). Этот пример иллюстрирует зависимость состояния здоровья от уровня дохода населения.

Рассмотрим зависимость общего риска от затрат на создание и эксплуатацию технических систем безопасности (рис. 1.20).

Предельная эффективность затрат на снижение техногенного риска

Рис. 1.18. Затраты (в дол.), направленные на продление жизни одного человека (или X человеческих жизней на 1/Х лет):

1 - мобильные реанимационные средства; 2 - раннее обнаружение рака легких; 3 - лечение туберкулеза; 4 - пожарная (дымовая) сигнализация жилищ; 5 - введение автомобильных ремней безопасности; 6 - сернистые очистительные средства; 7 - реанимационные средства для автомагистралей; 8 - искусственная почка; 9 - освещение перекрестков; 10 - контроль окиси углерода в отработавших газах автомобильных двигателей

Рис. 1.19. Показатели смертности от уровня дохода

Увеличение их ведет к уменьшению величины общего риска R_s из-за снижения техногенного риска R_T. Однако материальные ресурсы общества (С), независимо от того, велики они или малы, ограничены. Следовательно, затраты, на­правляемые на создание технических систем безопасности и, соответствен­но, снижение уровня загрязнения, отвлекают средства из сферы услуг и из тех областей, в которых производятся товары, повышающие материальный уровень жизни. Другими словами, рост затрат на снижение техногенного риска ведет к повышению социально-экономического риска.

При достижении некоторого значения I_z = I_{z опт} общий риск R_s проходит через минимум и далее начинается его рост. Он связан с чрезмерными затратами на создание технических систем безопасности и, вследствие это­го, снижением затрат на создание социально-экономической системы безо­пасности.

Рис. 1.20. Оптимизация затрат D_Z нa снижение техногенного риска R_T: 1 - общий риск (R_S = R_С.Э. ⁺ R_T); 2 - социально-экономический риск (R_С.Э.); 3 - техногенный риск (R_T); □ — точка минимума общего риска R_S, соответствующая равенству предельных затрат на снижение R_T и R_С.Э.;

I — область, в которой из-за недостаточности затрат на снижение R_T этот риск

неприемлемо высок; II — область, в которой затраты на снижение R_T обеспечивают приемлемый уровень R_S; III — область чрезмерных затрат на снижение R_T, ведущих к неприемлемо высокому уровню R_С.Э..

Следовательно, задача управления безопасностью сводится к определению такого значения I_z при котором достигается минимум целевой функции R_S и, соответственно, максимум продолжительности предстоящей жизни T_l.e.. Таким образом, затраты на создание и эксплуатацию технических сис­тем безопасности в задаче управления безопасностью играют роль управляющей переменой. Очевидно, что оптимальные значения, соответствующие минимуму целевой функции, зависят от уровня развития управляемой со­циально-экономической системы.

Из изложенных выше рассуждений следуют важные выводы:

1.Невозможно достичь «нулевого общего риска» или «абсолютной безопасности», которой часто требуют. Для любого данного уровня техногенного риска невозможно его дальнейшее снижение. Стремление снизить его до нуля ведет не к снижению, а к увеличению общего риска в обществе.

2. Приемлемый риск сочетает в себе технические, экономические, соци­альные и политические аспекты и представляет некоторый компромисс между уровнем безопасности и возможностями ее достижения.

3. Экономические возможности повышения безопасности технических систем не безграничны. Затрачивая чрезмерные средства на повышение бе­зопасности, можно нанести ущерб социальной сфере, например, ухудшить медицинскую помощь, снизить расходы на образование, культуру. При уве­личении затрат на безопасность технический риск снижается, но растет со­циальный.

4. Суммарный риск имеет минимум при определенном соотношении между инвестициями в техническую и социальную сферы. Эти обстоятель­ства нужно учитывать при выборе риска, с которым общество вынуждено мириться.

Подводя итог рассмотрения проблемы риска, подчеркнем, что угроза безопасности людей чаще всего состоит из многих составляющих риска, например, из основного существующего риска, риска вследствие ошибок и риска, на который идут сознательно при известных условиях.

Любой алгоритм оценки риска должен исходить из того, что твердо установлен экономический эквивалент угрозы. Этот эквивалент должен быть обоснован в том смысле, что он соответствует затратам, которые общество при данных условиях может себе позволить, чтобы предотвратить или уме­ньшить угрозу. Необходимо воспрепятствовать тому, чтобы, с одной сторо­ны, ценой больших затрат был уменьшен и без того незначительный риск, а с другой — чтобы оставался большой риск, который можно было бы устра­нить с небольшими затратами.

Этапы процедуры принятия приемлемого риска протекают по таким правилам: уменьшение, минимизация и оптимизация риска. Необходимо указать, что порядок перехода от одной группы решений к другой должен

строго следовать указанной последовательности.

Решения, связанные с нормированием (установлением) риска, всегда остаются для инженера сомнительными, т. к. нельзя заранее определить затраты для четкого разделения во всех случаях оправданного и неоправданного риска.

В таком выборе должны участвовать не только технические эксперты. Совместное рассмотрение проблемы представителями всех заинтересован­ных групп, открытое обсуждение достоинств и недостатков новых объектов, понятное неспециалисту обоснование оценок риска помогут выработать об­щее, согласованное решение. Только так можно достичь согласия в обще­стве и обеспечить безопасность его развития.