Принципы оценки надежности эксплуатационного персонала га Текст научной статьи по специальности «Экономика и бизнес»

2005 НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК МГТУ ГА №90(8)

серия Эксплуатация воздушного транспорта и ремонт авиационной техники.

Безопасность полётов

УДК 681.04.031

ПРИНЦИПЫ ОЦЕНКИ НАДЕЖНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИОННОГО ПЕРСОНАЛА ГА

А.В. СЫСОЕВ

Статья представлена доктором технических наук, профессором Емельяновым В.Е.

В статье рассматриваются качественные и количественные оценки надежности персонала. Приведен статистический расчета вероятности безошибочного выполнения операции.

Общие положения

По различным оценкам общее число конфликтных ситуаций, связанных с ошибками эксплуатационного персонала ГА, составляет 5 - 7% [5], поэтому изучение и учет таких ошибок является важным элементом вероятностного анализа безотказности (ВАБ).

Анализ надежности персонала (АНП) как часть ВАБ предназначен для качественной и количественной оценки надежности персонала при нормальной эксплуатации и во время аварии. При АНП обычно рассматриваются только непреднамеренные ошибочные действия персонала, т.е. события, не относящиеся к саботажу персонала или диверсии.

Объектом анализа является надежность выполнения определенных функций персонала (ФП) во взаимодействии с комплексом технических средств системы управления (СУ). Под персоналом будем понимать группу лиц (лицо), которые прошли специальное обучение и были допущены к выполнению ряда действий (ФП), объединенных реализацией задачи в рамках СУ

[4].

В вероятностном анализе безопасности обычно рассматриваются три группы задач персонала [1, 6]:

• управление объектом при нормальной эксплуатации (включая нарушение нормальной эксплуатации);

• техническое обслуживание и ремонт объекта (или его элементов);

• управление объектом при аварии.

Невыполнение или неправильное выполнение ФП в рамках перечисленных задач может приводить к таким последствиям, как [6]:

• возникновение ИС аварии, неготовность элементов объекта в процессе эксплуатации;

• неготовность элементов объекта после ТО и ремонта;

• реализация аварийных последовательностей, которые предварительно не рассматривались, и конечных состояний объекта с тяжелыми последствиями при протекании аварии.

В соответствии с этой классификацией в табл.1 приведен перечень типовых функций персонала, которые могут рассматриваться в анализах надежности персонала.

С учетом рассмотренной классификации ФП рассматриваются следующие типы задач

АНП:

• оценка показателей надежности персонала при эксплуатации, когда невыполнение или ошибочное выполнение функций, приводит к возникновению исходного события ИС (в нашем случае ошибка персонала, деятельность человека);

• оценка показателей надежности персонала при техническом обслуживании и ремонте элементов, когда невыполнение или неправильное выполнение функций приводит к неготовности этих элементов при возникновении ИС;

• оценка показателей надежности персонала при аварии, когда невыполнение или ошибочное выполнение функций приводит к усугублению последствий аварии.

Таблица 1

Перечень типовых функций персонала и условий их выполнения

Функции персонала Условия выполнения ФП

1. Функции персонала, выполняемые в процессе нормальной эксплуатации объекта

1.1. Подготовка и ввод в эксплуатацию объекта Г рафик плановых ремонтов и технического обслуживания

1.2. Обнаружение, контроль и идентификация нарушений нормальной эксплуатации объекта Случайные переходные процессы

1.3. Оперативная корректировка и стабилизация параметров в переходных режимах объекта

1.4. Оперативное регулирование параметров элементов после их включения в работу

1.5. Оперативное устранение отказов элементов (при наличии соответствующих возможностей) Отказы элементов объекта

1.6. Вывод элементов объекта в резервное состояние или ремонт Г рафик плановых ремонтов и технического обслуживания

2. Функции персонала, выполняемые п эи техническом обслуживании и ремонте

2.1. Контроль работоспособности элементов Г рафик плановых ремонтов и технического обслуживания

2.2. Восстановление работоспособного состояния элементов, отказы которых обнаружены при техническом обслуживании Отказы элементов объекта

3. Функции персонала, выполняемые при управлении объектом при аварии

3.1. Обнаружение, контроль и идентификация ИС Инструкции по устранению аварий

3.2. Контроль срабатывания требуемых СБЗ Инструкции по устранению аварий

3.3. Оперативное регулирование параметров Случайные переходные процессы после ИС

3.4. Оперативное устранение отказов элементов (при наличии соответствующих возможностей) Отказы элементов после ИС

Причиной невыполнения или неправильного выполнения ФП являются ошибки или ошибочные действия. При анализе влияния человеческого фактора на безопасность объекта рассматриваются следующие ошибки персонала (ОП):

• пропуск - не выполняются требуемые в соответствии с алгоритмом операции (например, некоторые операции контроля технического состояния);

• некачественное выполнение операций - требуемые в соответствии с алгоритмом операции исполняются, но результат не отвечает некоторым критериям качества (например, неполное открытие арматуры);

• нарушение следования операций - операции выполняются в соответствии с алгоритмом, но не в той последовательности, которая требуется (если это существенно);

• замещение операций - вместо требуемых в соответствии с алгоритмом операций выполняются другие, имеющие аналогичные признаки (например, вместо нужной кнопки нажимается другая, окрашенная в тот же цвет);

• выполнение ложных действий - ошибочно выполняются действия при отсутствии на них требований;

• ошибочные включения - аналогичны ложным действиям, но допускаются при выполнении требуемых функций;

• нарушение своевременности операций - требуемые в соответствии с алгоритмом операции выполняются либо преждевременно, либо с опозданием.

Надежность персонала может оцениваться качественно (при выполнении качественного анализа) или количественно (при количественном анализе надежности).

Качественный анализ надежности персонала

Качественный анализ надежности проводится с целью определения логико-временной структуры алгоритма (инструкции) выполнения каждой функции персонала в конкретных условиях его взаимодействия с СУ и последствий возможных ошибочных действий персонала [6].

Проведение качественного анализа надежности персонала включает следующие этапы:

1. Определение ФП, выполнение которых влияет на возникновение рассматриваемой группы последствий (исходных событий аварий, конечных состояний с тяжелыми последствиями).

2. Установление места выделенных функций персонала в разработанных «деревьях отказов» или «деревьях событий».

3. Анализ алгоритмов (инструкций) выполнения рассматриваемых ФП с учетом особенностей деятельности персонала, т.е. выявление всех важных для оценки надежности персонала факторов деятельности (ФД) для их учета при количественном анализе надежности и, в случае необходимости, соответствующего преобразования имеющегося алгоритма.

Факторы деятельности - это любые условия, влияющие на качество и надежность действий персонала.

Обычно рассматривают три вида ФД: внешние, внутренние и стрессовые (рис. 1)

Внешние (ситуационные) ФД Внутренние (индивидуальные) ФД Факторы стресса

> і Ошибки персонала

Т

ИС

Рис.1. Влияние ВД на безопасность объекта

Внешние ФД определяют условия работы персонала, характеристики требуемых от персонала функций и необходимые инструкции при выполнении этих функций.

Внутренние ФД определяют потенциальный уровень совершенствования качества и надежности человека, поддающийся развитию и совершенствованию при подготовке персонала.

Факторы стресса, хотя и являются внутренними, но из-за своей важности рассматриваются отдельно.

Из всех ФД наибольший интерес для решения поставленной задачи представляют такие внутренние факторы, что качество выполнения ФП во многом зависит от навыков и квалификации персонала.

Количественный анализ надежности персонала также основывается на сочетаниях ФД, которые являются основными определителями вероятности ошибок персонала.

Количественный анализ надежности персонала

Количественный анализ надежности персонала проводится для вычисления численных значений ее показателей надежности. В качестве основного показателя надежности обычно выбирают вероятность безошибочного выполнения функции оператором (персоналом) или вероятность ошибки персонала (ВОП).

Вероятность безошибочного выполнения функции или ВОП может оцениваться на уровне отдельной операции или, в целом, на уровне функции.

Если обозначить через pt вероятность безошибочного выполнения i-й операции, то в предположении, что все операции, входящие в соответствующую функцию, производятся последовательно, легко вычислить вероятность P безошибочной реализации функции:

P = Î\p ,г = 1,••■,n (1)

i=1

где n - число операций.

Формула (1) справедлива, если отдельные операции, реализуемые оператором, независимы. На практике это условие часто не выполняется, однако при отсутствии достоверной информации о характере зависимости операций для расчета Р целесообразно использовать выражение (1).

Для расчета вероятности безошибочного выполнения операции или ВОП рассмотрим статистический метод.

Он заключается в исследовании деятельности оператора (как правило, в фазе устойчивой работы) и фиксации общего числа операций i-го вида и допущенных при этом ошибок . Тогда точечная оценка вероятности безошибочного выполнения i-й операции вычисляется по формуле

€ =(M, -m,)/M,. (2)

Эта формула справедлива при условии, что при проведении одной операции возможна только одна ошибка оператора. Точечная оценка вероятности ошибки персонала € при выполнении i-й операции вычисляется по формуле

q =1 - p = тг1мг. (3)

В случае, когда mt = 0, т.е. за время наблюдений ошибка персонала по i-й операции не зафиксирована, вычисляется нижняя доверительная граница для вероятности безошибочного выполнения i-й операции pi при доверительной вероятности g :

p =(1 -g)1M . (4)

Иногда целесообразно (чтобы иметь запас надежности) вычислять нижнюю доверительную границу для вероятности безошибочного выполнения операции не только при mt = 0. Общая формула для расчета pi имеет вид:

Рг = f 2 (Mi, m , g) ,

(5)

где /2 (М1^, mi, у) - функция Клоппера-Пирсона с тремя входами Mi, mi, у. Значения этой

функции приводятся в специальных статистических таблицах [2].

В некоторых случаях (при отсутствии статистических таблиц) доверительные границы для вероятности р (р - верхняя, р - нижняя) вычисляются по следующим соотношениям:

где иу - квантиль нормального распределения при доверительной вероятности у. Для у = 0,9 и у = 0,95 соответственно имеем иу = 1,282 и иу = 1,645 .

Для ситуаций, связанных с отклонениями номинальных условий деятельности персонала, необходим их учет на основе рассмотрения соответствующих факторов деятельности персонала. В этом случае учет ФД связан с корректировкой значений р по следующей формуле:

где - откорректированное значение р; к - корректирующий коэффициент, учитывающий ФД. Значения коэффициента к определяют по специальным таблицам в зависимости от ФД. Например, если учитывается фактор стресса, то к = 3...10.

Заключение

В статье представлен анализ надежности персонала, следствием которого может явиться обоснование требований к уровню знаний (квалификации) обслуживающего состава на эксплуатационном предприятии ГА.

1. Александровская Л.Н., Афанасьев А.П., Лисов А.А. Современные методы обеспечения безотказности сложных технических систем. - М.: Логос, 2001.

2. Брагин В.В., Чабон Ф. Оценка риска и последствий отказов комплексной системы, конструкций, процессов. - Ярославль, 1997.

3. Быков А.А., Демин В.Ф., Шевелев Я.В. Развитие основ анализа риска и управления безопасностью. - М.: Изд-во ИАЭ, 1998.

4. Клемин А.И. Надежность ядерных энергетических установок. Основы расчета. - М.: Энергоатомиздат, 1997.

5. Международное совещание по связи ICAO документ COM-81-P/517/1/81. Монреаль,

6. Статистические методы анализа безопасности сложных технических систем / Под ред. В.П. Соколова. - М.: Логос, 2001.

PRINCIPLES OF AN ESTIMATION OF RELIABILITY OF THE OPERATIONAL PERSONNEL OF CA

Sysoev A.V.

M + Ug2

(6)

Дн = eXP (ln p • k ) >

(7)

ЛИТЕРАТУРА

1981.

In article qualitative and quantitative estimations of reliability of the personnel are examined. It is given statistical calculation of probability of correct performance of operation.

Сведения об авторе

Сысоев Александр Викторович, 1983 г.р., студент МГТУГА ФАСК, область научных интересов - эксплуатация средств радиотехнического обеспечения полетов и связи.