Номоконова Ольга Валерьевна. Применение нечетких множеств в оценке и прогнозировании опасных ситуаций

brief description

Номоконова Ольга Валерьевна. Применение нечетких множеств в оценке и прогнозировании опасных ситуаций : диссертация ... кандидата технических наук : 05.26.01.- Челябинск, 2003.- 100 с.: ил. РГБ ОД, 61 03-5/2473-9

Министерство образования Российской Федерации Южно-Уральский государственный университет
На правах рукописи Номоконова Ольга Валерьевна
ПРИМЕНЕНИЕ НЕЧЕТКИХ МНОЖЕСТВ В ОЦЕНКЕ И ПРОГНОЗИРОВАНИИ ОПАСНЫХ СИТУАЦИЙ
Специальность 05.26.01 - «Охрана труда (электроэнергетика)»
Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук
Научный руководитель -
доктор физико-математических наук,
профессор Антонов В. А.
Челябинск 2003 г.
СОДЕРЖАНИЕ
стр.
Введение 4
1. Анализ состояния вопроса и задачи исследования
1.1. Логико-вероятностный метод 7
1.2. Дерево отказов 11
1.3. Моделирование деятельности человека-оператора 18
1.4. Задачи исследования 23
2. Применение теории нечетких множеств при моделировании электроопасных ситуаций
2.1. Обоснование возможности применения теории нечетких
множеств при моделировании электроопасных ситуаций 25
2.2. Определение показателей элементов логической модели
с помощью нечетких чисел (L-R)-типа 31
2.3. Учет наличия в логической модели зависимых событий 36
2.4. Моделирование электроопасных ситуаций в сети
с изолированной нейтралью 39
2.5 Моделирование электроопасных ситуаций в сети с заземленной
нейтралью 45
2.6. Выводы 48
3. Математическое моделирование ошибочных действий
электротехнического персонала 50
3.1. Определение вероятностей ошибочных действий персонала
с помощью лингвистической переменной 51
3.2. Определение вероятности ошибочного действия электротехни¬
ческого персонала как функции нечеткой точечной оценки экс¬пертных данных 55
3.3. Моделирование ошибочных действий персонала при ведении
ремонтных работ в действующих электроустановках 57
3.4. Моделирование ошибочных действий персонала при ликвида¬ции аварий в действующих электроустановках 65
3.5. Выводы 67
4. Практика применения нечетких множеств для прогнозирования электротравматизма и оценки эффективности средств обеспечения электробезопасности
4.1. Определение динамики электротравматизма
4.1.1. Прогноз электротравматизма 68
4.1.2. Причины электротравм 74
4.1.3. Динамика смертельного травматизма на линиях электропередачи различного напряжения 75
4.2. Оценка эффективности средств безопасности с помощью
аппарата теории нечетких множеств 77
4.3. Методика прогнозирования показателей травматизма 79
4.4. Выводы 85
Заключение 86
Литература 88
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы. Статистика травматизма в любой отрасли эко¬номики, в том числе и электроэнергетике, показывает необходимость совер¬шенствования методов оценки и прогнозирования опасных ситуаций. В усло¬виях декларирования опасных участков и производств требования к точности оценок и прогнозов резко возрастают.
Учитывая, что по большинству показателей, определяющих вероятность возникновения опасных ситуаций, статистическая информация либо отсутству¬ет, либо весьма ограничена, появляется необходимость совершенствования существующих методов и методик оценки и прогноза показателей производст¬венного травматизма.
Общеизвестно, что до 90 и более процентов несчастных случаев связаны с так называемым «человеческим фактором».
Статистика в данной области практически отсутствует. Для управления безопасностью в этой области необходима разработка новых подходов, позво¬ляющих определять вероятности тех или иных ошибочных действий персонала.
Повышение точности прогноза, оценок вероятностей возникновения электроопасных ситуаций позволит также наиболее рационально распорядить¬ся средствами, направляемыми на повышение безопасности труда.
Принятые в последнее время Федеральный закон о техническом регули¬ровании и ГОСТ Р 12.0.006-2002 «Общие требования к управлению охраной труда в организации» также свидетельствуют об актуальности данной работы.
Работа выполнена в соответствии с перечнем приоритетных направлений
развития науки, технологий и техники на период до 2010 года.
Цель работы - создание методики прогнозирования показателей произ-водственного травматизма.
Идея работы - использование нечетких множеств при прогнозировании показателей производственного травматизма в условиях неопределенности, обусловленной недостаточностью или отсутствием статистического материала.
Научные положения, выносимые на защиту.
1. Для снижения уровня неопределенности при моделировании опасных ситуаций в действующих электроустановках должны использоваться нечеткие вероятности структурных элементов, задаваемые в виде нечетких чисел Pj є [0; 1] с треугольным представлением функции принадлежности.
2. Нечеткие вероятности структурных элементов логической модели электропоражения, отражающие ошибочные действия персонала, при отсутст¬вии соответствующих статистических данных, целесообразно определять на основе лингвистического подхода, позволяющего наиболее полно учитывать наличие расхождений в экспертных оценках.
Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и реко¬мендаций подтверждается корректным использованием основных положений теории нечетких множеств, удовлетворительным совпадением результатов аналитических исследований со статистическими данными производственного травматизма.
Значение работы. Научное значение работы заключается в обосновании: возможности применения теории нечетких множеств для определения вероят¬ностей событий при моделировании электроопасных ситуаций; вычисления ве¬роятностей ошибочных действий электротехнического персонала с помощью лингвистического подхода; приложения нечетких множеств и нечетких отно¬шений к прогнозированию показателей производственного травматизма.
Практическое значение работы заключается в разработке методики про-гнозирования показателей травматизма.
Реализация работы. Научные положения, выводы и рекомендации ис-пользованы:
• ФГУП «НИИТБчермет» - методика прогнозирования показателей травматизма;
• Южно-Уральским государственным университетом в курсе «Основы электробезопасности» - методика оценки эффективности средств обеспечения безопасности.
Апробация работы. Основные материалы и результаты диссертационной работы были доложены, рассмотрены и одобрены на Первой Всероссийской научно-практической конференции «Безопасность жизнедеятельности на поро¬ге третьего тысячелетия» (Челябинск - 2000 г.), на Всероссийской научно¬технической конференции «Наука - Производство - Технологии - Экология» (Киров - 2002 г.), научно-технических конференциях Южно-Уральского госу¬дарственного университета (2000 - 2003 г.г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано девять печатных работ.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заклю¬чения, изложенных на 100 страницах машинописного текста, содержит 13 ри¬сунков, 16 таблиц, список использованной литературы из 147 наименований.

bibliography

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В диссертационной работе дано новое решение актуальной научной зада¬чи прогнозирования показателей травматизма и оценки эффективности средств безопасности, обеспечивающее рациональное распределение ресурсов, направ-ляемых на повышение безопасности труда. На основании выполненных теоре¬тических и статистических исследований можно отметить следующие основные результаты и сделать выводы:
1. Обоснована возможность применения теории нечетких множеств для определения вероятностей тех или иных событий при моделировании электро¬опасных ситуаций. Показано, что нечеткие вероятности событий целесообразно
представлять как непрерывные нечеткие числа (L—Я)-тшіа. Доказано, что
арифметические операции над нечеткими числами (L—/?)-типа существенно
упрощаются при треугольном задании функции принадлежности.
2. Оценка вероятности возникновения электроопасной ситуации в сети с изолированной нейтралью показала, что использование нечетких чисел позво¬ляет получить диапазон наиболее адекватной оценки вероятности конечного
события путем выделения подмножества a-уровня (а — 0,5), при этом для сети
-5 5
напряжением выше 1000 В - это интервал (1,2-10 ; 4,66 -10 ). Для сети с заземленной нейтралью напряжением до 1000 В вероятность возникновения электропоражения представляет собой нечеткое множество чисел, приближен¬но равных 5,7 • 10"4, причем ее наиболее адекватная оценка представляет со¬бой интервал (3,45 • 10"4; 8,05 • 10"4).
3. Определение вероятностей ошибочных действий персонала наиболее целесообразно осуществлять с помощью лингвистического подхода, позво¬ляющего в условиях практического отсутствия статистических данных нахо¬дить интересующие вероятности. При этом расчет вероятностей тех или иных событий, характеризующихся только наличием субъективной лингвистической информации, значительно упрощается при использовании функции нечеткой точечной оценки данных, представляющих собой интеграл объединения уров- невых подмножеств нечеткого множества субъективных оценок.
4. Определение вероятности элекгропоражения при ведении ремонтных работ показало, что она имеет значение, приближенно равное 1,13 • 10 5 или
несколько меньше и при этом не превышает 1,93 • 10 5 и не менее 3,1 • 10 6. Ликвидация аварий в действующих электроустановках характеризуется малым значением вероятности возникновения электропоражения—2,53 • 10 9.
5. Прогнозирование показателей производственного травматизма с при-менением метода нечетких множеств имеет более высокую точность при малом ретроспективном периоде, что не всегда может быть достигнуто при использо¬вании других методов.
На основе обобщения собственных результатов исследований динами¬ки электротравматизма, причин электротравм, смертельного травматизма на линиях электропередачи различного напряжения разработана методика прогно¬зирования показателей травматизма, основанная на применении аппарата тео¬рии нечетких множеств.