WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 10 | 11 || 13 | 14 |

2(M + m) Учитывая, что М >> m и Vм >> Vч, кинетическую энергию СЧМ можно записать в виде MVм Wcчм =. (4.8) Подставив значения W и (4.8) в (4.7) и сделав ряд преобразований получим m2 2МmVм Сost х4 - х2 + (-МmVм )х = 0. (4.9) c2 c cУмножим уравнение (4.9) на коэффициент получим 4mMcMc 1 VM х2 + ( - VMСost х4 - )х = 0. (4.10) 4 2 m 4m McMc a = - VM и b = - VMСost Введем коэффициенты в уравнение (4.10).Получим m 4m модель энергетических противоречий в СЧМ, которая описывается уравнением катастрофы сборки 1 W = x4 + ax2 + bx =. (4.11) 4 Найдем первую и вторую производные потенциальной функции W dW = x3 + ax + b = 0 ; (4.12) dx d W = 3х2 + а = 0. (4.13) dxИз (4.13) можно плучить сечение катастрофы сборки в плоскости (х, а) (см. рис. 1.7,г) а = - 3х2. (4.14) Подставив (4.14) в (4.12) получим сечение катастрофы сборки в плоскости (х, в) (см. рис.1.7, б) в = 2х3 (4.15) Решая совместно систему уравнений (4.14) и (4.15) относительно х, получим сечение катастрофы сборки в плоскости (а,в), которое называется бифуркационным множеством (см. рис.

1.7, в) 4а3+ 27в2 = 0 (4.16) Бифуркация означает двойственность потенциальной функции W. В этих точках пространства СЧМ ведет себя неустойчиво. Это противоречие разрешается путем катастрофического скачка энергии W =W(x1) -W(x2), (4.17) который и формирует степень тяжести S катастрофы W S. (4.18) Чем больше запасенная энергия в системе, тем большей степени тяжести событие возможно в результате катастрофы.

Полученная модель позволяет сделать следующие выводы.

Mc a = - VM < 1. В любой СЧМ при VМ 0 управляющий параметр, следовательно, в m энергетическом пространстве состояний СЧМ потенциально заложены катастрофические скачки – система принципиально неустойчива.

2. Степень тяжести несчастного случая пропорциональна величине катастрофического скачка W S.

3. Как показывает история, человеческая цивилизация движется по пути не только освоения новых видов энергии, но и их количественного увеличения. Что приводит к увеличению a абсолютного значения параметра, а это в свою очередь к увеличению в будущем величины W. Следовательно технократический путь развития человечества ведет к потенциальному возрастанию степень тяжести катастрофы.

Эти выводы подтверждают проведеные в работах [7, 39, 57] исследования. Которые показали, что между степенью тяжести несчастного случая и энергией W, заключенной в системе существует прямая пропорциональная зависимость S = W, (4.19) где S- степень тяжести несчастного случая, характеризующая количество дней нетрудоспособности, затраченных на восстановление здоровья человека; - коэффициент пропорциональности, характеризующий место приложения энергии к телу человека.

Число смертельных случаев, вызванных различными видами энергии, в расчетах на один гига Ватт колеблется от 1 до 150 человек [7].

4.2. СТРУКТУРНЫЕ ПРОТИВОРЕЧИЯ В СЧМ С позиции устойчивости СЧМ может находиться в двух состояниях:

• локально устойчивом, когда в системе не наблюдается катастроф, что может быть оценено вероятностью безопасного состояния - Р(Б);

• катастрофическом, которое характеризуется вероятностью катастрофы - Р(К).

Величина Р(К) тождественна неопределенности (энтропии) Н состояния СЧМ. Чем больше хаос, неопределенность состояния системы, тем выше вероятность возникновения катастрофы [13, 24] Р(К) H. (4.20) Для количественной оценки энтропии состояния системы воспользуемся уравнением Шеннона n H = - Рi log Рi, (4.21) i=где Рi – вероятность i- того состояния системы; n - число состояний системы.

При наступлении катастрофического скачка в системе возникает максимальная неопределенность Нm = max, при которой Р(К) = 1,0.

После наведения порядка, при уменьшении хаоса системы, мы увеличиваем знания (информацию) I о системе, а следовательно и вероятность безопасности системы Р(Б) I. (4.22) Чем больше информации о поведении системы, тем выше вероятность безопасности СЧМ.

4.3. ОЦЕНКА РИСКА СЧМ Нарушение устойчивости СЧМ обусловлено катастрофами заложенными в структуре системы.

Катастрофа возникает в виде внезапного ответа системы на плавные накопления внешних и внутренних противоречий в СЧМ [3, 21].

Описание любой динамической системы включает в себя два класса основных характеристик:

внутренние - материальные (энергетические) W и внешние - структурные (информационные) Н.

Динамическая модель с позиции поведения СЧМ в момент возникновения катастрофического x(t + ) скачка при переходе из состояния безопасного x(t) в противоположное состояние согласно (1.14) может быть представлена в виде [56] x(t +) = R(W,H,t) x(t).

(4.23) Оператор R(W,H,t) характеризует одновременно меру интенсивности и упорядоченности развития системы.

x (t + t ) Переход из одного состояния x(t) в другое происходит скачкообразно, путем качественных изменений оператора R(W,H,t) СЧМ, с учетом дестабилизирующего действия параметров внешней и социальной среды.

Материальные и структурные противоречия в СЧМ образуют системное единство и составляют полную группу несовместных событий, поэтому функциональное пространство противоречий, в котором будут возникать катастрофы можно записать в виде [4,12] f : RS RP R, (4.24) S где R - функциональное пространство состояний системы; R - пространство материальных P противоречий; R - пространство структурных противоречий.

В функциональном пространстве противоречий, переход из одного состояния СЧМ (когда в системе отсутствует катастрофа) в другое, (когда в системе произошла катастрофа), осуществляется скачкообразно.

Как было показано выше, оператор R(W,H,t) описывает переход из одного состояния x(t) в x (t + t ) другое, объединяя одновременно как энергетическую - W, так и структурную - Н стороны процесса. Поскольку степень тяжести катастрофы - S = W, а вероятность возникновения катастрофы - P H, то можно вывести комплексный критерий, характеризующий уровень риска системы "человек - машина " (рис. 3.2), который представляет собой пересечение двух множеств Р и S:

R=PS, (4.25) где R - уровень риска системы “человек-машина”.

Р и с. 4.2. Поверхность уровня риска СЧМ.

Риск сочетает в себе технические, экономические, социальные и политические аспекты и представляет собой компромисс между уровнем безопасности и возможностями его достижения.

Прежде всего, нужно иметь в виду, что экономические возможности повышения безопасности технических систем не безграничны.

Поэтому управление риском сегодня является одной из стратегических задач развития человеческого общества.

4.4. РАВНОВЕСИЕ РИСКА Одной из основных задач при управлении риском является обеспечение устойчивости системы к кататсрофическим скачкам. Как видно из анализа, система “человек-машина” находится под постоянным воздействием внешних возмущающих факторов среды.

Сумма всех внешних усилий, действующих на систему или равна нулю в случае покоя, или сводится к некоторой равнодействующей, величина которой находится в функциональной зависимости с движением.

Процесс возникновения движения можно рассматривать как результат увеличения или уменьшения действующих на систему усилий, благодаря чему наступает нарушение равновесия, которое система в силу принципа равновесия начинает исправлять путем создания некоторого движения эквивалентного потерянной или приобретенной силе системы.

Равновесие всегда предшествует каждому действию и сохраняется после его завершения. Два фактора, входящие между собой в соприкосновение, помогают друг другу переориентировать свой состав так, чтобы в частном аспекте, где происходит их взаимодействие, наступило равновесие.

Будучи частью мироздания, человек в СЧМ подчиняется его общим законам. Каждая связь, каждый вид взаимоотношений налагает на факторы новые обязанности и подчиняет новым видам законов. Как только появляются взаимоотношения – появляются и оковы, налагаются новые условия, приводящие к новым законам, которым эти факторы должны подчиняться.

Свобода и независимость проявления во вне какого-либо элемента состава СЧМ суть функция совершенства последнего, т.е. числа, качеств и тональностей его других элементов. Эта зависимость выражается гиперболой, дающей бесконечную свободу – С, при единичности элемента в составе, и полное отсутствие ее при бесконечности числа его элементов - n.

N = С k, (4.26) n(n - 1) где k = - количество максимально возможных связей в системе из n элементов; N – число координат.

Когда степень свободы высокая - система не устойчива, так как наблюдается большая неопределенность состояния системы, что увеличивает вероятность возникновения катастрофы.

Однако и при очень низкой степени свободы, или ее отсутствии, система тоже ведет себя неустойчиво, она разрушается в результате того, что не может изменяться – подстраиваться под воздействием внешних возмущающих факторов. Человек вносит устойчивость в СЧМ. Степень предопределения жизни человека и устойчивости являются непосредственными функциями общей развитости человека и увеличиваются в строгой гармонии с его ростом.

Трудность развития человека заключается в том, что человек должен уметь соединить данные интуиции с данными опыта согласно общим законам разума.

Эволюция есть синтез и поэтому назначение человека в природе – это собирать расчлененную природу в единое целое. На этом пути он должен постоянно сохранять равновесие среди уже утвержденных групп элементов т. к. если хотя бы один из них не будет гармонировать с целым состава, неминуемо произойдет разрыв между ними.

В работе [56] был проведен анализ устойчивости СЧМС к катастрофам.

Условие снижения или стабилизации риска катастроф в СЧМ можно записать как:

P S= Rн, (4.27) где P и S - текущие значения частоты и тяжести катастрофы соответственно;

Rн = Pн Sн - предельно допустимый уровень риска системы при допустимых значениях частоты - Pн и тяжести - Sн Для обеспечения снижения риска СЧМ или его стабилизации в будущем необходимо выполнить условие dR dP dS = S + P =. (4.28) dt dt dt Учитывая, что научно-технический прогресс приводит к увеличению потребляемой энергии, а следовательно и к росту тяжести S катастрофы dS/dt>0, то для выполнения условия (4.28) необходимо, чтобы dP/dt<0.

Исходя из вышесказанного, можно составить систему уравнений, учитывающих процесс изменения P(t) и S(t) в будущем:

dP P = Pн - t ;

dt (4.29) dS S = Sн + t.

dt Подставив (4.29) в (4.27), получим dS dP dS dP PH t - SH t - t2 =. (4.30) dt dt dt dt Решив (4.30) относительно t имеем SHdP / dt - PH dS / dt t =. (4.31) dP / dt dS / dt Подставив dS/dt= - S/P dP/dt при dR/dt = 0 из (4.28) в (4.31), найдем PH + PSH / S t =. (4.32) dP / dt Умножив левую и правую части на dP/dt, получим t dP/dt = Pн + P Sн / S. (4.33) Продифференцируем (4.33) по t:

dP d P SH S H dP + t = P +, (4.34) dt dt2 S S dt при t =T уравнение (4.34) принимает вид SH - S SH d2P dP = + P. (4.35) dt2 S T dt S2T Заменив dP/dt = Y, получим S - SH dY SH = Y - P.

(4.36) dt S T S T Разделив (4.36) на dP/dt = Y, получим S - SH SH Y - P dY S T S T =. (4.37) dP Y При S = Sн, dY 1 P dt = (4.38) dt S’T Y или Y + - P2 = A2, (4.39) 2TTo Pmax Pн + PSн / S A = T = где ;

d / Pdt - 2TTo ;

Pmax - максимально допустимая вероятность возникновения катастрофы;

То - исторический период времени развития процесса.

Нелинейное дифференциальное уравнение второго порядка (4.39) указывает на то, что в системе возможны три вида переходных процессов [62].

При S=2Sн фазовые траектории системы представляют из себя эллипс с полуосями A - SнT и А (рис. 4.3,а). В этом случае имеем устойчивые незатухающие колебания.

P P P t а P P t б P P t в Р и с. 4.3. Переходные процессы в СЧМ а - колебательный незатухающий процесс (-2Sн = S);

б - затухающий колебательный процесс (-2Sн < S);

в - апериодический процесс (-2Sн > S).

S 2S’ 2SH При, если - S <, колебательный процесс будет затухающим (рис. 4.3,б).

2SH При - S > процесс апериодический (рис. 4.3,в).

Наиболее устойчивым является апериодический процесс. Но он быстро затухает и прекращает свое существование, что в конечном счете ведет к разрушению системы. Колебательный незатухающий процесс – это процесс жизни, развития и движения. Он является наиболее устойчивым для живых систем.

Выводы:

Основной задачей при построении СЧМ является обеспечение ее устойчивости к изменению параметров системы и среды.

Устойчивость СЧМ характеризуется как внешними, так и внутренними противоречиями в системе.

В качестве критерия устойчивости СЧМ определена бинерная оценка риска, которая описывается как информационными, так и материальными процессами.

Риск СЧМ – определяется пересечением двух множеств – тяжести (энергетической составляющей СЧМ) и частоты (сложности СЧМ).

Анализ этой модели показал, что СЧМ – принципиально неустойчивая система. Вектор исторического процесса развития человечества направлен на увеличение риска СЧМ как по тяжести, так и по частоте события.

Технократический путь развития человека – это движение к катастрофе.

ГЛАВА 5. УПРАВЛЕНИЕ РИСКОМ 5.1. КОНЦЕПЦИЯ ПРИЕМЛЕМОГО РИСКА Концепция приемлемого риска сочетает в себе технические, экономические, социальные и политические аспекты и представляет собой компромисс между уровнем устойчивости СЧМ и возможностями его достижения [1].

Приемлемый риск в стране сформировался в виде норм приемлемых классов Кн профессионального риска отраслей (подотраслей) экономики, которые были построены на основе объективной статистики на протяжении нескольких десятилетий для основных видов деятельности человека [56]. Степень риска оценивалась по частоте (вероятности) и степени тяжести возникновения несчастного случая или профессионального заболевания. Чем выше класс, тем опаснее род деятельности человека.

В качестве предельно допустимого уровня риска (ПДУР) - Rн СЧМ могут выступать кривые уровня риска для конкретного вида производства (рис. 5.1) Rн = Рн Sн (5.1) где Рн и Sн - нормативно допустимые вероятность и степень тяжести катастрофы соответственно.

Все производства по уровню риска можно разбить на 10 категорий [57].

Условием попадания производства в ту или иную категорию является Rн min < R < Rн max, (5.2) где R- расчетный уровень риска производства за прошедший год;

Rн min и Rн max - диапазон изменения риска i - той категории.

P 1,0,R =const H 0,0,0,0,2 0,4 0,6 0,8 1, Легкая Средняя Тяжелая Инвалидность Смерть S Р и с. 5.1. Нормативные кривые уровня риска при Rн=const.

При R = Rн можно считать, что СЧМ находится в состоянии устойчивого равновесия.

При R > Rн бифуркационное состояние системы, движение к катастрофе.

Pages:     | 1 |   ...   | 10 | 11 || 13 | 14 |



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.