Глава 1. Система «человек – техника - среда».

1. Описание системы «человек – техника - среда»

Человек никогда не находится один, он всегда окружен определенной средой, а чаще всего – и техническими устройствами. Мало того, он находится всегда во взаимодействии со средой и техникой, при этом используют технику или среду для своих целей. Все это позволяет определить систему как «совокупность взаимосвязанных элементов, взаимодействие которых направлено на достижение поставленной цели».1 Цели ставятся человеком, для достижения целей подбирается соответствующая техника или средства. Взаимодействие человека с техникой или средой является некоторым процессом, т.е. системообразующим фактором. О ходе процесса появляется информация, а сам процесс подлежит управлению со стороны человека.

Это совершенно общее описание любой системы производства 2 адекватно описывает систему ЧТС, необходимую для анализа и синтеза системы безопасности. Действительно, человек постоянно взаимодействует с различными устройствами, представляющими для него разные опасности. Действует он в условиях естественной (на открытой местности) или искусственной (в помещении) природной среды, которая либо сама создает для него опасности (низкая температура, дождь, снег, гроза, камнепады, сели, наводнение, землетрясение), либо усиливает или ослабляет действие техники. При этом с техникой человек взаимодействует, чтобы достичь определенных целей. Содержание взаимодействия – технологический процесс, в котором может участвовать один человек на одном рабочем месте или несколько человек на нескольких рабочих местах. При этом могут перемещаться материалы, либо человек, либо и то, и другое. Перемещение техники и людей могут вызывать и изменения окружающей среды.

Технологический процесс сопровождается созданием информации – показания приборов, создание звукового, вибрационного, электромагнитного поля, температуры, перемещения механизмов, фиксированных в документах и другое.

Информация позволяет управлять системой безопасности. На основе информации о состоянии безопасности планируются мероприятия по ее повышению, обеспечиваются необходимыми информационными, людскими, материальными ресурсами, оперативно управляются соответствующими органами, ведется учет и анализ результатов совершенствования безопасности.

Таким образом, определение системы безопасности удовлетворяет требованиям, предъявляемым к выделению из общего многообразия именно системных элементов и может быть рассмотрена именно как сложная система, подлежащая анализу и синтезу с системных позиций.

2. Модель системы «человек – техника - среда»

Анализ и синтез системы безопасности возможны только в случае математического описания системы, т.е. с помощью модели. Однако моделирование системы безопасности исключительно трудно, так как разнообразие элементов системы представляют большую сложность в описании элементов, их взаимосвязей и взаимодействия. Поэтому будем использовать математический аппарат, обладающий высокой степенью абстракции. Обозначим:

через L - множество людей,

через T – множество технических устройств,

через E – множество элементов среды,

через J – множество информации,

через Y- множество элементов управления.

Взаимосвязи между элементами определим отношениями R, под которыми можно понимать отношения функциональные, предпочтения, следования и другие, отражающие существо взаимосвязи.

Тогда получим:

LR1T,	TR5L,	ER9L,	JR13L,	YR17L,
LR2E,	TR6E,	ER10T,	JR14T,	YR18T,
LR3J,	TR7J,	ER11J,	JR15E,	YR19E,
LR4Y,	TR8Y,	ER12Y,	JR16Y,	YR20J.

(1.1)

Система уравнений (1.1) есть модель системы безопасности, если из всех свойств человека рассматриваются только те из них, которые имеют отношение к безопасности, из всех свойств технических устройств рассматриваются только те, что связаны с опасностями или безопасностью человека, из всех свойств природы рассматриваются только те, которые представляют опасность для человека, наконец, информация только об опасностях и безопасности людей. Управление изначально сформулировано как управление безопасностью.

Поскольку абстрактное описание (1.1) не позволяет непосредственно анализировать и синтезировать системы безопасности, проведем следующие преобразования. Как известно, бинарные отношения могут раскладываться на более сложные с введением дополнительной переменной, называемой состоянием 3, если только множества, связанные отношением, можно разделить по некоторому признаку хотя на 2 подмножества. В нашем случае такое деление вполне возможно, например, по признаку опасности: «опасно – не опасно». В этом случае система (1.1) преобразуется следующим образом:

LR1^1CL^T,T^1, CL^TR1^2T^2; LR2^1CL^E,E^1, CL^ER2^2E^2; LR3^1CL^J,J^1, CL^JR3^2J^2; LR4^1CL^Y,Y^1, CL^YR4^2Y^2;	TR5^1CT^L, L^1, CT^LR5^2L^2; TR6^1CT^E, E^1, CT^ER6^2 E^2; TR7^1CT^J, J^1, CT^JR7^2 J^2; (1.2) TR8^1CT^Y, Y^1, CT^Y R8^2Y^2;
ER9^1CE^L, L^1, CE^LR9^2L^2; ER10^1CE^T, T^1, CE^TR10^2T^2; ER11^1CE^J, J^1, CE^JR11^2J^2; ER12CE^Y, Y^1, CE^YR12^2Y^2;	JR13^1CJ^L, L^1, CJ^L R13^2 L^2; JR14^1CJ^T, T^2, CJ^T R14^2 T^2; JR15^1CJ^E, T^1, CJ^E R15^2 E^2; JR16^1CJ^Y, Y^1, CJ^Y R16^2 Y^2.

R₁₀

R₈

R₁₈

R₁₄

R₃

R₁₁

R₁₆

R₂₀

R₁₃

R₁₇

R₁₅

R₁₉

R₁

R₅

R₇

R₆

R₂

R₉

R₄

R₁₂

J

S_J

Y

S_Y

L

S_L

T

S_T

E

S_E

Рис.1.1

YR17^1CY^L, L^1, CY^LR17^2 L^2; YR18^1CY^T, T^1, CY^T R18^2 T^2; YR19^1CY^E, E^1, CY^ER19^2 E^2; YR20^1CY^J, J^1, CY^J R20^2 J^2.

Исходя из (1.2), представляется возможным записать состояния С каждого элемента и системы безопасности в целом.

C_L = F₁ S_L, C_L^T, C_L^E, C_L^J, C_L^Y, (1.3)

C_T = F₂ S_T, C_T^L, C_T^E, C_T^J, C_T^Y, (1.4)

C_E = F₃ S_E, C_E^L, C_E^T, C_E^J, C_E^Y, (1.5)

C_J = F₄ S_J, C_J^L, C_J^T, C_J^E, C_J^Y, (1.6)

C_Y = F₅ S_Y, C_Y^L, C_Y^T, C_Y^E, C_Y^J, (1.7)

C_ЧТС =  S_СБ, C_, C_T, C_E, C_J, C_Y. (1.8)

Состояние людей зависит от их собственных свойств – здоровья, обученности, дисциплинированности, точности действий, внимательности, а также от того, насколько безопасна техника, насколько безопасна среда, какая информация об опасностях доведена до людей, насколько эффективно управление безопасностью.

Состояние техники зависит от собственного свойства безопасности техники, от того, насколько люди безопасно работают на технике, насколько среда воздействует на безопасность техники, насколько информация о технике распространена среди обслуживающего персонала, каким образом система управления безопасностью влияет на технику.

Состояние среды зависит от собственных свойств среды – рассеивание в воздухе, растворение в воде, скопление в низинах и т.п., от действий людей по изменению безопасного состояния среды, от того, как техника изменяет безопасное состояние среды, от информации о безопасности среды, от воздействия системы управления на среду.

Состояние информации определяется собственными свойствами (полнотой, своевременностью и достоверностью), а также влиянием людей на информацию, состоянием техники, выдающей информацию, и влиянием управления на информацию.

Состояние управления безопасностью зависит от собственных свойств – эффективности управления и оперативности, а также от того, как люди подготовлены и относятся к управляющим воздействиям по безопасности, каким образом можно воздействовать на среду, как информация позволяет принимать оптимальное решение по управлению безопасностью.

Состояние системы безопасности (системы «человек – техника - среда»), определяется системными свойствами – эффективностью и точностью, и состоянием элементов системы.

Стоимость системы безопасности очевидна и определяется вложенными средствами при проектировании, испытаниях, изготовлении и монтаже, а также эксплуатационными расходами. Эффективность системы – степень достижения цели – требует отдельного рассмотрения.

Состояние системы может быть безопасным С^Б_чтс, когда параметры источников опасности не могут привести к травме, гибели или заболеванию человека. Если же существуют необходимые условия, т.е. некоторые параметры могли бы привести к травме, гибели или заболеванию, но отсутствуют достаточные условия, т.е. другие параметры не позволяют нанести ущерб человеку, то такое состояние будем называть опасной ситуацией С^ос_чтс. Состояние, при котором происходит травма, гибель или заболевание человека, назовем состоянием происшествия С^п_чтс.

Рис. 1.2.

Система первоначально находится в состоянии С^Б_{чтс .} В процессе трудовой деятельности параметры источников опасности изменяются, при этом система может перейти в состояние С^ос_чтс. Переход в состояние С^п_чтс может быть только из состояния С^ос_чтс. Время нахождения в состоянии С^ос_чтс может быть различным: очень большим (годы) или очень коротким (доли секунды), но система должна находиться в состоянии опасной ситуации. Из состояния С^ос_чтс система может перейти или в С^Б_чтс, или в С^п_чтс, а из состояния С^п_чтс система никуда не переходит, так как происшествие уже случилось. Далее может быть только другая система.