Ассоциация производителей и потребителей тормозного оборудования для подвижного состава железнодорожного транспорта

Актуальность проведения работ по созданию методики прогнозирования риска при эксплуатации подвижного состава заключается в:

• требовании  закона «О техническом регулирование»  оценивать риски;
• требованиях к обеспечению безопасности движения, установленных железнодорожными регламентами;
• внедрение на предприятиях железнодорожного транспорта стандарта УРРАН (RAMS);
• наличие развитой информационной базы;
• сформированном международном опыте;
• активной разработке отраслевых стандартов и методик в области оценки безопасности и риска.

В результате произведённого анализа данных о причинах отказов технических средств, используя программу КАСАНТ, была установлена зависимость количества отказов технических средств от этапа жизненного цикла, на котором произошёл отказ. При этом на этап эксплуатации и технического обслуживания приходится более 70% отказов тормозного оборудования. В связи с чем, возникла потребность в разработке методики прогнозирования риска при эксплуатации железнодорожного подвижного состава, позволяющей предвидеть доминирующие риски для сложных систем, к которым относится подвижной состав, а так же своевременно вырабатывать механизмы для их снижения.

Предлагаемая методика прогнозирования уровня риска при эксплуатации подвижного состава железнодорожного транспорта предполагает реализацию алгоритма, представленного на рисунке 1. Формирование данного алгоритма основывается на принципах системного подхода и подвержено циклу PDCA: планирование, выполнение, контроль и анализ.

Рис.1 Алгоритм прогнозирования уровня риска при эксплуатации железнодорожного подвижного состава.

Планирование

Под стадией планирования подразумевается в первую очередь определение области исследования.Оценка риска может проводиться в рамках организации, её конкретного подразделения, или же для отдельных категорий деятельности и проектов. В различных случаях могут применяться кардинально отличающиеся подходы и методы.

В качестве объекта исследования выступает любое техническое средство подвижного состава железнодорожного транспорта. Так же возможна оценка совокупного влияния технических средств различных узлов подвижного состава.

В соответствие с международным стандартом  EN 50126  «Спецификация и доказательство надежности, эксплуатационной готовности, ремонтопригодности и безопасности (RAMS) для использования на железных дорогах» анализ риска необходимо применять на всех этапах жизненного цикла (ЖЦ).  При этом подразумевается оценка риска на каждом этапе, с характерной для выбранного этапа ЖЦ уровнем детализации.

Так, каждый этап ЖЦ, характеризуется своей спецификой, для каждого необходим различный объём исходных данных. Соответственно, применение одного универсального метода для разных этапов жизненного цикла не всегда оправдано.

К примеру, на этапе определения исходных данных, анализ риска в большинстве случаев применяют для принятия решения о целесообразности дальнейшей разработки рассматриваемой концепции. На этапе проектирования при оценке риска уделяют наибольшее внимание идентификации рисков и их влиянию на последующие этапы жизненного цикла.  Для этапа производства важен глубокий анализ причин отказов технических средств, а для этапа эксплуатации необходим прогноз неблагоприятных событий.

Первый этап жизненного цикла предполагает установление и анализ требований к исходным данным, включая их оценку на соответствие нормативным правовым актам, стандартам и внутренним регламентам. Для данного этапа характерна оценка рисков с помощью экспертных методов, таких как метод Делфи и SWIFT-анализ.

Оценка рисков на этапе проектирования железнодорожного подвижного состава характеризуется  необходимостью одновременного использования расчетных, экспериментальных и экспертных методов, в соответствии с требованиями установленными в статье 4 Технического регламента Таможенного союза «О безопасности железнодорожного подвижного состава» (ТР ТС 001/2011). При наличие статистической информации об эксплуатации аналогичной продукции, в качестве интегрированного метода можно использовать метод анализа причин и последствий с предварительной оценкой причин отказов подвижного состава железнодорожного транспорта с помощью метода Делфи. В случае же проектирования инновационного подвижного состава возможно использование метода Монте-Карло, при этом так же уделив значительное внимание функциональным взаимосвязям с помощью вспомогательных методов оценки, таких как SWIFT-анализ.

Этап производства подвижного состава железнодорожного транспорта характеризуется необходимостью детальной проработки возможных рисков. С целью оценки рисков на данном этапе возможно использование метода анализа причин и последствий или комбинацию из FMEA-анализа и матрицы последствий и вероятностей.

Этап эксплуатации и технического обслуживания характеризуется прямым влиянием на обеспечение безопасности движения и, соответственно, требует использования методов исключительно с высокой результативностью и низкой степенью неопределённости, таких как Байесов подход.

Выполнение

В процессе реализации методики оценки риска, необходимо проанализировать какие входные данные понадобятся в процессе оценки. Для прогнозирования риска с помощью сетей Байеса на этапе эксплуатации и ремонта необходима следующая статистическая информация:

1. Количество отказов, зафиксированных на дороге за период не менее трёх лет;
2. Количество случаев ремонта, зафиксированных на дороге за период не менее трёх лет;
3. Величина рабочего парка на дороге;
4. Классификатор отказов технических средств.

Перечень наименований отказавших элементов и частоты отказов можно получить из специализированной программы по учёту и контролю устранения отказов технических средств ОАО «РЖД» и анализа их надёжности – КАСАНТ. Так же возможно использование данных оперативной системы контроля и анализа эксплуатационной работы железной дороги «ОСКАР ТЭП» и автоматизированной системы пономерного учёта, контроля дислокации, анализа работы и регулирования вагонного парка «ДИСПАРК».

Прогнозирование риска в первую очередь направлено на минимизацию возможных неблагоприятных последствий. Данные последствия должны быть идентифицированы и, при дальнейшем анализе, определена их условная зависимость от отказов технических средств, выявленных на стадии планирования.

К возможным последствиям при отказе технических средств подвижного состава можно отнести:

1. транспортное происшествие;
2. задержка поезда;
3. влияние на эксплуатационные показатели;
4. снижение перерабатывающей способности сортировочной горки и т.д.

В результате анализа статистики отказов, случаев нарушения безопасности движения за предыдущие периоды, происходит объединение и выделение наиболее значимых событий, влияющих на последствия. Вероятности возникновения обозначенных событий вычисляется с помощью информации, собранной на этапе формирования массива исходных данных.

После установления типа связей между событиями в Байесовой сети, создаётся формула полной вероятности, путём преобразования сети в математический вид. При этом Байесов подход позволяет оценить риск возникновения каждого последствия, как в отдельности, так и в совокупности, путём внесения изменений в формулу полной вероятности.

Следующим этапом является получение экспертных оценок, которые позволят скорректировать статистическую информацию. Применение экспертного подхода производится с целью определения условных взаимосвязей в сети Байеса и установления граничных значений итоговой оценки. Экспертная оценка производится путём анкетирования среди группы экспертов или применения таких методов, как «мозговой штурм» и метод Делфи.

Установление граничных значений или критических точек, производится по принципу разделения результатов оценки на:

a) неудовлетворительные, при которых уровень риска рассматривают как недопустимый, независимо от того, какие затраты может понести организация;

c) удовлетворительные, в которой уровень риска рассматривают как незначительный или настолько малый, что нет необходимости в каких-либо мерах по обработке риска.

Вероятностный прогноз осуществляется путём трансформирования формулы полной вероятности и акцентировании внимания на интересующем элементе Байесовой сети.

Контроль

На этапе контроля производится сравнение, полученного в результате оценки уровня риска с граничным значением, установленным экспертами. Если граничное значение риска не было превышено, то необходимо оценить корректность используемой информации, квалификацию экспертов, пригодность Байесова подхода для выбранного этапа ЖЦ. Внешние воздействующие факторы, влияющие на подвижной состав, непрерывно изменяются. Необходимо учитывать возможные корректировки в действующих программах по учёту отказов или внедрение более современного программного комплекса. При изменении правил эксплуатации и требований к безопасности может понадобиться комбинированный метод, объединяющий в себе, к примеру, оценку риска в техносфере и природной среде.

Если установленный уровень риска превысил граничное значение, то перед контролем адекватности выбранного метода, входной информации иквалификации экспертов необходимо произвести анализ результатов оценки.

Анализ

Этап анализа представляет собой, ряд мероприятий направленных на выявление истинных причин неблагоприятных событий, уменьшение полученного значения риска и определение уровня остаточного риска.

С цельюпоиска решений по минимизации риска разрабатываются корректирующие и предупреждающие мероприятия.

Мониторинга и анализа призван свести в едино все результаты, полученные в процессе оценки риска с целью:

• анализа статистики рисковых случаев, произошедших за отчётный период;
• корректировки области исследования;
• корректировки перечня возможных последствий;
• корректировка уровня остаточного риска.

В рамках проведённой работы был сделан вывод, что для этапа эксплуатации и технического обслуживания применим Байесов подход к оценке риска. Использование байесовых сетей позволяет выявить динамику  последствий, к которым может привести отказавший элемент подвижного состава, с учетом взаимодействия рискообразующих факторов. Данный метод, один из немногих, предоставляет возможность оценить последствия отказов технических средств количественным способом, а так же  оценить риск, путём объединения данных эксплуатации и технического обслуживания. Применение описанной методики прогнозирования риска позволит повысить эффективность эксплуатационной работы и принимать своевременные решения по предотвращению опасных отказов.

Обсуждение закрыто.