Оценка производственных возможностей объекта экономики

Как уже было отмечено, устойчивость объекта в условиях ЧС мирного и военного времени определяется его производственными возможностями. Это в конечном итоге и будет характеризовать возможность объекта выполнять свое функциональное назначение. Рассмотрим, как же возможно оценить производственные возможности (объекта экономики) в условиях воздействия тех или иных поражающих факторов.

Необходимо отметить, что производственные возможности ОЭ будут зависеть от нескольких показателей, таких как состояние технологического оборудования, участвующего в производстве, и состояние персонала, обслуживающего указанное оборудование.

При этом важно подчеркнуть, что, как правило, современный объект экономики есть сложная система, состоящая из нескольких элементов (подсистем), а, следовательно, вероятность функционирования всей системы в целом есть функция от вероятностей функционирования всех ее элементов (подсистем).

Для отдельного элемента вероятность его функционирования можно определить из соотношения:

Р_эл = Р_п · Р_то, (3.1)

где Р_п – вероятность поражения персонала рассматриваемого элемента объекта;

Р_то – вероятность функционирования технологического оборудования, т.е. вероятность того, что оборудование не получит сильных и полных повреждений:

Р_то = 1 – (Р₃ + Р₄)_то, (3.2)

 

где Р₃ и Р₄ – вероятность сильного и полного разрушения технологического оборудования элемента объекта.

 

Р_п = 1 – (Р₃ + Р₄)_зд, (3.3)

 

если персонал находится в здании цеха, где Р₃ и Р₄ – вероятность сильного и полного разрушения здания цеха.

 

(3.4)

 

если персонал находится в защитных сооружениях, где N_i – доля персонала элемента объекта, находящегося в i-том защитном сооружении, Р_{вых i} – вероятность выхода из строя (полного или сильного разрушения) i-го защитного сооружения.

Исходя из принципиальной схемы функционирования ОЭ (схема 3.1) производится определение его производственных возможностей в целом.

Схема 3.1. Принципиальная схема функционирования производственного объекта

 

Рассмотрим два наиболее простых случая:

производственные цеха независимы и производят одну продукцию;

производственные цеха на объекте работают последовательно, и работа каждого последующего цеха базируется на продукции предыдущего.

В первом случае производственные возможности будут определяться по зависимости:

, (3.5)

где Р_к, Р_у, Р_мр – соответственно вероятность функционирования коммунальной, управленческой, системы материальных ресурсов;

α_i – для i-го производящего цеха в объеме производства объекта (Σα_i=1);

Р_i – вероятность функционирования (производственные возможности) i-го цеха объекта.

Во втором случае производственные возможности определяются по зависимости:

. (3.6)

Очередным этапом реализации предлагаемой методики будет являться определение невыхода из строя персонала и технологического оборудования для каждой из рассматриваемых систем (управления, снабжения, коммунальной). При определении численных значений вероятности выхода из строя отдельных элементов объекта экономики рассматриваются значения поражающих факторов источников чрезвычайных ситуаций. Исходя из их численных значений, производится расчет вероятностей, необходимых для расчета производственных возможностей объекта экономики в условиях чрезвычайной ситуации. Значения поражающих факторов, а также их физическая природа будут зависеть от источника чрезвычайной ситуации. Основные поражающие факторы представлены в таблице 3.1.

 

Таблица 3.1

Поражающие факторы и их основные параметры

 

Виды ЧС	Поражающие факторы	Параметры
Землетрясение	Обломки зданий и сооружений	Интенсивность землетрясения
Взрывы	Воздушная ударная волна	Избыточное давление во фронте ВУВ
Пожары	Тепловое излучение	Плотность теплового потока, длительность пожара
Цунами, разрушения гидро- динамически опас­ных объектов	Волна цунами, волна прорыва	Высота волны, максимальная скорость волны, давление гидравлического потока
Радиационные аварии	Радиоактивное загрязнение	Доза облучения, мощность дозы облучения
Химические аварии	Токсичные нагрузки	Предельно допустимая концентрация, токсодоза

 

Существуют методики определения вероятности разрушения зданий и сооружений, поражения персонала, участвующего в производственном процессе. Эти методики будут различными для разных видов ЧС.

Рассмотрим наиболее часто используемый при расчетах поражающий фактор – воздушную ударную волну. Этот фактор характерен для таких ЧС как взрывы, пожары, а также при применении в условиях военного времени обычных средств поражения и ядерных.

При воздействии ударной волны взрыва с конкретным значением давления во фронте здание или технологическое оборудование может быть не разрушенным (не поврежденным) или получить различную степень разрушения повреждения (слабую, среднюю, сильную, полную). Численные значения давлений, при которых могут быть получены разрушения, получены экспериментальным путем и представлены в различных источниках.

 

 

Таблица 3.2

Степени разрушения зданий и сооружений различных видов транспорта при действии нагрузок от ударной волны

№	Здания, сооружения и устройства различных видов транспорта	Значения ΔРф(кПа), вызывающие разрушения
слабое	среднее	сильное	полное
	Здания вокзалов, депо, ТЭЦ с тяжелым металлическим или ж.б. каркасом и тяжелым стеновым заполнением	10-20	20-40	40-60	60-100
	Здания кирпичные (блочные) многоэтажные	8-12	12-20	20-30	30-40
	Здания кирпичные (блочные) малоэтажные	8-12	12-25	25-35	34-45
	Здания каркасного типа с легким заполнением	10-20	20-50	50-80	80-120
	Железнодорожное полотно, стрелочные переводы	100-200	200-300	300-500	более 500
	Здания тяговых подстанций, фидерных, трансформаторных	10-30	30-60	60-70	более 100
	Контактная сеть ж.д., воздушные ЛЭП	20-50	50-70	70-120	более 120
	Подземные кабельные линии электроснабжения и связи	200-300	300-600	600-1000	более 1000
	Мосты железобетонные и металлические пролетом до 45 м	100-150	150-200	200-250	более 250
	То же с пролетом 100 м и более	50-100	100-150	150-200	более 200
	Мосты железобетонные с пролетом 20-25 м	50-100	100-150	150-200	более 200
	Мосты деревянные низководные	20-50	50-80	80-100	более 100
	Подземные сети водопровода, канализации, газоснабжения	400-600	600-1000	1000-1500	более 1500
	Водонапорные башни	20-40	40-60	60-70	более 70
	Станочное оборудование депо и мастерских	25-40	40-60	60-80	более 80
	Кузнечно-прессовое оборудование	50-100	100-150	150-200	более 200
	Вагоны, платформы, цистерны	30-40	40-80	80-100	более 100
	Локомотивы (тепловозы, электровозы)	50-70	70-100	100-150	более 150
	Тоннели	150-200	200-300	300-500	более 500
	Шоссейные дороги с твердым покрытием	100-300	300-1000	1000-2000	2000-3000
	Автомобили грузовые, цистерны	20-30	30-50	55-65	более 65
	Автобусы и кунги	15-20	20-45	45-60	60-80
	Автозаправочные станции	20-30	30-40	40-60	-
	Заглубленные емкости (подземные резервуары)	20-50	50-100	100-200	более 200
	Магистральные трубопроводы	200-350	350-600	600-1000	-
	Перекачивающие и компрессорные станции	15-25	25-35	34-45	более 45
	Резервуарные парки (заполненные)	20-40	40-70	70-90	более 90
	Частично заглубленные резервуары	30-50	50-80	80-110	более 110
	Суда на плаву	80-100	100-130	130-180	-
	Пристани и причалы металлические	50-100	100-150	150-200	более 200
	Крановое хозяйство портов	20-30	30-60	60-80	более 800
	Самолеты, вертолеты на стоянке	9-10	10-15	15-25	более 25
	Защищенные пункты управления	200-300	300-500	500-700	более 700
	Гусеничные тягачи и тракторы	30-40	40-60	60-80	более 80
	Взлетно-посадочные полосы	300-400	400-1500	1500-3000	более 3000
	ЛЭП воздушные высоковольтные	20-60	60-100	100-160	более 160
	Антенные устройства	10-20	20-40	40-60	более 60

Примечание:

1. Значения ΔР_ф, вызывающие разрушения зданий, сооружений и подвижного состава, приведены для условий расположения их длинной стороной к центру взрыва. При воздействии волны ΔР_ф со стороны торцовых стен давления, вызывающие сильные и полные разрушения, могут быть в 1,5-2 раза больше.

2. При воздействии импульсных нагрузок от взрыва ВВ значения давлений, вызывающих различные степени разрушений, будут в 1,5-1,7 раза выше.

 

В данной таблице значение величины давления во фронте ударной волны, вызывающей определенную степень разрушения, приведены для ядерного взрыва. Считается, что одинаковая степень разрушения ударной волной взрыва ВВ или ГВС имеет место, если давление во фронте ударной волны взрыва ВВ или ГВС в 1,5-1,7 раза выше давления во фронте ядерного взрыва.

Возможная степень разрушения здания (оборудования) зависит от величины избыточного давления во фронте воздействующей ударной волны взрыва (ΔР_ф), а также от вида и конструкции здания (оборудования). Определяется она путем сравнения величины избыточного давления во фронте воздействующей ударной волны ΔР_ф и справочных данных величин давления ударной волны, вызывающих различную степень разрушения (повреждения) рассматриваемого здания или оборудования. Так как получаемые значения степени разрушения зданий и сооружений (в зависимости от величины избыточного давления) носят вероятностный характер, возникла необходимость выразить вероятное состояние сооружения одним обобщенным показателем устойчивости. Показатель, с помощью которого стало возможным определить состояние сооружения при воздействии ударной волны взрыва в зависимости от соотношения ΔР_ф/ΔР_ф^*, называется обобщенным показателем устойчивости здания (сооружения) и обозначается ξ_зд.

Для зданий и сооружений величину ξ определяют из соотношения:

^, (3.7)

где ΔР_ф – давление во фронте воздействующей ударной волны;

ΔР_ф^* – давление во фронте ударной волны, вызывающее выход из строя здания, сооружения. Для производственных зданий и сооружений – это давление, вызывающее сильные разрушения; для жилых и административных зданий – это давление, вызывающее средние разрушения. Величины ΔР_ф^*_зд определяются по справочникам (табл.3.2);

1,25 – коэффициент запаса, учитывающий неточности в определении значений ΔР^*_фзд.

Для технологического оборудования, размещенного в производственных зданиях:

(3.8)

где ΔР^*_фто – давление во фронте ударной волны, вызывающее выход из строя технологического оборудования (вызывающее сильные повреждения – определяется по справочникам);

К₁ – коэффициент, учитывающий воздействие на оборудование обломков строительных конструкций здания:

где К_т – коэффициент, учитывающий тип ограждающих конструкций здания.

 

 

К₂ – коэффициент, учитывающий снижение давления в затекающей внутрь здания волне по сравнению с давлением во фронте проходящей ударной волны.

 

Указанные рекомендации по определению величины ξ_то равномерны для ударной волны ядерного взрыва. При воздействии ударной волны взрыва ВВ или ГВС величину ξ_то определяют по формуле:

 

, (3.9)

где К₁ – коэффициент, учитывающий повреждения технологического оборудования обломками конструкций разрушившегося здания; величину К₁ принимают равной:

1…………если ξ_зд<0,5;

1.15……...если ξ_зд =0,5-1,25;

К_Т………..если ξ_зд>1,25.

 

Вычислив значения обобщенного показателя состояния зданий и оборудования по графику (рис.3.1) определяют, в зависимости от величины ξ, вероятности получения разрушений различной степени, если речь идет о зданиях и сооружениях, или повреждений различной степени, если оценивается состояние оборудования, и от их значений вычисляют вероятность выхода из строя здания или оборудования:

Р_вых=ΣР_i(b),

где Р_i – вероятность получения разрушений (повреждений), приводящих к выходу из строя здания или оборудования;

i – степень разрушения (повреждения) здания или оборудования:

i=0 – отсутствие разрушения (повреждения);

i=1 – слабое разрушение (повреждение);

i=2 – среднее разрушение (повреждение);

i=3 – сильное разрушение (повреждение);

i=4 – полное разрушение (повреждение).

Характеристика степеней разрушения зданий приведена в таблице 3.3.

 

Таблица 3.3

Характеристика степеней разрушения зданий

Степени разрушения	Характеристика разрушения
Слабые	Частичное разрушение внутренних перегородок, кровли, дверных и оконных коробок, легких построек и др. Основные несущие конструкции сохраняются. Для полного восстановления требуется капитальный ремонт.
Средние	Разрушение меньшей части несущих конструкций. Большая часть несущих конструкций сохраняется и лишь частично деформируется. Может сохраняться часть ограждающих конструкций (стен), однако при этом второстепенные и несущие конструкции могут быть частично разрушены. Здание выводится из строя, но может быть восстановлено.
Сильные	Разрушение большей части несущих конструкций. При этом могут сохраняться наиболее прочные элементы здания, каркасы, ядра жесткости, частично стены и перекрытия нижних этажей. При сильном разрушении образуется завал. В большинстве случаев восстановление нецелесообразно.
Полные	Полное обрушение здания, от которого могут сохраниться только поврежденные (или неповрежденные) подвалы и незначительная часть прочных элементов. При полном разрушении образуется завал. Здание восстановлению не подлежит.

 

Как уже было отмечено ранее, при суммировании полученных вероятностей (в зависимости от того какой элемент объекта экономики рассматривается) определяется значение вероятности выхода из строя здания, сооружения или оборудования, а также производственного персонала. При определении вероятности выхода из строя персонала, считается, что в полностью разрушенных зданиях выходит из строя 100% находящихся в них людей; в зданиях, получивших средние разрушения, может выйти из строя 10-15% находящихся в них людей.

Таким образом, укрупненный алгоритм определения производственных возможностей объекта экономики может быть следующим:

Определить, исходя из прогноза возможной обстановки, численное значение поражающего фактора источника чрезвычайной ситуации в районе объекта экономики.

Выявить структуру зданий, сооружений и технического оборудования, а также количество и размещение производственного персонала, входящего в каждую систему объекта экономики (производственная, управления, коммунальная, материальных ресурсов).

Используя справочные таблицы (табл.3.2), по зависимостям (3.7) и (3.8) определить обобщенный показатель устойчивости для всех элементов рассматриваемых систем объекта экономики.

По графику рис.3.1 определить значения вероятностей получения разрушений (повреждений).

Суммируя значения вероятностей сильных и полных разрушений, определить значения вероятностей выхода из строя зданий и оборудования и потерь производственного персонала.

Зная вероятности выхода из строя зданий, сооружений, технологического оборудования и потерь производственного персонала, определить значения вероятностей функционирования систем коммунальной, управленческой, материальных ресурсов, производственной.

По зависимости (3.5 или 3.6) определить производственные возможности объекта экономики.

 

Р1

Р2

Р4

Р3

Рис.3.1. Зависимость вероятности разрушений основных производственных фондов от показателя устойчивости (ξ):

Р₁ – слабых; Р₂ – средних; Р₃ – сильных; Р₄ –полных

Пример: на железнодорожной станции, расположенной в крупном городе, в наиболее напряженные часы суток находится в обработке (погрузка, разгрузка, маневр) до 150 грузовых вагонов и 2 пассажирских состава (40 вагонов). С этой станции отправляется около 2,5 тыс. тонн грузов и около 2 тыс. пассажиров. Оценить возможный объем отправления грузов и пассажиров с этой станции, которая оказалась в зоне действия поражающих факторов ядерного взрыва с ΔР_ф=70 кПа.

Решение: Определив по таблице 3.2, что средние повреждения вагоны получат при ΔР^*_ваг=60 кПа, получим показатель ξ_ваг= по графику (рис.3.1), становится ясно, что при ξ_ваг=1,46 вероятность сильных разрушений вагонов Р₃=0,27, полных Р₄=0,5. Суммарная вероятность выхода из строя вагонов составит:

вероятность сохранения вагонов составит Р_сохр= 1-Р_вых = 1-0,77 = 0,23.

Следовательно, из 150 грузовых вагонов можно ожидать сохранения только:

N_{сох.гр.в.}=0,23 ^. 150=38 вагонов,

а пассажирских:

 

N_{сох.п.в.}=0,23 ^. 40=10 вагонов.

 

При средней норме перевозки в одном грузовом вагоне 16 т, а в пассажирском – 50 чел., получим, что после воздействия ВУВ объем отгружаемых материалов и изделий составит:

 

П_матер= N_{сох.гр.в.} ^. Р_г = 38 ^. 16 т = 608 т,

 

а количество отправляемых пассажиров составляет

 

П_пас= N_{сох.п.в.} ^. Р_п = 10 ^. 50 т = 500 чел.

 

Следовательно, производственные возможности железнодорожной станции по перевозке грузов будет:

а по перевозке пассажиров –