Деревья событий или деревья решений пред­назначены для решения в определенном смысле обратной задачи. С их помощью пытаются воссоздать возможные последствия того или иного начального решения, действия, события. При анализе риска таким начальным событием являются авария или отказ некоторой системы. Построение дерева заключается в последова­тельном нахождении всех возможных состояний других систем, деятельность которых связана с рассматриваемой и отказы ко­торых могут повлиять на характер развития аварии, инициируе­мой отказом в исследуемой системе.

Таким образом, использование деревьев определяется тем, за какими причинно-следственными связями необходимо про­следить. Если требуется выяснить, к каким последствиям мо­жет привести авария системы, строится дерево событий. Если требуется понять, что может стать причиной аварии системы, строится дерево отказов.

Заметим, что деревья отказов и деревья событий являют­ся взаимодополняющими методами исследования надежности сложных систем. Действительно, если построить гипотетический граф всех возможных событий и их взаимосвязей, имею­щих отношение к безопасности объекта, то деревья отказов и деревья событий будут представлять собой фактически разные фрагменты этого графа. Вероятностные оценки, полученные на основе одного дерева, могут использоваться для получения аналогичных оценок в другом дереве событий.

4.2. Модельный подход

Второе направление в измерении риска можно назвать мо­дельным. В нем разрабатываются модели процессов, приводя­щих к нежелательным событиям. К нему относятся работы, в которых пытаются найти статистически значимую зависимость между действием опасных веществ на человека и увеличением числа тех или иных заболеваний. Разрабатываются модели воз­действия различных веществ на население непосредственно и через продукты питания. Существуют модели воздействия опасных веществ на окружающую среду, позволяющие оценить уровень ее загрязнения и даже предсказать моменты экологиче­ских катастроф. Так, для оценки вредного влияния сброса про­мышленных отходов в реку строится модель распространенно­сти загрязнения с потоком воды, оцениваются концентрации опасных веществ на различных расстояниях от места сброса.

Для снабжения городов водой активно используются подзем­ные воды влагосодержащих пластов. При этом становится акту­альным уменьшение загрязнения подземных пластов вредными примесями. Одним из способов достижения такой цели является установка специальных скважин, накачивающих чистую воду в пласт и создающих принудительное течение грунтовых вод, пре­пятствующее распространению вредных примесей.

4.3 Экспертный подход и восприятие риска

Как правило, риск, связанный с какой-либо активностью человека, компенсируется личной или социальной выгодой. Риск, представленный только своими негативными последст­виями, лишен смысла. Казалось бы, степень приемлемого рис­ка должна находиться в прямой зависимости от получаемой при этом выгоды. В работе В.Старра, в которой анализиру­ются исторически сложившиеся в различных областях челове­ческой деятельности соотношения между риском и выгодой, показано, что это далеко не так. Отмечено, что в случае добро­вольного участия в какой-либо деятельности человек склонен принимать большую степень риска, чем в случае его вовлечения в эту деятельность силой обстоятельств. Так, при одном и том же уровне выгоды в первом случае люди допускают риск в 1000 раз больший, чем во втором.

Одной из первых работ, в которой была предпринята по­пытка экспериментальным путем выделить критерии, которые применяют люди при оценке риска при использовании различ­ных видов технологий, является работа П.Словика, В.Фиш-хофа и С. Лихтенштейн, которая так и называлась «Ранжи­рование риска». В качестве испытуемых были взяты представи­тели различных социальных групп (студенты, бизнесмены, члены женского клуба, эксперты), по 30-40 человек в каждой. Испытуемым предлагалось проранжировать 31 различную тех­нологию, расположив их по порядку — от менее опасной к бо­лее  опасной.

В ранжировках первых трех групп испытуемых наблюда­ется много общего. Опасность технологий с низкой смертно­стью была переоценена, а технологий с высокой смертностью недооценена. Ранжировки экспертов значительно отличались и показали довольно сильную корреляцию со статистическими данными о смертности при использовании той или иной технологии. Это позволило заключить, что для экспертов понятие риска технологии связано с понятием смертности. Однако воз­можно, что испытуемые первых трех групп при ранжировке опирались на собственные неверные представления о смертно­сти. Для проверки данного предположения на следующем этапе этих же испытуемых попросили оценить общее количество смертных случаев, происшедших, по их мнению, в США в ре­зультате использования той или иной технологии. Но и эти оценки испытуемых показали слабую корреляцию с результа­тами ранжирования технологий по степени опасности. Наиболее ярко это проявилось при оценке опасности от использования ядерной энергетики. Так, в ранжировках испытуемых она за­нимала первое место, как одна из самых опасных, хотя оценка смертности от ее использования занимала одно из последних мест. Был сделан вывод, что при ранжировании технологий по степени связанного с ними риска люди используют не показа­тель смертности, а какие-то другие критерии, соответствующие их субъективным представлениям о риске. В соответствии с этой точкой зрения риск от использования технологий может определяться рядом факторов субъективного и объективного характера, а смертность от технологии является только лишь одним из них.

По-видимому, при оценке степени риска испытуемые пола­гаются не на статистические данные, а на свой жизненный опыт и интуицию, которые в значительной степени формируют­ся под влиянием средств массовой информации, освещающих в большей степени катастрофы, связанные с одновременной гибе­лью большого количества людей, или одиночные экстраорди­нарные события.

Перечислим основные качественные факторы, влияющие на субъективные представления людей о степени риска.

1.     Значимость  последствий.  Большую роль при оценке степени риска играет то, какие потребности индивидуума могут быть удовлетворены в результате благоприятного исхода и какую угрозу ему может представлять неблагоприятный исход. Негативные последствия могут быть ранжированы с точки зрения их значимости для человека. Наиболее значимы последствия, ставящие под угрозу жизнь и здоровье человека, далее идут разнообразные последствия,  связанные с угрозой семейному благополучию, карьере и т.д.

2.    Распределение   угрозы во времени. На восприятие риска оказывает большое влияние характер распределения негативных последствий во времени.  Замечено,  что люди относятся терпимее к частым, распределенным во времени мелким авариям, чем к более редким катастрофам с большим числом жертв, даже если суммарные потери в первом случае гораздо больше, чем во втором.

3.     Контролируемость  ситуации.   Возможность  контроля над развитием событий,  использование своих    навыков    для  избежания негативных последствий сильно влияют на оценку приемлемости ситуации. Замечено, что люди готовы идти на больший риск в ситуации, где многое зависит от их личного мастерства.

4.       Добровольность,  или возможность свободного выбора. Использование большинства современных промышленных технологий носит для людей обязательный характер в отличие от таких технологий, как   употребление   сигарет, занятие горно­лыжным спортом и т.п. Отмечено, что чем больше степень добровольности в использовании той или иной технологии,  тем выше уровень риска, на который согласны идти люди.

5.               Степень новизны технологии. Общество проявляет сравнительно большую  терпимость к  старым,  хорошо  известным технологиям, чем к новым, относительно которых у него мало опыта.

6.       Характеристики  субъекта, оценивающего риск.  Пол, образование, образ жизни, эмоциональный настрой, социальные нормы и обычаи общества, степень доверия к экспертам и другие факторы влияют на поведение человека при оценке уровня риска и безопасности.

4.4. Сравнение  разных способов измерения риска

Рассматривая подходы к измерению риска, можно отметить, что они имеют разные области применения (хотя в ряде случаев эти области пересекаются) и не свободны от недостатков. Инженерный подход применим для старых, хорошо изученных технологий, где существует детальная статистика, а человек мало влияет на надежность работы. В современных крупномасштабных технологиях надежность работы существенно определяется человеко-машинным взаимодействием. Несомненный факт - большинство крупных аварий связано с ошибками человека. Вот почему оценки надежности тех или иных устройств, найденные с помощью традиционного инженерного подхода, вызывают недоверие: по этим оценкам аварии практически невозможны, а в действительности они происходят. Даже чисто технические причины этих аварий определяются совпадением крайне маловероятных событий, для которых нет надежной статистики.

Имеет существенные недостатки и модельный подход. Современный уровень знаний во многих областях (например, в биологии) недостаточен для построения надежных моделей воздействия вредных веществ на человеческий организм (прямо или через окружающую среду). Следовательно, модели строятся на тех или иных гипотезах. Статистических данных для их проверки часто не хватает.

Экспертный способ измерения риска нередко оказывается единственным выходом из положения. Но и он имеет недостат­ки. Есть специфические особенности восприятия риска людьми. Психологические исследования показали, что люди плохо опре­деляют вероятности событий, переоценивают вероятности тех из них, с которыми встречались раньше и которые «ярко» на них подействовали. Люди плохо учитывают априорные вероят­ности. Кроме того, первая подсказка, данная во время оценки, сильно влияет на результат. Существует проблема коммуника­ций между специалистами и непрофессионалами. Специалисты, обладающие теми или иными сведениями, не знают, как их до­нести до населения. Как, например, убедить людей в необходи­мости страхования от наводнений, использования привязных ремней в автомобилях? Как убедить людей в относительной безопасности новой технологии? На эти вопросы пока нет чет­ких ответов. Мнения обычных людей в сильной степени смеще­ны из-за эмоционального восприятия многих событий, с чем нельзя не считаться.

4.5 Установление стандартов допустимого риска

Измерение риска должно использоваться при установлении стандартов. Дальше выделены три основных подхода к определе­нию допустимого уровня риска:

1)           экспертные суждения;

2)           по аналогии со стандартами при известном уровне риска;

3)           многокритериальный анализ.

В ряде случаев стандарты устанавливаются на основе экс­пертных суждений. Отсутствие надежных способов измерения риска приводит к тому, что постулируется некоторый уровень безопасности. Например, принимается, что дополнительный риск не должен увеличивать смертность в конкретной возраст­ной группе населения более чем на 1%. Принимается, что бе­тонный купол атомного реактора должен выдержать прямое попадание самолета. Эти установки определяются (прямо или косвенно) соглашениями между различными группами людей.

Характерными свойствами экспертных суждений  яв­ляется следующее: существует зависимость между выгодой тех­нологией и ее допустимым уровнем риска. Для более выгодных технологий испытуемые устанавливали более высокий уровень допустимого риска; этот уровень был больше в том случае, ко­гда первоначально проводилась оценка выгоды, а затем — до­пустимого уровня риска. При обратном порядке он был мень­ше. Для большого числа технологий существующий уровень риска оценивается как неприемлемо высокий. Это говорит о том, что люди недовольны тем, как рынок и различные органи­зации регулируют использование технологий; чем выше оценка воспринимаемого риска, тем больше требований предъявляют к безопасности соответствующей технологии. Положительной стороной экспертного метода является то, что он ориентирован на получение оценок как желаемого уровня риска, так и реаль­но существующего. В то же время эксперименты показывают, что люди часто мало осведомлены о степени опасности различ­ных технологий.

Часто стандарты на новые источники риска устанавливают­ся по аналогии с уже известными. В случае аварий стандарты часто повышаются, а в случае длительной безопасной работы снижаются (т.е. человечество действует способом проб и оши­бок). В ряде стран помимо определения основного стандарта разрабатывают гибкую систему промежуточных стандартов, ко­торые заставляют промышленность постепенно перейти к неко­торому уровню нежелательного воздействия на окружающую среду. Иначе говоря, устанавливается последовательность це­лей, приемлемая как для промышленности, так и для защиты окружающей среды.

Существенно более гибким подходом к установке стандар­тов является подход, основанный на применении многокрите­риальных методов принятия решений, при котором учитываются все основные критерии. Сама задача вы­бора многокритериальная: необходим учет не только экономи­ческих, но и экологических, социальных, технических крите­риев. Важно отметить, что эти критерии относятся к трем пе­риодам времени: постройки объекта, его нормального функцио­нирования и моменту возможной аварии. Кроме того, проблема выбора является не индивидуальной, а коллективной. В выбо­ре фактически участвуют несколько организаций или активных групп. Так, при выборе трассы газопровода необходимо учиты­вать не только интересы организации, разрабатывающей про­ект, но и строящей его, и организации, осуществляющей нор­мальную эксплуатацию газопровода, а также интересы местных органов власти. Эти интересы в общем случае противоречивы. В подобных случаях выбор наилучшего варианта — это поиск согласованного решения нескольких активных групп, причем в процессе согласования могут возникать технические изменения вариантов. Далее приведен пример применения метода вер­бального анализа решений для такой задачи.

Крайне важной проблемой минимизации риска является создание новых технологических систем с высоким уровнем безопасности, разработка технологий, которые не могут стать опасными ни при каких обстоятельствах. Ясно, что эта цель заманчива, но труднодостижима. К ней направлены усилия инженеров в разных странах мира. При рассмотрении всех по­добных проектов имеется в виду, что любое повышение безо­пасности достигается за счет дополнительного увеличения рас­ходов. Возникает проблема определения уровня расходов, при котором технология еще остается рентабельной.

1. Пример

Выбор месторасположения нового объекта с учетом факторов риска

В России газопровод является существенным, а нередко и определяющим элементом газотранспортного комплекса, предназначенного для крупномасштабных поставок газа. По этой причине целесообразно остановиться на вопросах, связанных с рациональным выбором трассы газопровода. При выборе трассы магистрального газопровода на огромном пространстве необходимо учитывать многочисленные факторы: различные природ­ные и социально-экономические условия, влияние на местное население, согласование с большим кругом землепользователей и административных организаций.

При создании магистрального газопровода требуется охран­ная зона шириной по 250—350 м от оси газопровода, регламентирующая минимальное расстояние от газопровода до жилых зданий, автодорог, сельскохозяйственных построек и других сооружений, что при протяженности трассы порядка 1 тыс. ки­лометров составляет 50—70 тыс. гектаров. Следовательно, мож­но сказать, что для строительства трассы магистрального газо­провода необходимо иметь площадку огромных размеров, выбор которой представляет собой достаточно серьезную проблему.

В качестве примера представим далее исследование процес­са выбора трассы магистрального газопровода, проведенное в СССР в 1982 г.

5.1. Конкретная задача: альтернативы

В практической задаче выбирается вариант трассы газопро­вода в Грузии, предназначенного для подачи газа коммунально-бытовым и промышленным потребителям. На этом примере рассмотрим основные факторы, которые следует учитывать при выборе, и опишем процедуру выбора.

На предварительной стадии изучения (камеральная прора­ботка, полевое обследование, предварительное согласование) были отработаны три варианта генерального направления трас­сы: приморский, срединный и предгорный. При этом, помимо трассы основного газопровода, учитывались трассы перспектив­ных газопроводов-отводов к населенным пунктам и другим по­требителям.

5.2. Активные группы

В процессе выбора трассы газопровода принимали участие четыре активные группы. Прежде всего, заказчик - организа­ция, определяющая задание на проектирование и осуществ­ляющая эксплуатацию газопровода. Далее — организация, про­ектирующая газопровод. Любой проект согласовывается с ре­гиональными властями, которые представляют интересы насе­ления, проживающего в данной местности. И, наконец, на вы­бор трассы оказывает влияние подрядчик по строительству, осуществляющий сооружение газопровода.

5.3. Критерии

После того как основные варианты трассы газопровода бы­ли намечены, появилась возможность их сопоставления на ос­нове приведенных далее критериев.

1.              Затраты. Прежде всего альтернативы сравнивались по критерию   приведенных затрат (П). Кроме того использовались еще два стоимостных критерия: капитальные затраты    на ос­новную трассу газопровода (Сі) и на строительство отводов от него (Сг).

2.      Срок строительства (Т).

3.      Удобство эксплуатации (Э).

4.      Надежность эксплуатации (Н) (вероятность аварий).

5.      Влияние на окружающую среду (В).

6.      Связь с региональными планами развития (Р).

7.              Условия строительства (У).

8.      Безопасность населения (Б).

5.4. Особенности задачи выбора сточки зрения теории принятия решений

Представленную выше задачу сравнения трасс газопровода можно характеризовать как задачу выбора лучшей альтернати­вы из трех при наличии оценок по восьми критериям.

Предварительные оценки альтернатив (кроме стоимости) даны в качественном виде. Такое описание характерно для раз­личных методов принятия решений. Однако во многих методах от этого качественного описания делается переход к количест­венному - к числам. В данном случае такой переход был не­возможен. Эксперты использовали содержательный язык при оценке вариантов и не хотели использовать балльные оценки. Абсолютные балльные оценки были сложны, так как отсутст­вовали точки отсчета. Кроме того, в процедуре выбора прини­мают участие активные группы. Качественный язык описания достоинств и недостатков каждого из вариантов был ясен и по­нятен для представителей всех активных групп. Следовательно, было необходимо провести анализ трех вариантов и выбор наи­лучшего, используя качественные критерии с относительными (а не абсолютными) шкалами.

Внимание к проблемам риска обусловило включение в пе­речень таких критериев, как «надежность эксплуатации» (ве­роятность аварий) и «безопасность населения».

5.5. Анализ вариантов

В табл. 1 представлены оценки трех вариантов трассы газопровода. Из таблицы очевидно, что предгорный вариант можно исключить из рассмотрения, так как он уступает двум другим. Приморский и срединный вариант имеют противоречи­вые оценки по ряду критериев.

Таблица 1 Анализ проблемы выбора трассы газопровода