Сценарний підхід та метод Байєса для оцінювання ризиків системних аварій на гідровузлах`
Within the scenario approach to forecasting technogenic accidents, the Bayesian method was used to assess the risks of system failures at hydraulic structures. The definitions and assertions relating to the risk of technogenic accidents within the scenario approach were formulated, and a general sta...
Saved in:
| Date: | 2016 |
|---|---|
| Main Authors: | , |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
The National Technical University of Ukraine "Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute"
2016
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://journal.iasa.kpi.ua/article/view/42837 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | System research and information technologies |
| Download file: |  |
Institution
System research and information technologies| _version_ | 1867334234638647296 |
|---|---|
| author | Romanchuk, Kateryna G. Stefanyshyn, Dmytro V. |
| author_facet | Romanchuk, Kateryna G. Stefanyshyn, Dmytro V. |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": "Kateryna G. Romanchuk",
"institution": "Інститут телекомунікацій і глобального інформаційного простору НАН\nУкраїни, Київ"
},
{
"author": "Dmytro V. Stefanyshyn",
"institution": "Інститут телекомунікацій і глобального інформаційного простору НАН України, Київ"
}
] |
| author_sort | Romanchuk, Kateryna G. |
| baseUrl_str | http://journal.iasa.kpi.ua/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2018-03-30T15:27:05Z |
| description | Within the scenario approach to forecasting technogenic accidents, the Bayesian method was used to assess the risks of system failures at hydraulic structures. The definitions and assertions relating to the risk of technogenic accidents within the scenario approach were formulated, and a general statement of the problem to quantify the risk of accidents at hydraulic structures within the scenario approach using Bayesian transformation of probabilities of emergency events was performed. It is shown that the scenario approach that uses Bayesian transformation of probabilities allows assessing the total (summary) risk of a system accident at hydraulic structures that can occur due to arbitrary events, including simultaneous, emergency events with different consequences, according to certain model incompatible scenarios of the origin and course of the accident, which form a complete group of events. |
| doi_str_mv | 10.20535/SRIT.2308-8893.2016.2.11 |
| first_indexed | 2025-07-17T10:18:38Z |
| format | Article |
| fulltext |
© К.Г. Романчук, Д.В. Стефанишин, 2016
116 System Research & Information Technologies, 2016, № 2
УДК 519.22:626/627
DOI: 10.20535/SRIT.2308-8893.2016.2.11
СЦЕНАРНИЙ ПІДХІД ТА МЕТОД БАЙЄСА
ДЛЯ ОЦІНЮВАННЯ РИЗИКІВ СИСТЕМНИХ АВАРІЙ
НА ГІДРОВУЗЛАХ
К.Г. РОМАНЧУК, Д.В. СТЕФАНИШИН
У межах сценарного підходу до прогнозування техногенних аварій застосова-
но метод Байєса для оцінювання ризиків системних аварій на гідровузлах.
Сформульовано означення і твердження щодо оцінювання ризиків техноген-
них аварій та здійснено загальну постановку задачі кількісної оцінки ризиків
аварій на гідровузлах у межах сценарного підходу з використанням байєсів-
ського перетворення ймовірностей аварійних подій. Показано, що сценарний
підхід з використанням байєсівського перетворення ймовірностей дозволяє
оцінити повний (сумарний) ризик системної аварії на гідровузлі, яка може від-
бутися з довільних, у тому числі і сумісних, аварійних подій з різними наслід-
ками, за деякими модельними, несумісними сценаріями її виникнення й пере-
бігу, що формують повну групу подій.
ВСТУП
Гідровузли — інженерні об’єкти, що мають у своєму складі гідротехнічні
споруди різного типу і призначення (греблі, водосховища, водоскиди, гідро-
електростанції, шлюзи та ін.), які поєднані територіально й функціонально,
являють собою складні природно-технічні системи, аварії на яких можуть
мати катастрофічні наслідки. У багатьох випадках потенційна небезпека для
населення, яке проживає в зонах аварійних впливів гідровузлів, може бути
не меншою, ніж для людей, котрі мешкають біля атомних чи хімічних вироб-
ництв, з якими спеціалісти і громадськість зазвичай пов’язують проблеми
техногенної безпеки [1, 2].
Ураховуючи значний аварійний потенціал гідровузлів, проблемам їх
безпечної експлуатації в усьому світі приділяють особливу увагу [3, 4]. Від-
повідні дослідження ведуться і в Україні [5, 6]. Більшість з цих досліджень,
як у світі, так і в Україні, розвиваються в двох основних напрямах, які мож-
на охарактеризувати як традиційний та ризик-орієнтований.
Традиційний напрям досліджень техногенної безпеки гідровузлів орієн-
тується на глибокий, системний аналіз природних і техногенних чинників
аварійності гідроспоруд як технічних систем і об’єктів, виявлення строгих
(логічних, функціональних) причинно-наслідкових зв’язків між різними
процесами, явищами, подіями, що визначають надійність і безпеку гідро-
споруд як у межах детерміністичного (динамічного) підходу, в тому числі
і з використанням оригінальних методів індуктивного моделювання, мате-
матичної теорії катастроф тощо, так і в межах імовірнісного підходу з вико-
ристанням методів і моделей стохастичної динаміки, математичної теорії
надійності, логіко-імовірнісних методів аналізу надійності і безпеки струк-
турно-складних систем, методів рандомізації детерміністичних моделей гід-
роспоруд, їх конструкцій та основ [1, 5, 7–14].
Сценарний підхід та метод байєса для оцінювання ризиків системних аварій на гідровузлах
Системні дослідження та інформаційні технології, 2016, № 2 117
Класичні рішення традиційного напряму досліджень техногенної без-
пеки складних технічних систем та об’єктів наведено в працях В.В. Болотіна
[1]. Найбільше акцентовано ці підходи, у тому числі і щодо гідроспоруд різ-
ного типу та призначення, у працях О.І. Вайнберга, М.З. Згуровського,
А.Г. Івахненка, Н.Д. Панкратової, А.В. Перельмутера, О.М. Трофимчука,
Г.І. Черного, Г. Аугусті та А. Баратта, Х. Кумамото, Ц.Є. Мірцхулави,
А.М. Половка, І.О. Рябініна, Е. Дж. Хенлі, С.Г. Шульмана та ін.
Ризик-орієнтований напрям досліджень у галузі техногенної безпеки,
що набув поширення останнім часом, розвивається в межах як квазідетермі-
ністичного підходу, так і ймовірнісного підходу з різною інтерпретацією
аварійних подій: 1) як статистичних фактів; 2) як подій-припущень з вико-
ристанням поняття суб’єктивної ймовірності з побудовою і дослідженням
різних формальних і неформальних моделей ризику [2–4, 6, 15–17]. Цей на-
прям, зокрема стосовно напірних гідроспоруд, знайшов розвиток у працях
О.Ф. Балацького, В.В. Бєгуна, М.М. Биченка, А.Б. Качинського, Г.В. Лиси-
ченка, у публікаціях [6; 18–20], а також Дж. Бехера, А. Бірка, С. Віка,
Й.К. Врийлінга, Г. Кройцера, Д. Хартфорда та ін.
Традиційні підходи до аналізу й оцінювання техногенної безпеки до-
зволяють отримувати фундаментальні рішення, однак через брак інформації
та неналежний рівень її достовірності їх досить складно реалізовувати на
практиці. У ризик-орієнтованих підходах до аналізу й оцінювання техноген-
ної безпеки враховується як часткова детермінованість явищ та процесів, що
визначають стан об’єктів, так і фактори ризику, зумовлені невизначеністю
причин і наслідків аварій. При цьому невизначеність інформації про поведін-
ку гідроспоруд і стан навколишнього середовища не є перепоною для моде-
лювання безпеки і прийняття рішень щодо безпеки гідровузла, де власне
ризик в його кількісному вираженні і використовується як кількісна міра
надійності та безпеки гідровузла. Однак головною проблемою реалізації ри-
зик-орієнтованого підходу залишається проблема кількісної оцінки ризику
аварії на гідровузлі, а саме — проблема коректності цієї оцінки.
СЦЕНАРНИЙ ПІДХІД ДО МОДЕЛЮВАННЯ АВАРІЙ НА ГІДРОВУЗЛАХ
Гідровузли, які складаються з гідроспоруд різного призначення, з різними
конструкціями і основами, конструктивними елементами, протифільтрацій-
ними і дренажними пристроями, механічним устаткуванням та гідроенерге-
тичним обладнанням, автоматичними засобами контролю, керування та ре-
гулювання, являють собою складні (синергетичні) системи, розвиток яких
відбувається під впливом надзвичайно великої кількості різноманітних фак-
торів — як зовнішніх (навколишнього середовища), так і внутрішніх (сис-
темних зв’язків) [2].
Як складні синергетичні системи гідровузли та окремі гідроспоруди
у їх складі можуть поєднувати в собі велику кількість різнорідних структур-
но-функціональних системних одиниць, від працездатності і справності ко-
жної з яких тією чи іншою мірою залежать надійність і безпека гідроспору-
ди та гідровузла в цілому. При цьому моделювання окремих гідроспоруд
і гідровузлів як систем та аварій на них викликає значні труднощі, оскільки
ці об’єкти не мають чітко вираженої мережевої структури і окремі струк-
турні одиниці можуть допускати різні ступені формалізації задачі системно-
К.Г. Романчук, Д.В. Стефанишин
ISSN 1681–6048 System Research & Information Technologies, 2016, № 2 118
го моделювання і потребувати різних підходів до її розв’язання. Унікаль-
ність гідровузлів як природно-технічних систем, складність їх системної
організації, синергізм, невизначеність, різноманітність факторів аварій-
ності — усе це ускладнює моделювання і прогнозування аварій та кількісну
оцінку ризику аварій на гідровузлах.
Практика показує, що аварії на гідровузлах мають системний характер
і можуть виникати і розвиватися за різними сценаріями [6] навіть у випад-
ках, коли вихідні причини аварій, тип і конструкція споруди, обладнання,
вид основи тощо були схожими. Серед основних факторів, що можуть ви-
значати складну поведінку різних об’єктів у складі гідровузлів як систем та
умови для реалізації різних сценаріїв аварій на гідровузлах слід виокремити
такі [2]:
1) багатофункціональність; гідровузли в цілому, гідроспоруди, їх конс-
трукції, устаткування і обладнання та їх складові частини одночасно можуть
виконувати кілька функцій, причому деякі з функцій є сталими, інші — ви-
конуються у разі потреби у випадкові періоди часу;
2) мінливий характер навантажень на гідроспоруди та відповідно функ-
ціональних запитів до споруд, устаткування і обладнання, що можуть змі-
нюватися від деяких мінімальних до максимальних розрахункових; при
цьому з точки зору системної організації при максимальних розрахункових
навантаженнях і функціональних запитах гідровузли та окремі гідроспоруди
зазвичай являють собою функціонально не надмірні, не зарезервовані сис-
теми, а в цілому діапазон можливих навантажень і функціональних запитів
на гідроспорудах є таким, що гідровузли і окремі гідроспоруди можуть мати
значну надмірність.
Причинно-наслідкові відношення між різними подіями і станами, що
призводили до аварій на гідровузлах, часто виявлялися надто складними,
щоб їх розглядати як статистичні факти в сукупності подібних випадкових
подій або явищ, які можна аналізувати в межах однієї моделі. І ретроспектив-
ний аналіз аварій, які вже відбувалися на гідровузлах, і прогнозування мож-
ливих аварій потребують аналізу індивідуалізованих сценаріїв їх виникнен-
ня і розвитку у формі певних логічних побудов та суб’єктивних припущень.
Сценарний підхід, у тому числі з використанням евристичних прийомів
причинно-наслідкового аналізу, методів системно-структурного і абстракт-
но-логічного аналізу, дозволяє здійснити декомпозицію складної задачі сис-
темного моделювання [2, 6, 18, 19, 21–23]. У результаті сценарного моделю-
вання неструктурована або «слабоструктурована» задача моделювання
і прогнозування аварії на гідровузлі може бути зведена до кількох (за кіль-
кістю гіпотетичних сценаріїв) «більш структурованих» задач, що можуть
описуватися простішими математичними моделями з меншою кількістю ви-
значальних факторів та параметрів і т. ін.
У межах сценарного моделювання і прогнозування аварій на гідровуз-
лах для оцінювання ймовірностей різних аварійних подій, зокрема ймовірні-
сних розрахунків стійкості та міцності гідроспоруд, їх конструкцій та основ,
працездатності устаткування тощо, можуть використовуватися різні підхо-
ди, методи й моделі: статистичні методи; методи параметричної та систем-
ної теорій надійності; методи рандомізації традиційних детерміністичних
моделей та розрахункових схем; логіко-імовірнісні методи. Сценарний під-
хід дозволяє поєднати можливості різних методів для оцінювання ймовірно-
стей аварійних подій залежно від наявних даних.
Сценарний підхід та метод байєса для оцінювання ризиків системних аварій на гідровузлах
Системні дослідження та інформаційні технології, 2016, № 2 119
Мета роботи — презентація застосування методу Байєса та байєсів-
ського перетворення ймовірностей аварійних подій у межах сценарного під-
ходу до оцінювання ризиків системних аварій на гідровузлах, що, як буде
показано, дозволяє здійснювати формалізоване узагальнення (синтез) ризи-
ку системної аварії з урахуванням різних можливих (модельних) сценаріїв її
реалізації.
Об’єкт дослідження — сумарні (повні, узагальнені за різними наслід-
ками) ризики системних аварій на гідровузлах. Предметом дослідження
є методи оцінювання ризиків системних аварій на гідровузлах з урахуван-
ням можливості різних наслідків аварії залежно від різних сценаріїв її реалі-
зації.
ЗАГАЛЬНА ПОСТАНОВКА ЗАДАЧІ: ОЗНАЧЕННЯ ТА ТВЕРДЖЕННЯ
Означення 1. Сценарієм iA системної аварії A назвемо деяку ідеалізовану
аварійну подію-припущення, несумісну з іншими визначеними відповідним
чином як k -х модельних сценаріїв системної аварії ідеалізованими аварій-
ними подіями-припущеннями, що формують повну групу подій:
)()|()( APAAPAP ii = ;
( ) ( ) nkikiAAAAAAPAPAP ki
n
i
i
n
i
i ,1,;;||;1)|(),()(
11
=≠∅=∧== ∑∑
==
,
∑
=
= n
i
ii
ii
i
APAAP
APAAPAAP
1
)()|(
)()|()|( , (1)
де )( iAP — повна (апостеріорна) ймовірність реалізації сценарію iA за
умови, що сталася системна аварія A ; )|( AAP i — умовна (байєсівська)
ймовірність системної аварії A за сценарієм iA ; )(AP — повна ймовірність
виникнення системної аварії; )|( iAAP — умовна ймовірність системної ава-
рії за умови реалізації сценарію iA .
Означення 2. Повний (сумарний) ризик збитків ),( ADR від системної
аварії A з урахуванням різних сценаріїв її реалізації A∈iA , ni ,1= , визна-
чатимемо як
)()(),(
1
i
n
i
i ADAPADR ∑
=
= ,
де )( iAP — імовірність реалізації сценарію iA за умови, що сталася сис-
темна аварія A ; )( iAD — збиток, якщо системна аварія A відбувається за
сценарієм iA .
Нехай аварія в системі S може виникнути з будь-якої з можливих до-
вільних подій-причин jE ∈ Ε , mj ,1= , і відбуватиметься як подія-наслідок
у вигляді однієї з можливих форм iF ∈ F, ni ,1= .
К.Г. Романчук, Д.В. Стефанишин
ISSN 1681–6048 System Research & Information Technologies, 2016, № 2 120
Імовірності )( iFP подій-наслідків iF ∈F, ni ,1= , та ймовірність )(AP
системної аварії A залежно від складу, особливостей структури, функціону-
вання гідровузла як системи визначатимемо за допомогою відповідних
структурних функцій надійності (безпеки) [2, 6, 11, 12, 19, 23]:
)|( iFSΨ :Ε iF→ , ni ,1= ; )(SΨ :Ε A→ . (2)
Для кожного зі сценаріїв аварій, ni ,1= , згідно з однією з фундамента-
льних теорем теорії ймовірностей [24] можна записати:
)()|()()|( APAAPAPAAP iii = . (3)
Визначимо ймовірність )|( iAAP як «вагу» відповідного збитку (нас-
лідку, форми системної аварії) iF за ймовірністю його реалізації )( iFP :
∑
=
= n
i
i
i
i
FP
FPAAP
1
)(
)()|( , (4)
де використання імовірнісної міри щодо «ваг» (3) можна виправдати тим,
що будь-яка нормалізована система від’ємних величин підкоряється аксіо-
мам теорії ймовірностей [25].
Тоді з урахуванням виразу (4) у формулах (1) і (2) імовірність )( iAP
може прийматися рівною )( iFP , звідки
)(
)()(
)()(
)(
1 1
2
1
2
AP
FPFP
FPFP
AP
n
i
n
i
ii
n
i
ii
i
∑ ∑
∑
= =
=
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
= .
Твердження 1. Якщо хоча б одна з n аварійних подій-наслідків iF ∈F,
ni ,1= , з якими пов’язуються різні збитки )( iAD в результаті системної
аварії за відповідними сценаріями iA має «відносну вагу» =)|( iAAP
∑
=
= n
i
i
i
FP
FP
1
)(
)( збитку з імовірністю його виникнення, відмінну від відповідних
«відносних ваг»
∑
=
= n
i
k
k
k
FP
FPAAP
1
)(
)()|( збитків за іншими сценаріями для
∀ ∈kF F, nk ,1= , ik ≠ , то при )()( ki FPFP > та )()( ki ADAD < сумарний
(узагальнений) ризик збитків ),( ADR за сценаріями iA ∈A, ni ,1= , систем-
ної аварії становитиме:
∑
=
<
n
i
ii ADFPADR
1
)()(),( .
Сценарний підхід та метод байєса для оцінювання ризиків системних аварій на гідровузлах
Системні дослідження та інформаційні технології, 2016, № 2 121
Твердження 2. Якщо аварійні події-наслідки iF ∈F, ni ,1= , з якими
пов’язуються різні збитки )( iAD в результаті системної аварії за відповід-
ними сценаріями iA , ni ,1= , є однаково ймовірними і їх імовірності )( iFP =
)(FP= , ni ,1= , то сумарний ризик збитків ),( ADR за сценаріями iA ∈A,
ni ,1= , системної аварії буде дорівнювати добутку ймовірності )(FP на
суму збитків )( iAD :
)()(),(
1
∑
=
=
n
i
iADFPADR .
Твердження 3. Якщо з різними аварійними подіями-наслідками iF ∈F,
ni ,1= , і відповідними сценаріями аварії iA , ni ,1= , пов’язуються однакові
збитки )()( ADAD i = , ni ,1= , то сумарний ризик збитків ),( ADR за аварій-
ними подіями-наслідками iF ∈F, ni ,1= , і відповідними сценаріями iA ,
ni ,1= , дорівнюватиме добутку повної ймовірності системної аварії )(AP та
збитку )(AD :
)()(),( ADAPADR = .
УТОЧНЕННЯ УМОВНИХ ІМОВІРНОСТЕЙ )|( iAAP
Аварійні події вигляду )|( iAA , ni ,1= — це складні аварійні події («вихо-
ди»), які загалом є більш невизначеними, ніж відповідні їм «входи» ∈iF F,
ni ,1= , що пов’язуються з формами та видами аварій на гідроспорудах то-
що. На практиці ймовірності «виходів» )|( iAA , ni ,1= , можуть бути отри-
мані лише опосередковано, наприклад, як імовірності реалізації деяких по-
дій-припущень (порушення критеріїв міцності, стійкості гідроспоруд
в аварійних ситуаціях і т. ін.), які своєю чергою досить часто також є довіль-
ними (сумісними) подіями.
У практичних розрахунках, окрім прямого «зважування» подій за ймо-
вірністю у вигляді виразу (4), найпростіша залежність між імовірностями
)|( iAAP і )( iFP може встановлюватися згідно з відомим правилом Фіш-
берна, яке зазвичай використовується для системи невизначених показників,
що не є ймовірностями:
nn
inFP i )1(
)1(2)(
+
+−
= ,
де )( iFP — «вага» упорядкованої згідно з її рангом за спаданням значу-
щості аварійної події ∈iF F, ni ,1= .
Формувати повні групи подій серед аварійних подій-умов перебігу ава-
рій з метою реалізації методу Байєса з урахуванням більше ніж двох подій
однієї й тієї ж природи, які характеризуються різними ймовірностями пере-
вищення розрахункових характеристик, можна такими трьома способами.
К.Г. Романчук, Д.В. Стефанишин
ISSN 1681–6048 System Research & Information Technologies, 2016, № 2 122
Перший спосіб — імовірності перевищення розрахункових характери-
стик подій-умов визначаються з точністю, яка не викликає сумнівів у їх од-
наковій достовірності.
Другий спосіб — ураховується статистична достовірність гіпотези, на-
приклад щодо закону розподілу, за яким визначаються ймовірності переви-
щення розрахункових характеристик подій-умов. Нехай ця достовірність
)( 2χv установлюється за результатами перевірки гіпотез за критерієм 2χ
К. Пірсона.
Третій спосіб — кожній з подій-умов приписується певна «вага» і при
нормуванні ймовірність перевищення кожної аварійної події-умови має оці-
нюватися з урахуванням деякого «вагового» коефіцієнта wγ .
Уведення коефіцієнта wγ тут можна пояснювати тим, що, по-перше,
з менш імовірними подіями порівняно з більш імовірними подіями може
пов’язуватися більша небезпека, по-друге, характеристики менш імовірних
екстраординарних подій можуть оцінюватися з більшою похибкою.
Нехай є J довільних аварійних подій-умов jC , Jj ,1= , що мають
включатися в повну групу.
Виконаємо ранжування та нумерацію подій згідно з правилом
)()(...)(...)()( 121 JJj CPCPCPCPCP <<<< − , (5)
де )( jCP — імовірності перевищення j -х подій, .,1 Jj =
Згідно з першим способом нормовані значення відповідних імовірнос-
тей )( 1CP , )( 2CP , )( jCP , )( JCP будуть такими:
.)()()(;;)()()(;)()( 112211 −−=−== jjjiii CPCPCPCPCPCPCPCP K
Згідно з другим і третім способами нормування виконується за форму-
лою
∑
=
∗
∗μ
= J
j
j
j
jн
CP
CP
CP
1
)(
)(
)( ,
де ймовірності )( jCP∗ :
;))(2())()(()( 2
1 χ−−= −
∗ vCPCPCP jjj
1,1, )()()( −−
∗ γ−γ= jwjjwjj CPCPCP ,
)( jCP , )( 1−jCP — імовірності перевищення j -ї та 1−j -ї подій-умов, імо-
вірності перевищення характеристик яких нормуються, Jj ,1= ; J — зага-
льна кількість подій-умов, що включаються в повну групу подій; μ — міра
нормування, яка у випадку, якщо ,1)(
1
∑
=
∗ ≤
J
j
jCP береться такою, що дорів-
Сценарний підхід та метод байєса для оцінювання ризиків системних аварій на гідровузлах
Системні дослідження та інформаційні технології, 2016, № 2 123
нює ∑
=
∗
J
j
jCP
1
)( , якщо ∑
=
∗ >
J
j
jCP
1
)( 1, то дорівнює одиниці або 100 %;
)( 2χv — статистична достовірність закону розподілу, за яким визначаються
ймовірності перевищення розрахункових характеристик подій-умов, яка
встановлюється за результатами перевірки гіпотез згідно з критерієм 2χ
К. Пірсона; jw,γ — «ваговий» коефіцієнт, який для ранжованих згідно
з правилом (5) подій може визначатися за формулою
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
+=γ +
)(
)(
lg1 1
,
j
j
jw CP
CP
, Jj ,1= .
Більш імовірним «входам» (формам, видам аварії) надаватиметься не-
лінійно зростаюча «вага» (більший пріоритет) при визначенні «виходів» —
модельних сценаріїв системної аварії на гідровузлі.
ВИСНОВКИ
Оцінювання ризику системних аварій на гідровузлах є складними, неструк-
турованими (або «слабоструктурованими») задачами, обтяженими як пара-
метричною, так і структурною невизначеністю. Коректне розв’язання задач
кількісної оцінки ризику системних аварій на гідровузлах з урахуванням
різних факторів, як природних, так і техногенних, можливе в межах сценар-
ного підходу з використанням байєсівського перетворення ймовірностей
аварійних подій-причин. Сценарне моделювання в поєднанні з методом
Байєса дає змогу поєднувати можливості різних методів та моделей, вико-
нувати формальну кількісну оцінку ризиків системної аварії, отриманих за
різними модельними сценаріями.
ЛІТЕРАТУРА
1. Болотин В.В. Ресурс машин и конструкций / В.В. Болотин. — М.: Машино-
строение, 1990. — 448 с.
2. Векслер А.Б. Надежность, социальная и экологическая безопасность гидротехниче-
ских объектов: оценка риска и принятие решений / А.Б. Векслер,
Д.А. Ивашинцов, Д.В. Стефанишин. — СПб.: ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева,
2002. — 591 с.
3. The use of risk analysis to support dam safety decisions and management. Trans. of the
20-th Int. Congress on Large Dams. Vol. 1. Q. 76. Beijing-China, 2000. — 896 р.
4. Hartford D.N.D. Risk and Uncertainty in Dam Safety / D.N.D. Hartford, G.B.
Baecher // Published by Thomas Telford, 2004. — 401 p.
5. Вайнберг А.И. Надежность и безопасность гидротехнических сооружений. Из-
бранные проблемы / А.И. Вайнберг. — Х.: Тяжпромавтоматика, 2008. — 304 с.
6. Стефанишин Д.В. Прогнозування аварій на греблях в задачах оцінки
й забезпечення їх надійності та безпеки / Д.В. Стефанишин //
Гідроенергетика України. —2011. — № 3–4 – С. 52–60.
7. Згуровский М.З. Информационный подход к анализу и управлению
проектными рисками / М.З. Згуровский, И.И. Коваленко, К. Кондрак,
Э. Кондрак // Проблемы управления и информатики. — 2000. — № 4. —
С. 148–156.
К.Г. Романчук, Д.В. Стефанишин
ISSN 1681–6048 System Research & Information Technologies, 2016, № 2 124
8. Мирцхулава Ц.Е. Опасности и риски на некоторых водных и других системах.
Виды, анализ, оценка / Ц.Е. Мирцхулава. — Тбилиси: Мецниереба («Наука»),
2003. — 538 с.
9. Панкратова Н.Д. Оцінювання багатофакторних ризиків в умовах концептуаль-
ної невизначеності / Н.Д. Панкратова, Н.І. Недашківська // Кибернетика и
системный анализ. — 2009. — № 2. — С. 72–82.
10. Перельмутер А.В. Избранные проблемы надежности и безопасности
строительных конструкций / А.В. Перельмутер. — М.: Изд-во Ассоциации
строит. вузов, 2007. — 255 с.
11. Половко А.М. Основы теории надежности / А.М. Половко, С.В. Гуров. — 2-е
изд. перераб. и доп. — СПб: БХВ-Петербург, 2006. — 704 с.
12. Рябинин И.А. Надёжность и безопасность структурно-сложных систем /
И.А. Рябинин. — СПб.: Изд-во С-Петербург. ун-та, 2007. — 276 с.
13. Трофимчук А.Н. Надежность систем сооружение – грунтовое основание
в сложных инженерно-геологических условиях / А.Н. Трофимчук,
В.Г. Черный, Г.И. Черный. — К.: ПолграфКонсалтинг, 2006. — 248 с.
14. Kumamoto H. Probabilistic Risk Assessment and Management for Engineers and
Scientists / H. Kumamoto, E.J. Henley. — New York: IEEE Press, 1996. — 597 p.
15. Бегун В.В. Метод решения проблемы расчета техногенных рисков / В.В. Бегун,
С. А. Вахнин // Управляющие системы и машины. — 2014. — № 3. — С. 3–9.
16. Качинський А.Б. Безпека, загрози і ризик: наукові концепції та математичні ме-
тоди: моногр. / А.Б. Качинський; Ін-т проблем нац. безпеки. Нац. акад.
служби безпеки України. — К.: [б. н.], 2004. — 470 с.
17. Лисиченко Г.В. Природний, техногенний та екологічний ризики: аналіз, оцінка,
управління / Г.В. Лисиченко, О.Л. Забулонов, Г.А. Хміль. — К.: Наук. думка,
2008. — 544 с.
18. Романчук К.Г. Імовірнісне моделювання сценаріїв двох нетипових аварій на
гідроенергетичних об’єктах / К.Г. Романчук, Д.В. Стефанишин // Гідроенер-
гетика України. —2014. — № 2–3. — С. 20–25.
19. Стефанишин Д.В. Логіко-імовірнісна оцінка ризику збитків від аварійного
виливу води з басейну добового регулювання Зарамагської ГЕС-1 /
Д.В. Стефанишин, К.Г. Романчук // Системні дослідження та інформаційні
технології. — 2013. — № 3. — С. 130–141.
20. Stefanyshyn D.V. Use of the Bayes’ approach for assessment of damage risks of sys-
tem failures / D.V. Stefanyshyn, K.G. Romanchuk // Proc. of Int. Scientific
School «Modelling and Analysis of Safety and Risk in Complex Systems». —
July 7–11, 2009. — Saint-Petersburg, Russia. — P. 165–169.
21. Загірська І.О. Методика побудови сценарного аналізу із використанням байєсівських
методів / І.О. Загірська, П.І. Бідюк // Електротехнічні та комп’ютерні системи.
Інформаційні системи та технології. — 2012. — № 8 (84). — С. 137–142.
22. Панкратова Н.Д. Моделювання альтернатив сценаріїв процесу технологічного
передбачення / Н.Д. Панкратова, В.В. Савастьянов // Системні дослідження
та інформаційні технології. — 2009. — № 1. — С. 22–35.
23. Стефанишин Д.В. Сценарный подход к оценке вероятностей аварий на плоти-
нах / Д.В. Стефанишин // Мониторинг. Наука и безопасность. Устойчивость
зданий и сооружений. — 2013. — № 1 (9). — С. 26–33.
24. Пойа Д. Математика и правдоподобные рассуждения / Д. Пойа [Пер. с англ.
И.А. Вайнштейна]. — М.: Наука, 1975. — 462 с.
25. Райфа Г. Прикладная теория статистических решений / Г. Райфа, Р. Шлейфер
[Пер. с англ. А.К. Звонкина, З.Г. Маймина и Б.Л. Розовского; под ред.
и с пред. Ю.Н. Благовещенского]. — М.: Статистика, 1977. — 360 с.
Надійшла 20.05.2016
|
| id | journaliasakpiua-article-42837 |
| institution | System research and information technologies |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2025-07-17T10:18:38Z |
| publishDate | 2016 |
| publisher | The National Technical University of Ukraine "Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute" |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | journaliasakpiua/8a/32ce1b87cc118b4ffe1de8e509279c8a.pdf |
| spelling | journaliasakpiua-article-428372018-03-30T15:27:05Z The scenario approach and the Bayesian method in assessing the risks of system accidents at hydraulic structures Сценарный подход и метод Байеса при оценке рисков системных аварий на гидроузлах Сценарний підхід та метод Байєса для оцінювання ризиків системних аварій на гідровузлах` Romanchuk, Kateryna G. Stefanyshyn, Dmytro V. accident Bayesian method model scenario probability risk of damages scenario approach waterwork авария вероятность гидроузел метод Байеса модельный сценарий риск убытков сценарный подход аварія гідровузол ймовірність метод Байєса модельний сценарій ризик збитків сценарний підхід Within the scenario approach to forecasting technogenic accidents, the Bayesian method was used to assess the risks of system failures at hydraulic structures. The definitions and assertions relating to the risk of technogenic accidents within the scenario approach were formulated, and a general statement of the problem to quantify the risk of accidents at hydraulic structures within the scenario approach using Bayesian transformation of probabilities of emergency events was performed. It is shown that the scenario approach that uses Bayesian transformation of probabilities allows assessing the total (summary) risk of a system accident at hydraulic structures that can occur due to arbitrary events, including simultaneous, emergency events with different consequences, according to certain model incompatible scenarios of the origin and course of the accident, which form a complete group of events. В рамках сценарного подхода к прогнозированию техногенных аварий применен метод Байеса для оценки рисков системных аварий на гидроузлах. Сформулированы определения и утверждения, относящихся к оценке рисков техногенных аварий и осуществлено общую постановку задачи количественной оценки рисков аварий на гидроузлах в рамках сценарного подхода с использованием байесовского преобразования вероятностей аварийных событий. Показано, что сценарный подход с использованием байесовского преобразования вероятностей позволяет оценить полный (суммарный) риск системной аварии на гидроузле, которая может произойти из-за произвольных, в том числе и совместных, аварийных событий с различными последствиями, по некоторым модельным, несовместным сценариям ее возникновения и протекания, формирующим полную группу событий. У межах сценарного підходу до прогнозування техногенних аварій застосовано метод Байєса для оцінювання ризиків системних аварій на гідровузлах. Сформульовано означення і твердження щодо оцінювання ризиків техногенних аварій та здійснено загальну постановку задачі кількісної оцінки ризиків аварій на гідровузлах у межах сценарного підходу з використанням байєсівського перетворення ймовірностей аварійних подій. Показано, що сценарний підхід з використанням байєсівського перетворення ймовірностей дозволяє оцінити повний (сумарний) ризик системної аварії на гідровузлі, яка може відбутися з довільних, у тому числі і сумісних, аварійних подій з різними наслідками, за деякими модельними, несумісними сценаріями її виникнення й перебігу, що формують повну групу подій. The National Technical University of Ukraine "Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute" 2016-06-21 Article Article application/pdf https://journal.iasa.kpi.ua/article/view/42837 10.20535/SRIT.2308-8893.2016.2.11 System research and information technologies; No. 2 (2016); 116-124 Системные исследования и информационные технологии; № 2 (2016); 116-124 Системні дослідження та інформаційні технології; № 2 (2016); 116-124 2308-8893 1681-6048 uk https://journal.iasa.kpi.ua/article/view/42837/71660 Copyright (c) 2021 System research and information technologies |
| spellingShingle | аварія гідровузол ймовірність метод Байєса модельний сценарій ризик збитків сценарний підхід Romanchuk, Kateryna G. Stefanyshyn, Dmytro V. Сценарний підхід та метод Байєса для оцінювання ризиків системних аварій на гідровузлах` |
| title | Сценарний підхід та метод Байєса для оцінювання ризиків системних аварій на гідровузлах` |
| title_alt | The scenario approach and the Bayesian method in assessing the risks of system accidents at hydraulic structures Сценарный подход и метод Байеса при оценке рисков системных аварий на гидроузлах |
| title_full | Сценарний підхід та метод Байєса для оцінювання ризиків системних аварій на гідровузлах` |
| title_fullStr | Сценарний підхід та метод Байєса для оцінювання ризиків системних аварій на гідровузлах` |
| title_full_unstemmed | Сценарний підхід та метод Байєса для оцінювання ризиків системних аварій на гідровузлах` |
| title_short | Сценарний підхід та метод Байєса для оцінювання ризиків системних аварій на гідровузлах` |
| title_sort | сценарний підхід та метод байєса для оцінювання ризиків системних аварій на гідровузлах` |
| topic | аварія гідровузол ймовірність метод Байєса модельний сценарій ризик збитків сценарний підхід |
| topic_facet | accident Bayesian method model scenario probability risk of damages scenario approach waterwork авария вероятность гидроузел метод Байеса модельный сценарий риск убытков сценарный подход аварія гідровузол ймовірність метод Байєса модельний сценарій ризик збитків сценарний підхід |
| url | https://journal.iasa.kpi.ua/article/view/42837 |
| work_keys_str_mv | AT romanchukkaterynag thescenarioapproachandthebayesianmethodinassessingtherisksofsystemaccidentsathydraulicstructures AT stefanyshyndmytrov thescenarioapproachandthebayesianmethodinassessingtherisksofsystemaccidentsathydraulicstructures AT romanchukkaterynag scenarnyjpodhodimetodbajesapriocenkeriskovsistemnyhavarijnagidrouzlah AT stefanyshyndmytrov scenarnyjpodhodimetodbajesapriocenkeriskovsistemnyhavarijnagidrouzlah AT romanchukkaterynag scenarnijpídhídtametodbajêsadlâocínûvannârizikívsistemnihavaríjnagídrovuzlah AT stefanyshyndmytrov scenarnijpídhídtametodbajêsadlâocínûvannârizikívsistemnihavaríjnagídrovuzlah AT romanchukkaterynag scenarioapproachandthebayesianmethodinassessingtherisksofsystemaccidentsathydraulicstructures AT stefanyshyndmytrov scenarioapproachandthebayesianmethodinassessingtherisksofsystemaccidentsathydraulicstructures |