Безопасность в техносфере, 2014, № 3(48)

На правах рекламы

№ 3 (48)/2014 
май–июнь

НАУЧНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ И ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЖУРНАЛ
SCIENTIFIC, METHODICAL AND INFORMATION MAGAZINE

В номере 
In this issue

Рискология

Riskology

А.В. Майструк, В.С. Боркин
A.V. Maystrouck, V.S. Borkin
Системный анализ и моделирование потенциально опасных 
технологических процессов   .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .3
System Analysis and Modeling of Potentially Hazardous Operating Procedures

контРоль и монитоРинг
ContRol and MonitoRing

Ф.Г. Агаев, Г.В. Алиева, Э.А. Ибрагимов, Р.Н. Абдулов
F.G. Agayev, G.V. Aliyeva, E.A. Ibrahimov, R.N. Abdulov
Обобщенная модель атмосферного аэрозоля для  оптимальной 
обработки  сигналов дистанционного колориметра технологического 
контроля   .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .9
Generalized Model of Atmospheric Aerosol for Optimal Processing of Remote 
In-process Control Colorimeter Signals 

А.В. Сорокин, Е.В. Сотникова
A.V. Sorokin, E.V. Sotnikova
Распределение тяжелых металлов в водоемах рекреационных зон 
мегаполиса  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . 14
Heavy Metals Distribution in Water Bodies of Metropolis Recreational Areas

А.П. Карелин
A.P. Karelin
Способ уточнения измерительной информации  
на термокаталитическом датчике при работе с различными  
горючими газами и небинарными смесями  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . 20
Refinement of Measurement Data of Thermocatalytic Sensor Exposed  
to Various Flammable Gases and Non-binary Mixtures

Экологическая безопасность

ECologiCal safEty

В.И. Курин, Г.И. Хазанов, М.А. Апарушкина
V.I. Kurin, G.I. Khazanov, M.A. Aparushkina
Биоэнергетика и утилизация парниковых газов   .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . 25
Bio-energetics and Utilization of Greenhouse Gases

пРомышленная безопасность

industRial safEty

Ю.И. Димитриенко, Ю.В. Юрин, С.В. Европин, Е.А. Шиверский,  
С.А. Корецкий, А.А. Прозоровский
Yu.I. Dimitrienko, Yu.V. Yurin, S.V. Evropin, E.A. Shiverskiy, S.А. Koretskiy, А.А. Prozorovsky
Расчет характеристик надежности корпусов теплоэнергетических 
двигательных установок на основе конечно-элементного 
моделирования   .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . 28
Reliability Computation of  Heat-power Engine Structures Based on Finite  
Element Modeling

Свидетельство Роскомнадзора

ПИ № ФС77-44004
Издается с 2006 года

Учредитель:
Коллектив редакции журнала

Издается: 
при поддержке МГТУ им. Н.Э. Баумана, УМО 
вузов по университетскому политехническому 
образованию и НМС по безопасности 
жизнедеятельности Минобрнауки России

Главный редактор 
Владимир Девисилов

Издатель:
ООО «Научно-издательский центр ИНФРА-М»

Отдел предпечатной подготовки 
Белла Руссо

Выпускающий редактор 
Анастасия Путкова 
Тел. (495) 363-42-60 (доб. 501) 
e-mail: 501@infra-m.ru

Отдел подписки 
Маргарита Назарова 
Тел.: (495) 380-05-40 (доб. 249) 
e-mail: podpiska@infra-m.ru

Присланные рукописи не возвращаются.

Точка зрения редакции может не совпадать  
с мнением авторов публикуемых материалов.

Редакция оставляет за собой право самостоятельно  
подбирать к авторским материалам иллюстрации, менять 
заголовки, сокращать тексты и вносить в рукописи необходимую стилистическую правку без согласования с авторами. 
Поступившие в редакцию материалы будут свидетельствовать о согласии авторов принять требования редакции.

Перепечатка материалов допускается  
с письменного разрешения редакции.

При цитировании ссылка на журнал «Безопасность 
в техносфере» обязательна.

Письма и материалы для публикации  
высылать по адресу:  
127282, Россия, Москва, ул. Полярная,  
д. 31в, стр. 1, журнал «БвТ»  
Тел.: (495) 380-05-40 (доб. 501), 363-42-70 (доб. 501) 
Факс: (495) 363-92-12 
e-mail: magbvt@list.ru, mag12@infra-m.ru,  
bvt@magbvt.ru 
Сайты журнала:  
http://www.magbvt.ru, http://www. naukaru.ru

© ООО «Научно-издательский центр ИНФРА-М», 
2014

Формат 60×84/8.  Бумага офсетная № 1. 
Тираж 1000 экз.
Подписные индексы:  
в каталоге агентства «Роспечать» —  
18316, объединенном каталоге 
«Пресса России» — 11237

DOI 10 .12737/issn .1998-071X

безопасность тРуда
oCCupational safEty

С.С. Тимофеева, М.А. Мурзин
S.S. Timofeeva, M.A. Murzin
Профессиональные риски на горнодобывающих предприятиях 
Байкальского региона  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . 37
Professional Risks of Mining Industry in the Baikal Region

чРезвычайные ситуации

EMERgEnCy

А.В. Лукьянович, А.В. Алымов, А.А. Пашков
A.V. Lukyanovich, A.V. Alymov, A.A. Pashkov
Оценка качества системы защиты, информирования и оповещения 
населения при чрезвычайных ситуациях на транспорте  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . 43
Quality Assessment of Implementation of the System of Protection,  
Information, and Notification of People in Natural and Man-made  
Transport Emergencies

Р.М. Коган, В.А. Глаголев 
R.M. Kogan, V.A. Glagolev
Информационно-аналитическая система оценки напряженности 
пожароопасных сезонов   .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . 47
Information Analysis System for Evaluation of Fire-risk Seasons Intensity

обРазование

EduCation 

А.А. Александров, В.А. Девисилов, С.П. Сущев, А.Н. Колайдов,  
Д.О. Копытов
A.A. Aleksandrov, V.A. Devisilov, S.P. Soukchev, A.N. Kalaydov, D.O. Kopytov
Технология обучения студентов по направлению «Техносферная 
безопасность» (профилю «Защита в чрезвычайных ситуациях»)  
на кафедре «Экология и промышленная безопасность»  
МГТУ им . Н .Э . Баумана   .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . 55
Teaching Techniques for “Safety in Technosphere” (“Critical Incidents  
Response” Major) at the Department of Ecology and Industrial Safety,  
Bauman Moscow State Technical University

мнения, дискуссии, позиции

OpiniOns, DiscussiOns, pOsitiOns

В.М. Кузнецов, И.Н. Острецов, М.С. Хвостова, М.А. Шингаркин
V.M. Kuznetsov, I.N. Ostretsov, M.S. Khvostova, M.A. Shingarkin
Современное состояние безопасности атомных электростанций, 
перспективы развития атомной энергетики и концептуальные  
вопросы стратегии развития экологически чистой ядерной 
энергетики   .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  . 60
Current State of Safety of the Nuclear Power Plants, Prospect of the  
Development of Nuclear Power Engineering and Conceptual Issues  
of Development Strategy of Environmentally Friendly Nuclear Power

Рецензии на статью В .М . Кузнецова, И .Н . Острецова, М .С . Хвостова, 
М .А . Шингаркина «Современное состояние безопасности атомных 
электростанций, перспективы развития атомной энергетики  
и концептуальные вопросы стратегии развития экологически  
чистой ядерной энергетики»  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .64
Review of the article “Current State of Safety of the Nuclear Power Plants,  
Prospect of the Development of Nuclear Power Engineering and Conceptual  
Issues of Development Strategy of Environmentally Friendly Nuclear Power”  
by V.M. Kuznetsov, I.N. Ostretsov, M.S. Khvostova, M.A. Shingarkin

инфоРмиРуем читателя

infoRMation

Резолюция Второго Всероссийского съезда специалистов  
по охране труда . г . Москва, 23 апреля 2014 г .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .73
Second Russian Congress of Labour Protection Specialists. Moscow,  
April 23rd, 2014

Журнал «Безопасность в техносфере» включен в перечень 
ведущих научных журналов, в которых по рекомендациям 
ВАК РФ должны быть опубли кованы научные результаты 
диссертаций на соискание ученых степеней доктора  
и кандидата наук, а также в американскую базу периодических 
и продолжающихся изданий Ulrich’s .

РЕДАКЦИОННЫЙ СОВЕТ
Александров Анатолий Александрович (Председатель совета),
ректор МГТУ им. Н.Э. Баумана, заведующий кафедрой, д-р техн. 
наук, профессор
Алёшин Николай Павлович, 
зав. кафедрой МГТУ им. Н.Э. Баумана, академик РАН,  
д-р техн. наук, профессор
Аткиссон Алан (Alan AtKisson) — Швеция (Sweden),
Президент Atkisson Group, советник Комиссии ООН по 
устойчивому развитию, член Комиссии по науке и технологическому развитию при Президенте Еврокомиссии Жозе Мануэле 
Баррозу (EU Commission President’s Council of Advisors on Science 
and Technology)
Бабешко Владимир Андреевич,
зав. кафедрой Кубанского государственного университета, 
директор НЦ прогнозирования и предупреждения 
геоэкологических и техногенных катастроф, академик РАН,  
д-р физ.-мат. наук, профессор
Бухтияров Игорь Валентинович
директор НИИ медицины труда РАМН, д-р мед. наук, профессор
Гарелик Хемда (Hemda Garelick) — Великобритания (United Kingdom), 
Professor of Environmental Science and Public Health Education, 
School of Health and Social Sciences (HSSC) Middlesex University,
Programme Leader for Doctorate in Professional Studies Environment and Risk (HSSC), PhD.
Касимов Николай Сергеевич, 
декан географического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова, 
вице-президент Русского географического общества,  
зав. кафедрой, академик РАН, д-р геогр. наук, профессор
Махутов Николай Сергеевич, 
главный научный сотрудник Института машиноведения им. 
А.А. Благонравова РАН, руководитель рабочей группы при 
Президиуме РАН по проблемам безопасности, чл.-корр РАН,  
д-р техн. наук, профессор
Мейер Нильс И . (Niels I . Meer) — Дания (Denmark), 
профессор Датского технического университета (дат. Danmarks 
Tekniske Universitet, DTU, англ. Technical University of Denmark)
Соломенцев Юрий Михайлович, 
президент МГТУ «Станкин», заведующий кафедрой, чл.-корр. РАН, 
д-р техн. наук, профессор
Тарасова Наталия Павловна,
директор института  проблем устойчивого развития, 
заведующая кафедрой РХТУ им. Д.И. Менделеева,  
чл.-корр. РАН, д-р хим. наук

РЕДАКЦИОННАЯ КОЛЛЕГИЯ
Васильев Андрей Витальевич,
директор института химии и инженерной экологии Тольяттинского 
государственного университета, д-р техн. наук, профессор
Вараксин Алексей Юрьевич, 
заведующий отделением Объединенного института высоких 
температур РАН, чл.-корр. РАН, д-р физ.мат. наук, профессор
Власов Валерий Александрович, 
секретарь Совета Безопасности Республики Татарстан,  
канд. техн. наук, профессор, генерал-лейтенант
Девисилов Владимир Аркадьевич,
доцент кафедры МГТУ им. Н.Э. Баумана, канд. техн. наук
Дыганова Роза Яхиевна,
зав. кафедрой Казанского государственного энергетического 
университета, д-р биол. наук, профессор
Дьяченко Владимир Викторович,
заместитель директора по научной и учебной работе 
Новороссийского политехнического института (филиала) КубГТУ, 
профессор, канд. сел.-хоз. наук, д-р геогр. наук
Егоров Александр Федорович,
зав. кафедрой РХТУ им. Д.И. Менделеева, д-р техн. наук, профессор
Козлов Николай Павлович,
главный научный сотрудник НУК «Э» МГТУ им. Н.Э. Баумана,  
д-р техн. наук, профессор
Кручинина Наталия Евгеньевна,
декан инженерного экологического факультета, зав. кафедрой 
РХТУ им. Д.И. Менделеева, канд. хим. наук, д-р техн. наук, профессор
Майстренко Валерий Николаевич,
зав. кафедрой Башкирского государственного университета,  
чл.-корр. АН Республики Башкортостан, профессор, д-р хим. наук
Матягина Анна Михайловна,
доцент Московского государственного университета 
гражданской авиации, канд. техн. наук
Никулин Валерий Александрович,
исполнительный вице-президент Российской инженерной 
академии, ректор Камского института гуманитарных  
и инженерных технологий,  д-р техн. наук, профессор
Павлихин Геннадий Петрович,
д-р техн. наук, профессор МГТУ им. Н.Э. Баумана
Петров Борис Германович,
руководитель Приволжского Управления Ростехнадзора,  
канд. техн. наук, профессор
Пушенко Сергей Леонардович,
директор ИИЭС Ростовского государственного строительного 
университета, канд. техн. наук, профессор
Рахманов Борис Николаевич,
профессор Московского государственного университета путей 
сообщения, д-р техн. наук
Реветрио Роберто ( Roberto Revetrio)
д-р наук (PhD), профессор Университета Генуи, Италия
Рубцова Нина Борисовна,
заведующая научным координационно-информационным 
отделом ГУ НИИ медицины труда РАМН, д-р биол. наук
Севастьянов Борис Владимирович,
зав. кафедрой «Безопасность жизнедеятельности»  
Ижевского государственного технического университета,  
канд. пед. наук, д-р техн. наук, профессор
Сущев Сергей Петрович, 
генеральный директор ООО «Центр исследований 
экстремальных ситуаций», д-р техн. наук, профессор
Трофименко Юрий Васильевич,
зав. кафедрой Московского автомобильно-дорожного института 
(государственного технического университета),  
д-р техн. наук, профессор
Федорец Александр Григорьевич,
директор Автономной некоммерческой организации  
«Институт безопасности труда», канд. техн. наук, доцент

Рискология
Riskology

Безопасность в техносфере, №3 (май–июнь), 2014
3

УДК 614.8.084 
DOI: 10.12737/4934
Системный анализ и моделирование потенциально 
опасных технологических процессов

А.В. Майструк, д-р техн. наук, профессор 
В.С. Боркин, аспирант

Московский государственный индустриальный университет

e-mail: maisav2981958@mail.ru, borking@mail.ru

Рассмотрены особенности системного анализа и моделирования потенциально опасных операций технологических процессов в виде эргатических 
систем. Представлена математическая модель потенциально опасной операции, позволяющая комплексно учитывать функциональное состояние человека-оператора и характеристики надежности технических систем.

Ключевые слова:  
безопасность,  
потенциально опасные операции,  
эргатические системы,  
оператор,   
происшествие.

 1 .  Введение
Современное производство характеризуется 
сложными технологическими процессами, выполняемыми на автоматизированных рабочих местах при 
непосредственном участии операторов, которые обладают специальными знаниями и умениями и для 
подготовки которых требуются специальные методики и контроль уровня обученности. Сложность 
технических систем и приоритет вопросов безопасности по сравнению с другими производственными 
вопросами обусловливают необходимость использовать для анализа опасности операций современные 
научные методы исследования и специальный математический аппарат. 
Под технологическими эксплуатационными процессами (ТЭП) понимается совокупность различного вида операций, выполняемых в определенной 
последовательности для достижения заданной цели 
(например, придание предметам труда заданных 
свойств или приведение и поддержание орудий труда в заданном  положении, состоянии) [1]. 
Операция  — выполнение однородных по назначению действий, необходимых для получения определенного результата на конкретном этапе производственного или технологического процесса. Операции 
ТЭП, по сути, относятся к потенциально опасным 

операциям (ПОО), так как характеризуются воздействием множества опасных и вредных факторов 
физической, химической, биологической и психофизиологической природы, что в определенных ситуациях приводит к происшествиям — несчастным 
случаям, авариям и катастрофам. Следовательно, основным структурным элементом при анализе и синтезе технологических эксплуатационных процессов 
выступает операция, в рамках которой остаются неизменными исполнители, рабочее место, средства 
выполнения и объект, на котором выполняется операция. 
Количественный анализ любых сложных эргатических систем чрезвычайно трудоемкий процесс, 
так как при оценке необходимо не только учитывать 
состав, структуру, морфологию и функциональную 
среду, но и определять параметры, показатели и интегральные характеристики как всей системы, так и 
ее наиболее существенных компонентов и элементов. 
Анализ опасностей, генерируемых промышленными системами и процессами, требует комплексного изучения технологических операций как эргатических систем1 [2, 3]. Преимущество термина 
«эргатическая система» по сравнению с терминами 
«эрготехническая система», «человеко-машинная 
система», «антропотехническая система» в его уни
1 
Эргатическая система — схема производства, одним из элементов которой является человек или группа людей. Основные особенности таких систем — социально-психологические аспекты.

Рискология
Riskology

4

версальности. В зависимости от характера вырабатываемого продукта труда эргатические системы могут 
быть производственными, транспортными, информационными. Рассмотрим некоторые подходы к формализации эргатических систем.

2 . Особенности формализации эргатических систем
Формализация — упорядоченное или специальным образом организованное представление исследуемых систем, компонентов и процессов в техносфере путем точного, лишенного двусмысленности, 
описания изучаемых явлений на некотором фиксированном или уточненном (пусть даже естественном) 
языке.
Система  — упорядоченная совокупность взаимосвязанных и взаимодействующих элементов, образующих единое целое, обладающее свойствами 
(эмерджентными), которых не имеют образующие её 
элементы. 
Элементы системы  — совокупность различных 
технических средств и людей, которые при данном 
исследовании рассматриваются как одно неделимое 
целое. Элемент характеризуется только его внешними проявлениями в виде свойств, а также связей с 
остальными элементами и внешней средой.
Состояние системы — одно из фундаментальных 
понятий теории систем и стохастических процессов. 
Состояние  — это совокупность параметров, отражающих свойства системы в данный момент, ее «моментальная фотография». В процессе функционирования эргатическая система может находиться во 
многих технологических состояниях и осуществлять 
множество переходов.
Одним из наиболее эффективных методов анализа 
и синтеза сложных систем является системный подход, который позволяет достичь наиболее глубокого 
осмысления явлений (процессов) путем структурнофункционального анализа элементов системы, установления их взаимосвязей и взаимозависимостей. 
При системном подходе технологические эксплуатационные процессы декомпозируются на отдельные 
операции (см. рисунок), которые, как правило, потенциально опасные и выполняются в заданной технологической последовательности. В свою очередь, 
каждая операция рассматривается как некоторая эргатическая подсистема, формируемая для достижения 
поставленных целей и функционирующая по определенной программе на заданном временно´м интервале.
Модель эргатической системы в качестве отдельных элементов включает техническое оборудование 
(машину М), рабочую среду (среда С), эксплуатирующий персонал (человек Ч), взаимодействующие 
между собой по заданной технологии (технология Т) 
и порядку (операции, событие А) организации работ, 

установленных в эксплуатационно-технической документации. 
Технология — совокупность приемов и методов, 
используемых для изменения свойств или состояния 
предмета труда и включающих организационно-технические мероприятия по обеспечению безопасности. 
К элементам рабочей среды относятся средства 
и предметы труда, помещение, микроклимат рабочей 
зоны, окружающие люди и т.п. 
В модели ПОО, представленной на рис. 1, приняты 
следующие обозначения: X(t) — вектор входных воздействий и ограничений (например, заданная технология, ресурсно-временны´е ограничения, управляющие и внешние воздействия и т.п.); Z(t) — состояние 
системы (например, опасное или безопасное); Y(t) — 
вектор выходных характеристик (показатели качества функционирования) системы.
Элементы эргатической системы (включая человека) обладают свойством генерировать, передавать, 
излучать, отражать и поглощать потоки энергии, 
вещества или информации. Эти потоки принято называть факторами (от лат. factor делающий, производящий). В результате их воздействия изменяются 
свойства объекта (элемента). В зависимости от характера и интенсивности (потенциала, длительности) воздействия факторы могут быть позитивными 
или негативными. Негативные факторы могут быть 
опасными и вредными для здоровья человека и (или) 
окружающей природной среды.
Эргатические системы открыты для взаимодействия с окружающим миром. Это взаимодействие 
осуществляется через их материальные и социальные входы и выходы. В процессе функционирования 
системы в различные моменты времени могут происходить события — нарушения, связанные со старением, износом или повреждением оборудования, 
инструмента, отклонениями свойств материалов или 
предметов труда, ошибками человека, в результате 
которых возникают предпосылки к происшествиям. 
Соответственно, при моделировании безопасности 

Рис . 1 . Системный анализ и моделирование потенциально опасных операций (процессов)

Рискология
Riskology

Безопасность в техносфере, №3 (май–июнь), 2014
5

эргатических систем основное внимание уделяется 
процессам взаимодействия элементов, которые приводят к негативному социальному выходу систем — 
производственному травматизму, профессиональной 
заболеваемости, аварийности и ущербу для окружающей природной среды.
Современные исследования в области обеспечения безопасности сложных систем показывают, что 
уровнем теоретической и практической подготовки 
исполнителей работ (операторов) в значительной степени определяется безопасность функционирования 
эргатических систем [1, 2]. При этом роль человеческого фактора в обеспечении безопасности сложных систем неоднозначна. С одной стороны, низкий 
уровень подготовки исполнителей создает предпосылки к возникновению так называемых «опасных 
ситуаций», связанных с ошибочными действиями. 
С другой  — исполнители (операторы) могут гибко 
реагировать на нарушение режимов работы (отклонение параметров) технических систем и предупреждать возникновение аварийных ситуаций, используя 
схемную избыточность систем, запасы материальных 
и временны´х ресурсов для обеспечения безопасной 
эксплуатации сложных технических систем.
Исходя из вышеизложенного, очевидно, что модель 
безопасности эргатической системы должна учитывать две составляющие: функциональное состояние 
человека-оператора и состояние технических систем, 
влияющих на качество выполняемых операций [1]. 
В то же время модели безопасности эргатических систем должны соответствующим образом учитывать 
и влияние оператора на работоспособность сложных 
технических систем, т.е. отражать состояния, при которых велика вероятность ошибочных действий, приводящих к отказам системы в целом.

3 . Математическая модель потенциально опасной 
операции
Математическая модель ПОО строится исходя из 
основополагающего постулата: при выполнении операции, как правило, остаются неизменными исполнители, рабочее место, средства для выполнения операции и объект, на котором выполняется операция. 
Соответственно каждая операция при ее формализации характеризуется следующими основными признаками: целевое назначение; наличие исполнителей 
определенной специальности; постоянство рабочего 
места, используемых средств и объекта, на котором 
выполняется данная операция; пространственновременны´е взаимосвязи ее элементов, определяемые 
технологией выполняемых работ.
При построении математической модели с целью сокращения свойств эргатических систем в качестве основных изменяющихся во времени факто
ров, определяющих безопасность ПОО, выступают 
ошибочные действия персонала и опасные отказы 
технических систем (оборудования), которые рассматриваются как предпосылки к происшествиям 
и в совокупности с параметрами технологического 
процесса учитываются при моделировании. Следует 
также отметить, что в соответствии с целевым назначением модели в процессе моделирования специально не учитываются нерасчетные внешние воздействия на персонал и технологическое оборудование 
со стороны окружающей среды и не рассматриваются условия выхода системы из опасных состояний и 
состояний развития происшествия. Очевидно, что 
при таком подходе безопасность ПОО как эргатической системы определяется не только надежностью 
(безаварийностью) техники, но и надежностью (безошибочностью и своевременностью) действий персонала, управляющего этой техникой.
Обозначим событие, в результате которого происходит нарушение условий безопасного функционирования системы, символом А, а число нарушений, являющихся предпосылками к происшествию, 
которое может допустить оператор (исполнитель) за 
время выполнения ПОО t
tk
∈[ ,
]
0
поо , символом m1. Тогда условием безопасной работы оператора будут его 
безошибочные и своевременные действия при выполнении операции ТЭП. Событие, заключающееся в 
безошибочных и своевременных действиях оператора при выполнении ПОО, обозначим через A m
1
1
0
(
)
=
 
при t
tk
∈[ ,
]
0
поо . Следовательно, условие действий операторов m t
1
0
( ) =  при t
tk
∈[ ,
]
0
поо  будет одним из условий (критерием) безопасного выполнения ПОО.
Обозначим через m2 число отказов и неисправностей технических систем, выступающих, по существу, 
техническими предпосылками к происшествию, которое может произойти за время выполнения ПОО, 
равное t, где t
tk
∈[ ,
]
0
поо . Тогда критерием безаварийной (безотказной) работы технических систем будет 
условие m t
2
0
( ) = . Обозначим событие, заключающееся в безотказной работе технических систем за время t
tk
∈[ ,
]
0
поо  выполнения ПОО, через A m
2
2
0
(
)
=
. Как 
следует из модели ПОО, безопасность ее выполнения 
обеспечивается как при условии отсутствия опасных 
отказов m t
2
0
( ) = , так и при условии безошибочных 
и своевременных действий операторов, связанных 
с выполнением требуемого алгоритма (технологии) операции и предотвращением происшествий 
m t
1
0
( ) = , где t
tk
∈[ ,
]
0
поо .
Событие A, противоположное событию A, называется безопасным выполнением ПОО эргатической 
системой на заданном интервале t
tk
∈[ ,
]
0
поо . Выразим 
событие A в виде

 
A
A
A
A
A
=
∩
=
⋅
1
2
1
2 , 
(1)

Рискология
Riskology

6

где A m
1
1
0
(
)
=
 и A m
2
2
0
(
)
=
 — события, состоящие 
в безопасном выполнении (соблюдении технологии) 
ПОО операторами и безаварийной работе технических систем на интервале времени t
tk
∈[ ,
]
0
поо .
Приняв допущение, что события A1 и A2 независимы, запишем

 
P
P A
P A P A
P
X P
X
j
j
j
j
j

поо ≡
=
=
( )
(
) (
)
(
)
(
)
1
2

оп
тс
. 
(2)

Выражение (2) означает, что вероятность успешного выполнения задачи эргатической системой 
(безопасного выполнения ПОО), формируемой для 
выполнения j-й операции, равна произведению вероятностей безошибочных и своевременных действий 
оператора P
X
j
j
оп(
) и безотказной работы технических 
систем P
X
j
j
тс(
) на интервале t
tk
∈[ ,
]
0
поо , при векторе 
параметров X
X
X
X
j
j
j
jn
= {
,
,
,
}
1
2 
. При этом если j-я 
ПОО выполняется бригадой, состоящей из нескольких операторов с участием различных технических 
систем, то выражение (2) принимает следующий вид:

 
P
P A
P A P A
P
X P
X
j
ij
j
ij
j
i J

поо
оп
тс
≡
=
=

∈∏
( )
(
) (
)
(
)
(
)
1
2
, (3)

где i
J
∈  – множество операторов, участвующих в выполнении j-й ПОО.
Вероятность безопасного выполнения s-го ТЭП, 
содержащего множество j-х операций, может быть 
вычислена при помощи зависимости

 
P
P
X
P
X P
X
s
j
j
j S
ij
j
ij
j

i J
j S

тэп
поо
оп
тс
=
=

∈
∈
∈
∏
∏
∏
(
)
(
)
(
). 
(4)

Как отмечалось выше, показатель надежности 
оператора должен учитывать не только безошибочность выполнения операций, но и их своевременность, так как несвоевременное выполнение 
мероприятий, обеспечивающих безопасность функционирования систем, равносильно ошибке и также 
становится предпосылкой к происшествию. В этом 
случае для оценки безопасности действий i-го оператора при выполнении операций j-го типа введем комплексный показатель, который имеет вид

 
P
P P
P H P H H
ij
ij
ij
ij
ij

оп
сд
бд
=
=
(
)
(
)
1
2
1 , 
(5)

где: P
P H
ij
ij

сд =
(
)
1  — показатель своевременности действий оператора, т.е. вероятность реализации гипотезы H1 — операция (например, мероприятие по 
предупреждению аварийных отказов технических 
систем) будет выполнена в течение требуемого интервала времени; P
P H
H
ij
ij
бд =
(
)
2
1  — показатель безошибочности действий оператора, представляющий 
собой условную (при условии, что операция будет 
своевременно выполнена) вероятность реализации 

гипотезы H2 — в ходе выполнения операции j-го типа 
не будет допущена ошибка.
Соответственно показатель безопасности действий оператора при выполнении множества j
s
=1,  
операций ТЭП будет иметь вид

 
P
P
P P
P
H P H H
i
ij
j

s

ij
ij
j

s

ij
ij
j

s

бд
оп
сд
бд
=
=
=

=
=
=
∏
∏
∏
1
1

1
2
1
1
(
)
(
). (6)

Вероятность безошибочных действий оператора 
вычислим по формуле

 

P
p
p

p

ij
ij
k

j

m

ij
k

j

m

ij

j
ij
од
од
од
=
≈
−
−
=

=
−

=
=
∏
∑
(
)
exp
(
)

exp
(

1
1
1

од)
exp
k

j

m

ij
ij
ij
j

m
ij
k

=
=
∑
∑

=
−
1
1
ν τ
 
(7)

где pij

бд, pij

од — соответственно, вероятности безошибочных и ошибочных действий i-го оператора при 
однократном выполнении j-й операции; νij — интенсивность ошибок при выполнении оператором 
операций j-го типа; kij — количество операций j-го 
типа, выполняемых оператором; τij — математическое ожидание времени выполнения j-й операции; 
m — число типов операций ТЭП, выполняемых i-м 
оператором.
Для конкретных операторов, показатели pij

бд, pij

од и 
νij могут быть определены на основе статистических 
данных, полученных при выполнении ТЭП, по формулам:

    p
N
n
N
p
n
N
n
N
ij
ij
ij
ij
ij
ij
ij
ij
ij
ij
ij
од
бд
=
−
=
=
(
)
;
;
(
)
ν
τ , (8)

где: Nij — общее число операций ТЭП j-го типа, выполненных i-м оператором; nij — число операций, 
выполненных i-м оператором с предпосылками 
к происшествиям; τij — средняя продолжительность 
операции j-го типа.
Вероятность своевременных действий оператора при условии, что время выполнения ПОО tj есть 
случайная величина, с плотностью распределения 
времени ее выполнения f (t), вычислим при помощи 
зависимости

 
P
P H
t
t
f t dt
ij
ij
ij
j

t
сд
тр
вер

тр
=
=
<
= ∫
(
)
(
)
( )
1

0

. 
(9)

При произвольном законе распределения вычисление интеграла (9), как правило, не представляет 
труда. Если случайный параметр tj имеет нормальное 
распределение с плотностью

 
f  t
e

t

t mt              t
( )
(
)
=
−
−
1

2π

2
2

σ

σ , 
(10)

Рискология
Riskology

Безопасность в техносфере, №3 (май–июнь), 2014
7

то задача сводится к поиску табличной функции Лапласа (интеграла вероятностей)

 
Φ0( )t
e
dt
z

t

=
−
∫
1

2

2 2

0
π

, где z
t
mt
t
=
−
(
) σ ,

где mt
t
,σ  — соответственно, математическое ожидание и среднеквадратическое отклонение случайной 
величины t, подчиненной нормальному закону распределения.
В этом случае вероятность своевременного выполнения j-й операции определим по выражению

 

P
P
H
t
t

f
dt
t
t

ij
ij
ij
j

t
j
ij

t

сд
тр

тр

вер

тр

=
=
<
=

=
=
−
∫

(
)
(
)

( )

1

0
0
Φ
σ
t
,
 
(11)

где tij  — математическое ожидание времени выполнения операции j-го типа.
Подставив выражения (7) и (11) в формулу (6), 
можно рассчитать показатель безопасности действий 
обслуживающего персонала при выполнении множества операций j
s
=1,  ТЭП.
Для оценки показателей надежности персонала в 
настоящее время применяются методы широкой номенклатуры — от вероятностных, использующих деревья событий, до экспертных, основанных на эвристических рассуждениях [1]. Кроме того, часто используются 
эмпирические кривые, позволяющие судить о характере зависимости надежности и безопасности действий 
обслуживающего персонала от внешних факторов, а 
именно о вероятности совершить ошибку в зависимости от времени, отпущенного на решение задачи; от 
типа поведения; коэффициента загруженности оператора; неожиданности задач; объема инструкции; стресса; наложения событий; длины очереди и т.п.
Из аналитических методов наиболее прост и удобен с точки зре ния возможностей анализа и синтеза сложных систем, не нарушающим адекватность 
моделей случайных процессов, при некоторых необходимых допущениях математический аппарат 
теории марковских процессов [1]. Целесообразность 
использования математического аппарата теории 
марковских процессов при исследовании управляемых случайных процессов обусловлена, прежде 
всего, их большими возможностями для учета всех 
существенных связей, анализа и синтеза сложного процесса по частям, а также определенной простотой и общностью моделей, т.е. возможностью их 
развития без проведения всех исследований заново 
[4]. При этом марковские процессы наиболее приспособлены к использованию динамического программирования, так как, по сути, многошаговые.

4 . Подготовка специалистов по охране труда как 
элемента эргатической системы 
Технический прогресс в обрабатывающих производствах, промышленности и других отраслях 
экономики сопровождается непрерывным повышением роли специалиста в достижении как высокой 
эффективности, так и безопасности производственной деятельности. Повсеместная механизация производственных процессов, автоматизация работы 
различных систем управления, широкое применение 
ЭВМ существенно меняют характер труда и обусловливают возникновение новых требований к профессиональной подготовке специалистов как элемента 
эргатической системы. Одним из направлений повышения безопасности труда на предприятиях, вне зависимости от форм их деятельности, выступает совершенствование системы обучения специалистов с 
точки зрения формирования высокого уровня компетентности работника [5]. Не вызывает сомнений, что 
неправильные и несвоевременные действия оператора при выполнении потенциально опасных операций 
технологических процессов создают предпосылки 
к происшествиям, которые в итоге, и приводят к несчастным случаям, авариям и катастрофам, связанным с нанесением неприемлемого материального 
ущерба самим работникам, предприятиям и окружающей природной среде.
Основной недостаток систем обучения работников 
предприятий, обусловлен тем, что они строятся без 
соответствующего научного обоснования, а только с 
учетом практического опыта разработчика и, как правило, мало учитывают специфику и характер работы 
того или иного специалиста. При этом разработанные 
программы обучения не уделяют должного внимания 
потенциально опасным операциям, действиям работника в аварийных и чрезвычайных ситуациях, а также 
формированию соответствующих умений и навыков 
безопасного выполнения работ. 
В связи с этим для повышения эффективности 
системы управления охраной труда, необходим научно-методический аппарат, который позволит с 
учетом потенциальной опасности и технологических 
особенностей производственных процессов обосновать комплекс мероприятий по снижению риска аварий и катастроф.

5 . Заключение
Разработанный математический аппарат позволяет учитывать функциональное состояние персонала и эксплуатационно-технические характеристики 
систем, а также оптимизировать параметры эргатической системы с учетом потенциальной опасности 
выполняемых операций. При этом лицо, принимающее решение, обладая данным аппаратом, сможет 

Рискология
Riskology

8

самостоятельно прогнозировать опасность ТЭП 
и обосновать комплекс превентивных мероприятий 
безопасности с учетом особенностей конкретного 

производства (например опасности технологических 
операций, уровня подготовки специалистов, используемых технических средств и др.). 

ЛИТЕРАТУРА
1. Майструк А.В. Управление безопасностью эксплуатации сложных технических систем: математические методы и практика их применения. — М.: ВА РВСН им. 
Петра Великого, 2007.
2. Губинский А.И. Надежность и качество функционирования эргатических систем. — Л.: Наука, 1982.
3. Майструк А.В., Боркин В.С. Особенности задачи оптимизации программы обучения специалистов предприятий с учетом требований безопасности // Известия 
МГТУ «МАМИ». — 2011. — № 1(11). — С. 152–159.

4. Майструк А.В., Майструк А.А., Боркин В.С. Моделирование безопасности эргатических систем // Известия 
МГИУ. Естественные и технические науки. — 2012. — 
№ 3(26). — С. 53–58.
5. Боркин В.С., Майструк А.В. Анализ особенностей системы обучения специалистов предприятий по охране 
труда в России // Известия МГИУ. Естественные и технические науки. 2012. № 3(26). С. 64–67.

System Analysis and Modeling of Potentially Hazardous Operating 
Procedures 

A .V . Maystrouck, Doctor of Engeneering, Professor, Moscow State Industrial University 
V .S . Borkin, Post-graduate student, Professor, Moscow State Industrial University

The article addresses system analysis and modeling of potentially hazardous operating procedures as ergatic systems. 
It presents a mathematical model of a potentially hazardous process; thus allows to comprehensively evaluate functional 
state of human operator and reliability of technical systems.

Keywords: safety, potentially hazardous operating procedures, ergatic systems, operator, accident.

О проекте приказа Минобрнауки России

В июле 2013 г. в УМС «Техносферная безопасность» 
УМО вузов по университетскому политехническому 
образованию был разработан проект ФГОС подготовки научно-педагогических кадров в аспирантуре по направлению 20.06.01 «Техносферная безопасность» (к настоящему времени не утвержден). В нем предлагалось 
ввести рекомендуемые научные специальности (ВАК), 
которым соответствует направление подготовки в аспирантуре. Минобрнауки России решило вынести этот 
пункт за пределы ФГОС и оформить его отдельным при
казом. От МГТУ им. Н.Э. Баумана в министерство был 
направлен список соответствующих специальностей. 
Однако в проект приказа внесены изменения, в частности появились научные специальности 03.02.13, 05.07.06, 
05.07.10, которые не соответствуют образовательной 
программе проекта ФГОС, но в то же были исключены 
некоторые специальности, которые предлагались. Предлагаем вниманию читателей Проект приказа о соответствии и просим высказать свое мнение, пока не принято 
окончательное решение.

Проект приказа  
Об установлении соответствия Номенклатуре специальностей научных работников  
направлений подготовки научно-педагогических кадров в аспирантуре (адъюнктуре) 
(размещен на: http://regulation.gov.ru/project/14582.html?point=view_project&stage=2&stage_id=9557)

В соответствии с абзацем 3 подпункта «в» пункта 4 
Положения о Высшей аттестационной комиссии при Министерстве образования и науки Российской Федерации, 
утвержденного постановлением Правительства Российской Федерации от 23 сентября 2013 г. № 836 (Собрание 

законодательства Российской Федерации, 2013, № 40, 
ст. 5072), п р и к а з ы в а ю :
Установить соответствие Номенклатуре специальностей научных работников направлений подготовки научно- 
педагогических кадров в аспирантуре (адъюнктуре).
Министр  Д.В. Ливанов

На странице 19 журнала читатели могут ознакомиться с выдержкой, касающегося направления «Техносферная безопасность» из Приложения к проекту приказа «Об установлении соответствия Номенклатуре специальностей научных работников направлений подготовки  научно­педагогических кадров в аспирантуре 
(адъюнктуре)».

Контроль и мониторинг
Control and Monitoring

Безопасность в техносфере, №3 (май–июнь), 2014
9

УДК  697.941; 574.54 
DOI: 10.12737/4935
Обобщенная модель атмосферного аэрозоля  
для оптимальной обработки сигналов дистанционного 
колориметра технологического контроля

Ф.Г.  Агаев, директор, д-р техн. наук, профессор1 
Г.В.  Алиева, аспирант1 
Э.А. Ибрагимов, аспирант1 
Р.Н.  Абдулов, заместитель главного инженера2

1 Институт космических исследований, г. Баку, Азербайджан 
2 Научно-исследовательский институт  Министерства оборонной промышленности, г. Баку, Азербайджан

e-mail: asadzade@rambler.ru

Приведен короткий обзор режимных функций колориметрических систем и 
их реализаций, характеризуемых необходимостью вычисления корреляции 
между сигналами цветовых каналов. Предложена обобщенная модель оптической толщины атмосферного аэрозоля, которая может быть использована для формирования функционала цели при оптимизации режима работы 
корреляционного вычислителя цветовых сигналов. В результате оптимизации рассматриваемой модели колориметра синтезирован оптимальный 
режим проведения корреляционных вычислений с учетом внешних атмосферных факторов.

Ключевые слова:  
аэрозоль,  
колориметр, 
технологический контроль,  
оптимизация,  
обработка сигналов.

1 . Введение
Проблематика безопасности в техносфере включает такие технологические процедуры в отношении различных технических средств и объектов, 
как контроль и диагностика их состояния. Важнейший раздел общей методологии контроля и диагностики в техносфере — колориметрический метод 
оценки состояния различных объектов, функционально обеспечивающих безопасность в техносфере. Например, метод колориметрического контроля, реализованный в системе машинного зрения 
контрольно- диагностического назначения, может 
обеспечивать автоматическую оценку степени покрытия ржавчиной различных опорных металлических конструкций, контроль технологического 
режима процесса флотационного обогащения медной руды в горно-обогатительных комбинатах. Он 
позволяет контролировать наличие выбросов в атмосферу особо вредных газов NO2 по их характерному цвету; температуру плавки металла по его цвету, 

фракций нефти в нефтеперегонном производстве и 
другие процессы, требования безопасности которых 
диктуют необходимость проведения непрерывного 
колориметрического контроля. 
Колориметрическая техника также широко применяется в геофизической разведке различных объектов. Автоматизация колориметрического контроля 
делает необходимой замену человека-оператора не 
только на системы машинного зрения, но и на различные управляющие — вычислительные — процессоры, использующие дополнительные критерии 
достоверности колориметрического контроля. К числу из таких критериев относится контроль корреляции между сигналами каналов следующих базовых 
цветов в колориметрической системы: красный —  
R (red); зеленый — G (green) и синий B (blue) [1–6].
Применительно к дистанционным колориметрам, устанавливаемым на борту летательных 
средств, хорошо известна цветоискажающая роль 
атмосферного аэрозоля, особенно мелкодисперс