Дипломная (вкр): Разработка методического подхода к оценке состояния системы учета и контроля ядерных материалов на предприятиях ядерного топливного цикла России

При введении обоснованных изменений в методы учета и контроля, организацию взаимодействия уровней учета необходимо оценивать влияние отдельного решения на окончательный результат. Поскольку одно нововведение или дополнительное требование может повлечь за собой дорогостоящую и сложную цепь изменений на различных уровнях системы учета и контроля, следует заранее оценивать пользу, которую можно будет извлечь из конкретного решения задачи и сравнивать ее с затратами человеческих и материальных ресурсов. Должен быть найден путь решения поставленной задачи с наименьшими затратами и наибольшей выгодой, т.е. необходимо решать оптимизационную задачу, минимизировать затраты и повышать эффективность учета. Под эффективностью в данном случае понимается вероятностная характеристика обнаружения СУ и К ЯМ фактов несанкционированного изъятия ЯМ из обращения при наличии таких фактов. Затраты на построение системы, эффективность которой оценивается, используются для выбора оптимального решения при проектировании систем учета и контроля на предприятиях или при повышении эффективности действующих систем. Важно принимать во внимание условие неснижения безопасности (защищенности) ядерного материала ниже определенных ограничений. Существует потребность в относительно простом методе нахождения оптимальных решений как на стадии проектирования объектов, так и при повышении достоверности учета и безопасности ядерного материала для уже функционирующих объектов. В настоящее время из-за трудности математического моделирования такой системы не существует полноценной методики оценки состояния СУ и К ЯМ. Применение статистических методов для оценки состояния такой сложной системы затруднены из-за невозможности определения ряда таких важных параметров, как оценка действий персонала и их влияние на общий показатель качества, качество состава нормативной базы по организации СУ и К ЯМ. Отдельные же параметры, такие как качество измерений или степень выполнения требований, предъявляемые к СУ и К ЯМ можно определить по результатам инспекций в организации, и после получения конкретных данных о методах измерений ЯМ, погрешностях, полученных в результате проверок обработать методами статистики. Параметры, которые не могут быть определены классическими методами математики, могут быть определены при помощи экспертных методов оценки. При введении единой шкалы оценок можно оценить состояние СУ и К ЯМ в организации путём сочетания этих подходов.

2. Методический подход к комплексной оценке состояния системы учёта и контроля ядерных материалов

2.1 Выбор и анализ функциональной зависимости общего показателя состояния системы учёта и контроля ядерных материалов

Методический подход к решению любой задачи оценивания того или иного объекта находится в прямой зависимости от преследуемой цели и тех показателей, которые характеризуют оцениваемый объект и количественные значения которых при этом определяются.

Различают общий показатель, который используется для оценки степени выполнения объектом общей задачи, стоящей перед ним, частные, отражающие степень выполнения задач на отдельных этапах деятельности объекта, и обобщенный, характеризующий отдельные стороны выполнения общей задачи деятельности объекта или эффективность решения объектом задач на нескольких этапах выполнения общей задачи.

Поскольку в рассматриваемом случае объектом оценивания является учет и контроль ЯМ, то его цель вытекает из следующего определения.

Учет и контроль ЯМ - вид деятельности в области использования атомной энергии, осуществляемый в рамках государственной системы учета и контроля ядерных материалов в организациях, использующих ядерные материалы, с целью своевременного выявления фактов утраты, хищения и несанкционированного использования [15].

Исходя из данного определения, в качестве общего (интегрального) показателя состояния учета и контроля логично принять вероятность обнаружения системой учета и контроля фактов несанкционированного изъятия ядерных материалов из обращения при наличии таких фактов.

Указанный показатель имеет сложную функциональную зависимость, которая в общем виде может быть представлена следующим образом:

Р_НИ=f[П(x_i), O(y_j), И(z_k)], (1)

где П(x_i) - уровень профессионализма и готовности персонала, обеспечивающего учет и контроль ЯМ;

x_i - параметр, характеризующий i-ю составляющую качества персонала (опыт, внимательность, ответственность и т.д.);

O(y_j) - уровень организации учета и контроля ЯМ;

y_j - параметр, характеризующий j-й элемент организации учета и контроля (планирование, контроль мероприятий, полнота выполнения мероприятий, полнота нормативной базы и т.д.);

И(z_k)- наличие и качество измерений;

z_k - параметр, характеризующий k-й элемент применяемой системы измерений (наличие необходимой измерительной базы, ее техническое состояние, наличие и качество методик измерений и т.д.).

Анализ функциональной зависимости (1) показывает, что большинство ее составляющих существенным образом различаются по своей природе. Данное обстоятельство делает практически невозможной строгую формализацию задачи оценки выбранного показателя. Однако для решения подобных задач находят достаточно широкое применение экспертно-аналитические методы в совокупности с методами, основанными на теории нечетких множеств (теории возможностей).

Использование этих методов для решения рассматриваемой задачи влечет за собой необходимость некоторой корректировки вида оцениваемого показателя, так как вычисление вероятностей событий они не предполагают, позволяя в то же время получать оценки возможностей их появления.

Исходя из сказанного в качестве общего показателя состояния учета и контроля ЯМ предлагается использовать показатель, характеризующий возможности (потенциал) системы учета и контроля по выявлению фактов несанкционированного изъятия ядерных материалов из обращения при наличии таких фактов- В_НИ. Данный показатель предлагается оценивать по единичной шкале [0,1].

Главное различие между возможностью и вероятностью заключается в том, что если вероятность некоторого события полностью определяет вероятность противоположенного события, то в случаях рассмотрения возможности события и события ему противоположенного такой жесткой связи нет [13].

Функциональная зависимость для данного показателя, аналогична выражению (1) и может быть представлена следующим образом:

В_НИ=f[П(x_i), O(y_j), И(z_k)], (2)

Его оценка может быть проведена на основе определения и выстраивания иерархии факторов, влияющих на возможности СУ и К ЯМ, определения уровней их значимости и степени влияния («веса») в соответствии с единичной шкалой, позволяющей учесть самый широкий спектр факторов различной физической природы влияющих на возможности СУ и К ЯМ. В качестве исходных данных для проведения оценки методика позволяет использовать как данные, полученные на основе измерений, расчетов, практики деятельности предприятий и организаций, так и данные, полученные на основе экспертиз. Указанное обстоятельство следует считать главенствующим при выборе методического подхода для решения задачи оценки возможностей СУ и К ЯМ.

Основными компонентами методики оценки возможностей СУ и К ЯМ должны быть следующие.

1.   Факторный анализ и вербальное определение основных элементов, существенным образом влияющих на возможности СУ и К ЯМ, а также всей иерархии наиболее значимых по своему влиянию на эти элементы и друг на друга групп факторов и отдельных факторов.

2.       Определение системы показателей для оценки возможностей СУ и К ЯМ.

.        Формализация системы оценки и разработка графической элементно-структурированной модели (системы) оценки с полным обозначением возможных связей влияния между элементами, группами факторов, факторами внутри групп и т. д.

.        Определение единой шкалы измерения уровней влияния друг на друга и на безопасность факторов различной физической природы.

.        Формирование банка исходных данных для проведения оценок.

6.   Оценка степени влияния каждого фактора в группе факторов (или в элементе системы оценки, если нет деления на группы факторов), группы факторов(фактора) на элемент, каждого элемента на уровень возможностей СУ и К ЯМ.

7.       Оценка уровня возможностей СУ и К ЯМ.

Анализ указанных выше компонент показывает, что методика должна носить комплексный характер и включать в себя в том числе ряд частных методик, связанных с определением значимости состояния элементов нижнего звена иерархии системы оценки выбранного показателя, определением степени влияния каждого фактора в группе факторов (или в элементе системы оценки, если нет деления на группы факторов), группы факторов(фактора) на элемент, каждого элемента на уровень возможностей СУ и К ЯМ.

Блок - схема такой комплексной методики может быть представлена в виде, показанном на рис. 1.

Рис. 1. Обобщенная схема методики оценки уровня возможностей СУ и К ЯМ

2.2 Разработка структуры системы оценки возможностей СУ и К ЯМ и рекомендаций по формированию банка исходных данных для проведения оценки

Результаты факторного анализа, приведенные в п. 3.1, позволяют представить графическую модель системы оценки возможностей СУ и К ЯМ в виде иерархической структуры.

Суть оценивания заключается в следующем:

1.   Оценивание проводится снизу-вверх, по алгоритму:

-    оценивание факторов низшего уровня иерархии;

-       оценивание групп факторов более высокого уровня иерархии;

-       оценивание элементов системы оценки;

-       оценка уровня возможностей СУ и К ЯМ;

2.   Оценивание факторов низшего уровня иерархии включает определение уровня состояния каждого из этих факторов, степени влияния («веса») каждого фактора на группу факторов, в которую он входит, и получение результата произведения этих величин.

3.       Оценивание группы факторов включает в себя получение значения уровня состояния группы факторов путем суммирования результатов оценивания факторов, значения степени влияния («веса») каждой группы факторов на элемент системы оценки, получение результата произведения этих величин по каждой группе факторов.

.        Оценивание элемента системы оценки включает в себя получение значения уровня его состояния путем суммирования результатов оценивания влияющих групп факторов, степени влияния («веса») каждого элемента системы оценки на возможности СУ и К ЯМ, получение результата произведения этих величин по каждому элементу системы оценки.

.        Определение уровня возможностей СУ и К ЯМ путем суммирования результатов оценивания элементов системы оценки и отнесения полученной суммы к требуемому значению этой суммы.

.        Шкала оценивания состояния фактора имеет диапазон значений от 0 до 1.

.        Порядок определения значения уровня состояния фактора.

Наиболее предпочтительной очередностью определения значимости состояния фактора является следующая:

-    определение значимости с использованием выбранной шкалы на основе результатов измерений и статистических данных;

-       определение значимости с использованием выбранной шкалы расчетными методами;

-       определение значимости экспертными методами с использованием вербально-числовой шкалы оценивания, в которой числовая часть так же имеет диапазон значений от 0 до 1.

При определении значения уровня состояния того или иного фактора экспертными методами целесообразно воспользоваться вербально-числовой шкалой, разработанной для каждого из таких факторов

.     Шкала оценивания «веса» фактора в группе факторов (а также «веса» группы факторов в элементе системы оценки и «веса» элемента системы оценки при определении итогового уровня возможностей СУ и К ЯМ) - также от 0 до 1.

9.       «Веса» факторов (групп факторов, элементов) определяется либо известными методами (например, методом попарных сравнений) либо другими соображениями экспертов при обязательном выполнении условия равенства 1 суммы «весов» всех факторов в группе (групп факторов в элементе, элементов в системе оценки). При этом исходят из следующего: например, чем сильнее влияние того или иного фактора на групповой элемент системы оценки тем больше «вес» этого фактора. Если оценить «вес» конкретным числом сразу трудно, то также может быть использована вербально-числовая шкала.

Анализ модели системы оценки возможностей СУ и К ЯМ показывает, что для значительной части присутствующих в ней факторов существуют определенные физические, аналитические методы измерения и нахождения их параметров. Например, для таких элементов как

В связи с этим существует реальная возможность определения уровней состояния таких факторов с высокой достоверностью.

3. Структура показателей состояния системы учёта и контроля ядерных материалов

Аргументы функциональной зависимости (2) могут быть охарактеризованы следующей совокупностью обобщённых показателей.

1.   Показатель качества (К₁) системы измерений и материально-технической базы организации;

2.       Показатель (К₂), характеризующий качество организации системы учёта и контроля ядерных материалов в организации;

.        Показатель (К₃), характеризующий качество подготовки и уровень готовности персонала, осуществляющего учёт и контроль ядерных материалов в организации;

Данная совокупность показателей может быть объединена в интегральный показатель на основе следующей математической зависимости:

 (3)

где К_{i -} i-ый обобщенный показатель;

а_{i -} коэффициент веса i-го показателя.

Каждый обобщенный показатель данной совокупности в свою очередь можно охарактеризовать определенным набором частных показателей - К_ijkt.

3.1 Определение показателя качества измерений в системе учёта и контроля ядерных материалов организации

Система измерений ЯМ организации должна обеспечить на основе выполняемых учетных и подтверждающих измерений получение данных о:

¾    количестве, элементном и изотопном составе ЯМ, находящихся, производимых, получаемых или отправляемых из ЗБМ организации;

¾            фактическом наличии ЯМ в ЗБМ по результатам физических инвентаризаций и проверок;

¾            погрешностях (случайной и систематической) каждой измеряемой величины (массы, концентрации, объема и т.д.) в ключевых точках измерений ядерных материалов.

На основе этих данных проводится учет ядерных материалов в зонах баланса материалов организации, определяется инвентаризационная разница между учетным и фактически наличным количествами ядерного материала и выполняется ее сравнение с критериями обнаружения аномалий.

Система измерений должна организовываться в соответствии со следующими требованиями:

¾    организация и функционирование системы измерений ЯМ в целях учета и контроля должны осуществляться на основе нормативно-технических документов;

¾            система измерений ЯМ должна быть направлена на обеспечение и поддержание единства измерений на различных уровнях: федеральном, ведомственном, эксплуатирующей организации;

¾            система измерений должна гарантировать выполнение измерений ЯМ с требуемой точностью;