• Tłumacz języka migowego
Rozpoznawanie zagrożeń Paweł Wolny

Listy kontrolne - opracowanie i błędy

10 Lutego 2022

Nie ma jednej, zawsze słusznej metody szacowania ryzyka zagrożenia pożarem. Próby stworzenia takiego narzędzia podjęto jednak już w latach 70. XX w. Artykuł ten przedstawia ich przegląd, przybliżając czytelnikowi, co kryje się za złożonymi modelami matematycznymi. Czy wprowadzanie takiego narzędzia ma jakikolwiek praktyczny wymiar, czy stanowi jedynie temat rozważań naukowców szacujących ryzyko na całym świecie?

Konieczne jest szacowanie wieloaspektowego ryzyka pożarowego dla różnego typu budynków - pomagają w tym indeksy ryzyka pożarowego      fot. PixabayMetody indeksowania ryzyka pożarowego (FRI) to heurystyczne modele bezpieczeństwa pożarowego. Modele heurystyczne składają się z zazwyczaj mierzalnych zmiennych, ale są ściśle powiązane z aspektami psychologicznymi procesów decyzyjnych, również tych podejmowanych kolegialnie. Można je potraktować jako procedury, które przy braku możliwości skorzystania ze znanych reguł matematycznych - wynikających z wiedzy dotyczącej procesów fizycznych czy fizykochemicznych - zapewniają praktyczne podejście do rozwiązywania problemów i są zazwyczaj definiowane jako skuteczna metoda rozbicia złożonego problemu na cząstkowe, łatwiejsze do opanowania.

Metody heurystyczne odnoszą się do rozwiązywania problemów; wykorzystują praktyczną metodę, która nie jest gwarantowana jako optymalna lub doskonała, ale uważana (przez twórców) za wystarczającą do osiągnięcia natychmiastowego celu - są one zatem próbą takiego uproszczenia procesu decyzyjnego, aby osiągnąć pożądane cele przy pełnej świadomości niedoskonałości wybranej metody. Tak więc przyjęte rozwiązanie będzie wynikiem subiektywnej oceny osoby lub grupy osób podejmujących decyzje na podstawie własnej wiedzy, doświadczenia (bądź uzyskanego konsensusu, jeśli decyzje podejmuje grupa), z pełną świadomością, że inny zespół decyzyjny mógłby zadecydować o wyborze innej metody rozwiązania problemu.

Przykładem heurystycznej metody jest skala Glasgow, stosowana od ponad 40 lat przez lekarzy do oceny urazów głowy. Zakłada przeprowadzenie trzech testów: otwierania oczu, kontaktu słownego i reakcji ruchowej. Każda z tych obserwacji pacjenta ma przypisaną skalę punktową, na podstawie ich sumy oceniany jest poziom zaburzenia świadomości.

W kontekście bezpieczeństwa pożarowego w budynkach celem metody heurystycznej jest zazwyczaj podjęcie decyzji o takim doborze środków ochrony przeciwpożarowej, który zmaksymalizuje wykorzystanie ograniczonych zasobów. Istnieją różnorodne systemy oceny, opierające się na różnych metodach analitycznych, w których występują znaczące różnice w ocenie ważności poszczególnych składowych ryzyka. W projektowaniu budynków na ogólne bezpieczeństwo może wpływać wiele parametrów; różne środowiska mogą stwarzać różne zagrożenia i można zastosować różne środki ochrony przeciwpożarowej, aby je złagodzić. Bezpieczeństwo pożarowe w budynkach jest zatem problemem, który wymaga oceny wielu aspektów.

Indeks ryzyka

Indeks ryzyka to metoda, w której stosuje się ocenę wieloatrybutową, ale wyniki są przedstawione jako jedna wartość końcowa. Proces tworzenia takiego wskaźnika musi obejmować pełną analizę zagrożeń i zastosowanych środków, które te ryzyka ograniczają (np. podział na strefy pożarowe, detekcja, systemy gaśnicze itp.). Wynikiem takiego podejścia jest szybka i stosunkowo prosta ocena stanu bezpieczeństwa pożarowego, ponieważ każdy aspekt ma swoją wartość liczbową i ich suma stanowi o poziomie ryzyka powstania pożaru i jego potencjalnych skutków.

Metoda punktowa ułatwia porównanie skali zagrożeń i ryzyka między proponowanymi projektami, optymalizację kosztów zabezpieczeń, ustalenie priorytetów i porównanie rozwiązań alternatywnych. System punktowy znalazł zastosowanie praktyczne już w 2007 r. w Hongkongu, gdzie do podjęcia decyzji o remontach lub wyburzeniu starych wysokościowców podejmowano, opierając się na ocenie poziomu ryzyka pożarowego. Decyzja ta była konsekwencją kilku poważnych pożarów takich obiektów w krótkim okresie.

System punktowy ma jeszcze jedną zaletę - nie wymaga pogłębionej wiedzy naukowej wykorzystywanej w budowie modeli teoretycznych i empirycznych, wspomaga podejmowanie decyzji - może nie najdoskonalszych, ale trafnych, a co najważniejsze - wynik takiej analizy jest dostępny w bardzo krótkim czasie. Wynika z tego, że raz utworzony system punktowy stosunkowo łatwo używać. Na przykład system oceny bezpieczeństwa pożarowego (ang. Fire Safety Evaluation System, FSES) umożliwia nawet niedoświadczonej osobie przeprowadzenie oceny stanu bezpieczeństwa obiektów użyteczności publicznej oraz ich zgodności z wymogami normy NFPA 101A, przez porównywanie różnych elementów bezpieczeństwa pożarowego z ustalonym wzorcem.

Metoda indeksowania jest szybka, ponieważ wszelkie analizy wymagane w konwencjonalnym podejściu inżynierskim zostały już przeprowadzone a priori przez jej twórców. Opracowanie systemu punktów wymaga zatem od twórców metody przypisania wartości (i ewentualnie wag) do wybranych atrybutów bezpieczeństwa pożarowego. Może to być całkowicie arbitralne, ale biorąc pod uwagę mnożenie się wskaźników ryzyka, zastosowano szereg systematycznych podejść w celu przypisania wag. W większości przypadków obejmowało to grupę ekspertów w danej dziedzinie - a grupa określiła wagi na podstawie zbiorowego osądu zawodowego i doświadczenia.

Atrybuty, które grupa musi zważyć, mogą obejmować polityki, cele, strategie, mogą one reprezentować zarówno pozytywne, jak i negatywne cechy bezpieczeństwa pożarowego. Przypisując stopnie, na których następnie przeprowadza się obliczenia, można uzyskać pojedynczą wartość lub wskaźnik w celu uzyskania względnych, lecz dających możliwość porównania poziomów bezpieczeństwa pożarowego różnych obiektów lub projektów.

Ocena metody

Metody indeksowania ryzyka pożarowego były najczęściej opracowywane w celu uproszczenia procesu oceny ryzyka dla określonego typu budynku, a ich główną zaletą jest prostota i względna szybkość generowania wyników. Metody FRI są uważane za narzędzia bardzo efektywne i opłacalne. Ich zastosowanie może pomóc praktykom w podjęciu decyzji, kiedy może być konieczna bardziej szczegółowa analiza ilościowa.

Znormalizowana procedura może być szczególnie korzystna, gdy organizacja zamierza ocenić dużą liczbę podobnych obiektów, mających w miarę zbliżone parametry (np. system oceny wykorzystywany jest w Portugalii do systematycznych audytów obiektów zabytkowych). Dokonano tego przez integrację wielu zmiennych (dynamicznych lub statycznych) w jednym systemie przy użyciu narzędzi teledetekcyjnych (głównie obserwacji satelitarnej). Do oceny zagrożenia pożarowego budynków w miejscach, gdzie środowisko naturalne, jakim są lasy, styka się z obszarami zurbanizowanymi (ang. Wildland Urban Interface, WUI), stosowane są formularze oceny oparte na normie NFPA 224, udoskonalanej od 1935 r. i stanowiącej dziś część NFPA 1144. Do realizacji analogicznych celów w Norwegii zastosowano połączenie obu metod: WUI i technik teledetekcyjnych.

Aby wspomóc każdą procedurę oceny, podstawowe obliczenia wskaźnika zagrożenia pożarowego można zaszyć w kodzie i na tej podstawie stworzyć oprogramowanie analityczne. Jeśli aspekty środków bezpieczeństwa pożarowego budynku są powiązane z kosztami (np. koszt na metr bieżący konstrukcji ognioodpornej), oprogramowanie można skonfigurować tak, aby szybko dobierało alternatywne środki ochrony przeciwpożarowej, które gwarantują uzyskanie takiego samego sumarycznego wskaźnika, ale za pomocą innych środków. Ten proces może być wykorzystywany do minimalizacji kosztów osiągnięcia określonego z góry poziomu bezpieczeństwa.

Aby zbadać, czy metoda FRI może dostarczyć oczekiwanych i wiarygodnych wyników analizy, wykorzystano prace Wattsa z lat 90. XX w. - sformułował on w nich i usystematyzował kryteria, które stanowią punkt wyjścia do budowania list kontrolnych stanu bezpieczeństwa pożarowego budynków.

Podstawowym zadaniem, jakie postawił przed sobą Watts, było ujednolicenie angielskiej terminologii stosowanej w tej metodzie, ponieważ okazywało się, że w zależności od badacza jedno sformułowanie miało zupełnie inne znaczenie lub przeciwnie - kilka słów opisywało jeden i ten sam parametr.

Metoda indeksowania

Praktyczna konieczność podjęcia próby oceny wieloaspektowego ryzyka pożarowego w różnych typach budynków doprowadziła do stworzenia kilku metod FRI, w których Watts (2016) odniósł się do uogólnionej procedury w ocenie ważności aspektów bezpieczeństwa pożarowego w następujący sposób:

  • zidentyfikuj hierarchiczne poziomy specyfikacji bezpieczeństwa pożarowego,
  • określ elementy składające się na każdy poziom,
  • skonstruuj i przypisz wartości do macierzy każdej kolejnej pary poziomów,
  • połącz (pomnóż) macierze, aby uzyskać ranking ważności pozycji,
  • sprawdź wyniki.

Istnieje szereg podstawowych pojęć stanowiących podstawę każdego takiego schematu. Można je skonsolidować w trzy kluczowe decyzje (lub oceny), które twórca dowolnego FRI musi podjąć, aby stworzyć swój schemat:

  • identyfikacja atrybutów - decyzja, które atrybuty bezpieczeństwa pożarowego będą oceniane w FRI,
  • nadanie wagi atrybutom - decyzja o zastosowaniu wag względnych dla każdego atrybutu lub grupy, do której należą, wraz z metodą ważenia,
  • obliczanie indeksu — decyzja dotyczącą funkcji matematycznych użytych do obliczenia ostatecznego indeksu na podstawie wybranych atrybutów i ich względnej wagi.

Opracowanie schematu w tych trzech etapach wymaga komunikacji między twórcami systemów FRI a grupą doradców, zwykle nazywaną grupą lub panelem ekspertów. Praca ekspertów najczęściej opiera się na metodzie Delphi. Metoda ta polega na pozyskaniu opinii ekspertów dotyczących prawdopodobieństwa lub częstości wystąpienia danego zdarzenia w przyszłości. Za odpowiedź uznawana jest zgodna ocena dokonana przez osoby kompetentne w danym obszarze wiedzy, uzyskana za pomocą opracowanej wcześniej ankiety tematycznej.

Każda z ankiet dotyczy wąskiego wycinka problematyki, w logiczny sposób łącząc różne aspekty badanego zjawiska po jego dokładnym zdefiniowaniu. Za odpowiedź ostateczną uznawana jest taka, która stanowi konsensus między uczestnikami badania.

Nadawanie wag atrybutom

Tabela 1. Terminologia atrybutów w zależności od poziomów hierarchii (zaadaptowana z Soja i Marchanta)

Po zidentyfikowaniu atrybutów konieczne jest przypisanie im wag. Może się zdarzyć, że każdemu atrybutowi zostanie przypisana taka sama waga, choć najczęściej są one zróżnicowane. Zgodnie z wynikami badań Soja i Marchanta (1982) powstała tabela hierarchii atrybutów, nazwana przez autorów „skończoną uporządkowaną rodziną zbiorów”. Choć badania prowadzili osobno, wnioski, do których doszli niezależnie, praktycznie całkowicie się pokrywały.

W hierarchii istnieją cztery metody ważenia stosowane w inżynierii bezpieczeństwa pożarowego: model edynburski (ang. Edinburgh Cross-Impact Analysis), metodologia hierarchicznej analizy wpływu krzyżowego (HCIA), proces hierarchii analitycznej (AHP) i metoda przedziałów niezawodności.

 

Tabela 2. Przykładowy proces obliczania i wynik końcowy dla systemu hierarchicznego

Do rąk użytkownika dociera produkt finalny w postaci arkusza roboczego zawierającego

tylko atrybuty najniższego poziomu. Użytkownicy przypisują następnie ocenę

specyficzną dla budynku do każdego atrybutu na podstawie własnej oceny, jeśli nie podano dalszych wskazówek (np. gdy środki zapobiegające powstaniu pożaru są

postrzegane jako doskonałe, można przypisać wynik 5). Jeśli wszystkie 100 ocenianych elementów uzyska maksymalną ocenę 5, to końcowa ocena wyniesie 500 pkt. Ten wynik można znormalizować, jeśli twórcy zechcą przedstawić go w formie procentowej. Na podstawie tej końcowej oceny można wyciągnąć wnioski dotyczące stanu bezpieczeństwa pożarowego badanego budynku (tabela 2).

Podsumowanie

Trudno opisać typową metodę wskaźnika zagrożenia pożarowego. Praktyczna konieczność próby oceny wieloaspektowego ryzyka pożarowego przy ograniczonych zasobach doprowadziła do stworzenia kilku indeksów ryzyka pożarowego. Reprezentatywne przykłady indeksowania ryzyka pożarowego zostały wybrane z literatury i są podsumowane w tabeli 3. Dają one pewne wyobrażenie o typach wariacji związanych z modelowaniem i kwantyfikacją ryzyka pożarowego.

Tabela 3. Reprezentatywne przykłady indeksowania ryzyka pożarowego

Tabela 3. Reprezentatywne przykłady indeksowania ryzyka pożarowego źródło: J. Šakėnaitė, E.R. Vaidogas,  Fire risk indexing and fire risk analysis: a comparison of pros and cons, The 10th International Conference „Modern building materials, structures and techniques”, Wilno 2010Są to wzory do szacowania ryzyka oparte na rachunku prawdopodobieństwa oraz potencjalnej częstości zdarzeń. Formuły matematyczne, choć wyglądają na skomplikowane, są w gruncie rzeczy proste i przyjazne dla użytkownika. Każda z poszczególnych warstw analizy i jej uszczegółowienie ma prowadzić do jak największej dokładności i wiarygodności wyników, ponieważ każda prosta metoda, a szczególnie metoda uogólniona, niesie w samym swoim założeniu duże ryzyko błędu.

Wszystkie elementy składające się na bezpieczeństwo pożarowe nie funkcjonują w próżni, a są od siebie wzajemnie zależne. Co więcej, każda próba rozwiązania oczywistych problemów za pomocą prostego modelu może prowadzić do powstawania nowych, mniej oczywistych problemów. Przykład: podczas gdy twórcy określonej listy kontrolnej mogą być zgodni co do tego, że dwa parametry powinny być rozpatrywane w interakcji, względne znaczenie tej interakcji (w porównaniu z innymi parametrami) może być przedmiotem sporu. Natomiast dodanie złożoności ma tendencję do tworzenia pozorów rozwiązywania problemów, podczas gdy w rzeczywistości może po prostu pogrzebać nowy zestaw problemów tak głęboko w działaniu metody, że staje się to trudne (nawet dla recenzenta), aby w pełni je rozwikłać. Przeglądając te metody, zobaczymy, że im więcej złożoności dodaje się do metody, tym bardziej niejasny i zagmatwany staje się rezultat jej zastosowania.

Warto też zauważyć, że wszystkie te pojęcia są zwykle ukryte przed użytkownikiem metody. Rzeczywiście, jedną z głównych zalet FRI jest prostota metody dla praktyka. Tak więc z założenia rzadko kiedy użytkownik ma kontakt z mechanizmami leżącymi u podstaw stosowanej przez niego metody, a jeszcze rzadziej rozumie ich implikacje.

Użyteczność każdej metody jest ściśle powiązana z postrzeganiem ostatecznego wskaźnika. Niektórzy mogą uważać metodę indeksowania za dobrze zorganizowaną strukturę procesu oceny ryzyka, inni postrzegać ostateczny wskaźnik jako wyznacznik tego, że budynek spełnia wymogi, gdy osiąga akceptowalny wynik - jeśli projektanci ustalili akceptowalny limit punktacji. Kryje się tu nieodłącznie niebezpieczeństwo - dlatego model edynburski został zastąpiony ze względu na błąd tkwiący w jego założeniach („arbitralna interakcja między czynnikami może prowadzić do akceptowalnego wyniku dla nieakceptowalnego ryzyka i przyjęcia błędnej strategii”).

I odwrotnie - istnieją udokumentowane przypadki, gdy po ocenie zgodnie z listą kontrolną opartą na założeniach Systemu Oceny Bezpieczeństwa Pożarowego FSES budynek nie osiągnął minimalnego dopuszczającego do użytkowania wyniku, mimo że projekt był w pełni zgodny z NFPA 101A. Jest to nieodłączne wyzwanie w przypadku każdej metody, która przedstawia pojedyncze, wstępnie zdefiniowane kryterium dopuszczalności.

Nie wszystkie metody nadawania wag zawierają podstawowy poziom zadowalającej ochrony, ale podają tylko pozycję względną, ponieważ sytuacja A jest lepsza lub gorsza od sytuacji B, albo jej równoważna. Może to być zaletą dla użytkownika, który może zdefiniować swoje własne wymogi dotyczące poziomu ochrony, ale w praktyce większość niedoświadczonych użytkowników chce, aby system ekspercki dawał im wskazówkę „co jest wystarczająco dobre”.

Prosta metoda ma wiele wad, które mogą prowadzić użytkowników do nieumyślnego wystawienia „dobrej” oceny za „zły” budynek. Korygowanie tych wad wymaga złożonej metody, co może doprowadzić do sytuacji, że niedoświadczony użytkownik nieumyślne dokona nieprawidłowej oceny budynku. Jednak dodatkowa złożoność ma dwie konsekwencje: 1) działanie metody staje się tak skomplikowane, że dodawane są dodatkowe wady, trudne do zrozumienia i oceny, 2) eliminacja „nieprawidłowego” wyniku powoduje, że użytkownicy postrzegają metodę jako receptę na bezpieczeństwo pożarowe, a nie ustrukturyzowaną ocenę ryzyka.

Wnioski

Od lat 80. naukowcy i praktycy opracowali dziesiątki schematów indeksowania zagrożenia pożarowego. Systemy te okazały się potencjalnie użytecznym podejściem w pewnych okolicznościach. Chociaż każdy indeks jest inny, istnieją wspólne składniki, które musi mieć każda metoda, oraz konsensus, który musi osiągnąć zespół ekspercki. Podsumowując: oceniane atrybuty bezpieczeństwa pożarowego muszą zostać rozpoznane i wybrane, ich względna waga zdefiniowana, a ostateczną procedurę obliczania wskaźnika należy dopracować.

Kompetencje użytkowników wskaźników zagrożenia pożarowego nie są odpowiednio zdefiniowane w tej dziedzinie, a może to mieć istotny wpływ na zastosowanie metody i wyniki. Pierwsze wrażenie jest takie, że FRI pozwoli osobom o ograniczonej wiedzy na przeprowadzanie ewaluacji, co rodzi niepokojące pytanie: kto jest odpowiedzialny za wyniki zastosowania metody? Czy twórcy zachowują pewien poziom odpowiedzialności za sposób stosowania ich metod, czy też mogą przenieść całą odpowiedzialność na użytkownika?

Kolejny aspekt to brak jasnej definicji, kim jest „ekspert” oraz według jakiego klucza ma być dobierana grupa „ekspercka”, aby zagwarantować obiektywizm w doborze.

Na każdym etapie projektowania i przyjmowania wskaźników zagrożenia pożarowego twórcy metody muszą podjąć szereg decyzji - wybrać, w jaki sposób będą wybierali atrybuty do oceny i czy te atrybuty powinny mieć inne skorelowane znaczenie. Następnie muszą zdecydować, w jaki sposób to względne znaczenie zostanie określone ilościowo i jak będą traktowali każdą interakcję między wybranymi atrybutami.

FRI jest dobrym narzędziem do budowy wiarygodnych list kontrolnych do oceny bezpieczeństwa pożarowego budynków. Jednak podczas tworzenia finalnego produktu dla użytkownika na każdym etapie decyzyjnym pojawia się konieczność poszukiwania kompromisu - prosta metoda jest przejrzysta, lecz łatwo może dać błędny i niewiarygodny wynik, ale jest przy tym mniej prawdopodobne, że zostanie pomylona z niezawodną, szczegółową metodą oceny bezpieczeństwa pożarowego.

Jeżeli metoda może być stosowana przez nieuregulowaną grupę użytkowników, bardzo korzystne jest, aby pozostała prosta. Jeśli istnieje pewien poziom kontroli (i zaufania) w zakresie kompetencji (i etyki) użytkownika końcowego, rozsądnym krokiem mogą być dodatkowe warstwy złożoności, które zwiększą dokładność. Podsumowując: deweloperzy nie są w stanie zadbać o wszystkie scenariusze i przypadki - dlatego nie należy lekceważyć wartości, którą można znaleźć w przejrzystości metody.

Opracowano na podstawie: V. Koutsomarkos, D. Rush, G. Jomaas, A. Law, Tactics, objectives, and choices: Building a fire risk index, „Fire Safety Journal” 2021, 119

dr inż. Paweł Wolny jest adiunktem badawczo-dydaktycznym
na Wydziale Inżynierii Procesowej i Ochrony Środowiska Politechniki Łódzkiej

 

 

Paweł Wolny Paweł Wolny
do góry