|
Технология и программный комплекс автоматизированного моделирования и оценки надежности, безопасности и риска опасных производственных объектов
В программном комплексе (ПК) реализована новая информационная технология автоматизированного структурно-логического моделирования (АСМ), которая предусматривает следующую последовательность действий пользователя при анализе надежности, безопасности и риска (НБР). В программном комплексе (ПК) реализована новая информационная технология автоматизированного структурно-логического моделирования (АСМ), которая предусматривает следующую последовательность действий пользователя при анализе надежности, безопасности и риска (НБР) исследуемых систем: Подготавливаются и вводятся в программный комплекс структурная модель исследуемого свойства надежности, безопасности или риска объекта в форме специальной схемы функциональной целостности (СФЦ), вероятностные и другие параметры элементов, критерии исследуемых режимов функционирования системы; С помощью программного комплекса осуществляется автоматическое построение логических и расчетных вероятностных математических моделей, и вычисляются соответствующие показатели НБР исследуемого системного объекта; Полученные результаты моделирования и расчетов используются для анализа свойств НБР исследуемой системы, выработки и обоснования управленческих решений.
Проиллюстрируем данную технологию двумя примерами, взятыми из "Методических указаний по проведению анализа риска опасных производственных объектов" Госгортехнадзора России (РД 03-418-01) [5]. Пример 1. Расчет безопасности автоматизированной заправочной станции Выполняется вероятностный анализ безопасности объекта автоматизированной заправки емкости нефтепродуктами. Исходная схема объекта изображена на рис.1.
| 
| | Рис.1. Исходная схема объекта | Рис.2. Функциональная схема безопасности объекта |
На основе анализа объекта пользователь, как правило, разрабатывает соответствующую функциональную схему его штатной, безаварийной работы. Такая функциональная схема безопасности для Примера 1 приведена на рис.2. Здесь прямоугольниками 1, 2, 4-6, 11-13 обозначены события безотказной работы технических средств подсистем противоаварийной защиты и управления насосом. Кружками 7-10 обозначены события, характеризующие штатные (безошибочные) действия оператора. Технология АСМ дает возможность применить два различных подхода к разработке СФЦ исследуемого системного объекта. Первый подход основывается на прямой логике рассуждений, в результате которой разрабатывается СФЦ безопасности (безотказности, готовности и т.п) объекта. Такая СФЦ для Примера 1 изображена на рис.3.
 |  | | Рис.3. СФЦ безопасности заправочной операции | Рис.4. СФЦ дерева отказа заправочной операции |
Обычно, построение СФЦ безопасности не вызывает затруднений, так как она подобна функциональной схеме (см. рис.2). Второй подход основывается на обратной логике рассуждений, в результате которого на основе функциональной схемы исследуемой системы разрабатывается дерево отказа (аварии) объекта. СФЦ дерева отказа для рассматриваемого примера приведена на рис.4. Она совпадает с деревом отказа заправочной операции, приведенным в РД 03-418-01 [5]. Выбор подхода предоставляется пользователю. На следующем этапе технологии АСМ, с помощью программного комплекса выполняется построение моделей и расчет показателей безопасности системы. На рис.5 и рис 6. приведены результаты моделирования и ВАБ заправочной операции с помощью программного комплекса ПК АСМ СЗМА [1, 2].
 |  | Рис. 5. ВАБ на основе блок-схемы безопасности
Pбезопасности = 0.999971 | Рис. 6. ВАБ на основе дерева отказа
Pаварии = 0.000029 |
В результате автоматизированного моделирования на основе любой из указанных СФЦ получены все минимальные пропускные и отсечные сочетания событий, которые совпадают с данными, приведенными в РД 03-418-01. Вычислены вероятности аварии и безаварийного функционирования системы, определены значимости и вклады каждого элемента в безопасность заправочной операции.
Пример 2. Расчет риска функционирования установки первичной переработки нефти Общая постановка задачи этого класса выполнена в Методических указаниях РД 03-418-01 в форме дерева событий развития аварии на установке первичной переработки нефти, изображенного на рис.7.  |  | | Рис.7. Дерево событий развития аварии | Рис.8. СФЦ дерева событий развития аварии |
Для автоматизированного моделирования и расчета ожидаемого ущерба от аварии, исходное дерево событий представляется соответствующей СФЦ. Для рассматриваемого примера СФЦ дерева событий развития аварии приведена на рис.8. На основе анализа и расчета величин различных уровней последствий аварии, они объединены в однородные группы (на рис.7 и 8 их три: Y1Y2Y3). Каждый выделенный уровень характеризуется соответствующим значением величины возможного ущерба, выраженным в условных единица E1=100, E2=250, E3=1000. Затем СФЦ и остальные исходные данные вводятся в программный комплекс. На основе критерия
WRSIS=E1*p{y100}+E2*p{y102}+E3*p{y101} средствами ПК АСМ строятся математические модели риска и выполняются расчеты ожидаемого ущерба от возможной аварии (пролива нефти), значимостей и вкладов элементов в показатель риска. Результаты анализа риска приведены на рис.9.
Применимость разработанной технологии и ПК АСМ СЗМА для анализа НБР систем подтверждены решением практических задач и сравнением с зарубежными оразцами ПК "Risk Spectrum" (Швеция) и "Relex Software" (США). ОАО "СПИК СЗМА" продолжает работы по совершенствованию технологии и ПК АСМ и их адаптации к новым предметным областям анализа НБР сложных системных объектов и процессов.
Литература Программный комплекс автоматизированного структурно-логического моделирования и расчета надежности и безопасности АСУТП на стадии проектирования (ПК АСМ СЗМА). Техническая документация. СПб.: ОАО "СПИК СЗМА", 2003. Свидетельство об официальной регистрации № 2003611101. М.: РОСПАТЕНТ РФ, 2003. Internet, сайт: http://www.szma.com/. Нозик А.А., Можаев А.С., Потапычев С.Н., Скворцов М.С. Программный комплекс автоматизированного моделирования и расчета надежности и безопасности АСУТП на стадии проектирования. // Моделирование. Теория, методы и средства. Материалы III Международной научно-практической конференции. Часть 1. Новочеркасск: НПИ, 2003, - с. 28-35. Можаев А.С. Программный комплекс автоматизированного структурно-логического моделирования сложных систем (ПК АСМ 2001). // Труды Международной Научной Школы 'Моделирование и анализ безопасности, риска и качества в сложных системах' (МА БРК – 2001). СПб.: Издательство ООО 'НПО 'Омега', 2001, с.56-61. Свидетельство об официальной регистрации № 2003611099. М.: РОСПАТЕНТ РФ, 2003. Нозик А.А., Можаев А.С. Автоматизированные системы управления. Надежность и безопасность. Расчет надежности и безопасности автоматизированных систем управления технологическими процессами и инженерным оборудованием. Методические рекомендации. (Проект МР Госгортехнадзора РФ). СПб.: СПИК СЗМА, 2002. – 34 с. РД 03-418-01. Методические указания по проведению анализа риска опасных производственных объектов. // Серия 03. Нормативные документы межотраслевого применения по вопросам промышленной безопасности и охраны недр. Выпуск 10. М.: ГУП "НТЦ ПБ" Госгортехнадзора России, 2001. – 60 с.
Можаев Александр Сергеевич ОАО «Специализированная инжиниринговая компания «Севзапмонтажавтоматика» http://www.szma.com/ Санкт-Петербург, пер. Каховского, 10 Тел. + 7-812-350-7879 Факс: + 7-812-350-1113 E-mail: alexander_mozhaev@szma.com
|
Коментарии к этой статье(0)