Стратегия системного управления промышленной безопасностью металлургических объектов

Рассмотрены аспекты обеспечения промышленной безопасности с применением теории вероятности. Показано, что безаварийная работа металлургических агрегатов может быть обеспечена при помощи использования комплексного учета технических, технологических и организационных факторов производства...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2006
Автори:	Тубольцев, Л.Г., Падун, Н.И., Голубых, Г.Н., Шевченко, А.М.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Інститут чорної металургії ім. З.І. Некрасова НАН України 2006
Назва видання:	Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии
Теми:	Организация научных исследований и производства
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/21764
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Стратегия системного управления промышленной безопасностью металлургических объектов / Л.Г. Тубольцев, Н.И. Падун, Г.Н. Голубых, А.М. Шевченко // Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии: Сб. научн. тр. — Дніпропетровськ.: ІЧМ НАН України, 2006. — Вип. 13. — С. 331-243. — Бібліогр.: 7 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-21764
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-217642011-06-20T12:05:17Z Стратегия системного управления промышленной безопасностью металлургических объектов Тубольцев, Л.Г. Падун, Н.И. Голубых, Г.Н. Шевченко, А.М. Организация научных исследований и производства Рассмотрены аспекты обеспечения промышленной безопасности с применением теории вероятности. Показано, что безаварийная работа металлургических агрегатов может быть обеспечена при помощи использования комплексного учета технических, технологических и организационных факторов производства 2006 Article Стратегия системного управления промышленной безопасностью металлургических объектов / Л.Г. Тубольцев, Н.И. Падун, Г.Н. Голубых, А.М. Шевченко // Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии: Сб. научн. тр. — Дніпропетровськ.: ІЧМ НАН України, 2006. — Вип. 13. — С. 331-243. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. XXXX-0070 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/21764 669.013:658.382.3:303.4 ru Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии Інститут чорної металургії ім. З.І. Некрасова НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Организация научных исследований и производства Организация научных исследований и производства
spellingShingle	Организация научных исследований и производства Организация научных исследований и производства Тубольцев, Л.Г. Падун, Н.И. Голубых, Г.Н. Шевченко, А.М. Стратегия системного управления промышленной безопасностью металлургических объектов Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии
description	Рассмотрены аспекты обеспечения промышленной безопасности с применением теории вероятности. Показано, что безаварийная работа металлургических агрегатов может быть обеспечена при помощи использования комплексного учета технических, технологических и организационных факторов производства
format	Article
author	Тубольцев, Л.Г. Падун, Н.И. Голубых, Г.Н. Шевченко, А.М.
author_facet	Тубольцев, Л.Г. Падун, Н.И. Голубых, Г.Н. Шевченко, А.М.
author_sort	Тубольцев, Л.Г.
title	Стратегия системного управления промышленной безопасностью металлургических объектов
title_short	Стратегия системного управления промышленной безопасностью металлургических объектов
title_full	Стратегия системного управления промышленной безопасностью металлургических объектов
title_fullStr	Стратегия системного управления промышленной безопасностью металлургических объектов
title_full_unstemmed	Стратегия системного управления промышленной безопасностью металлургических объектов
title_sort	стратегия системного управления промышленной безопасностью металлургических объектов
publisher	Інститут чорної металургії ім. З.І. Некрасова НАН України
publishDate	2006
topic_facet	Организация научных исследований и производства
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/21764
citation_txt	Стратегия системного управления промышленной безопасностью металлургических объектов / Л.Г. Тубольцев, Н.И. Падун, Г.Н. Голубых, А.М. Шевченко // Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии: Сб. научн. тр. — Дніпропетровськ.: ІЧМ НАН України, 2006. — Вип. 13. — С. 331-243. — Бібліогр.: 7 назв. — рос.
series	Фундаментальные и прикладные проблемы черной металлургии
work_keys_str_mv	AT tubolʹcevlg strategiâsistemnogoupravleniâpromyšlennojbezopasnostʹûmetallurgičeskihobʺektov AT padunni strategiâsistemnogoupravleniâpromyšlennojbezopasnostʹûmetallurgičeskihobʺektov AT golubyhgn strategiâsistemnogoupravleniâpromyšlennojbezopasnostʹûmetallurgičeskihobʺektov AT ševčenkoam strategiâsistemnogoupravleniâpromyšlennojbezopasnostʹûmetallurgičeskihobʺektov
first_indexed	2025-07-02T22:42:12Z
last_indexed	2025-07-02T22:42:12Z
_version_	1836576808534802432
fulltext	331 УДК 669.013:658.382.3:303.43 Л.Г.Тубольцев, Н.И.Падун, Г.Н.Голубых, А.М.Шевченко СТРАТЕГИЯ СИСТЕМНОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННОЙ БЕЗОПАСНОСТЬЮ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ Рассмотрены аспекты обеспечения промышленной безопасности с примене- нием теории вероятности. Показано, что безаварийная работа металлургических агрегатов может быть обеспечена при помощи использования комплексного учета технических, технологических и организационных факторов производства. Масштабы металлургических предприятий и непрерывность техноло- гического процесса, протекающего при высоких температурах, являются отличительными особенностями производства черных металлов. Так, на- пример, предприятие с полным металлургическим циклом (рис.1), с годо- вой производительностью 5 млн. т металла ежесуточно потребляет и пе- рерабатывает свыше 60 тыс. т сырых материалов: руды, угля, известняка и др. Рис. 1. Схема технологического потока крупного предприятия с полным метал- лургическим циклом: 1 – рудники; 2 – руда; 3 – аглофабрика (окомковательная фабрика); 4 – агломерат (окатыши); 5 – доменное производство; 6 – уголь; 7 – кок- сохимический завод; 8 – кокс; 9 – чугун; 10 – сталеплавильное производство; 11 – сталь; 12 – прокатное производство; 13 – прокат; 14 – литейный чугун Бесперебойный выпуск качественной продукции таких гигантов, как металлургический комбинат, требует слаженной, четкой и безопасной работы всех его подразделений. Не менее сложной системой является и каждый цех предприятия с его инфраструктурой. Все они могут быть ква- лифицированы как сложные технические системы, бесперебойность и безопасность работы которых является залогом стабильности выпуска продукции запланированных объемов и качества. Процессы функционирования сложных технических систем и обеспе- чения их безопасности во многом принципиально различны. Первые ори- ентированы на достижение цели с помощью сложной технической систе- мы, поэтому им уделяется основное внимание на всех стадиях жизненного цикла изделия. Вторые представляются определенной категорией специа- листов второстепенными, поскольку создается мнение, что все основные 332 проблемы работоспособности и надежности, а следовательно, и безопас- ности изделия решены на этапах его разработки, доработки, доводки, ис- пытаний. В результате появляются прецеденты, когда разработка целей, задач, требований к системе безопасности и, прежде всего, к системе тех- нического диагностирования (СТД) не получает должного обоснования. И, как следствие, оказывается, что показатели и свойства разработанной системы безопасности не соответствуют реально необходимым потребно- стям сложных объектов, для которых они разрабатывались. Анализ причин аварий, произошедших в последние годы на ряде ме- таллургических агрегатов Украины, показывает, что они происходят не только по техническим или технологическим причинам, но и вследствие недостаточно профессиональных действий обслуживающего персонала [1]. Многофакторность причин возникновения аварий требует системного подхода к рассмотрению возможности их предотвращения, т.е. к пробле- ме промышленной безопасности. Все звенья технологической цепи металлургического предприятия рассчитываются на вполне определенную производительность, поэтому остановка иди выход из строя какого–либо агрегата (агломерационной ленты, доменной печи или прокатного стана) отражается на работе всего производственного комплекса в целом. Остановка отдельных механизмов может привести не только к сокращению выпуска продукции, но в ряде случаев и к повреждению основного оборудования. Например, даже крат- ковременное прекращение подачи охлаждающей воды к доменным или сталеплавильным печам вызывает пережог охладительных устройств; вы- нужденный перерыв в прокатке при наличии горячего металла в клетях может привести к образованию трещин в валках и т.д. Рассмотрим металлургическое производство как единый производст- венный объект, т.е. как многокомпонентную систему. В этом случае необ- ходимо использовать постулат системности [2], который является одним из основополагающих в теории гиперкомплексных динамических систем (ГДС). В рамках методологии теории ГДС любой исследуемый объект можно рассматривать как систему, под которой в наиболее общем случае понимают гиперкомплексную динамическую систему S, определяемую символически в виде: ∑∑ ∞ = ∞ = = 1i 1j j iSS (1) где j i S – системные инварианты; i – индекс, определяющий вид систем- ной инварианты, j – индекс качества, определяющий способ представле- ния системных инвариант, например j=1 соответствует математическому описанию инвариант, j=2 – физическому и т. д. Исходя из метатеоретического характера понятий теории ГДС, знак суммы, в (.1) не следует понимать в общепринятом в математике смысле. 333 В частности, гиперкомплексное суммирование может трансформировать- ся в обычное (алгебраическое) сложение, в логическую операцию конъ- юнкции (операция «и») и т. д. Аналогичное замечание может быть сдела- но относительно всех терминов, символов и знаков, используемых в тео- рии ГДС. Любая ГДС или системная модель, построенная в соответствии с за- кономерностями теории ГДС, подчиняется основному закону: каждая ГДС стремится реализовать в своем поведении функцию идеального ги- перкомплексного гиратора [3]. Символическое отображение основного закона ГДС в наиболее общей форме имеет вид: r StS = ∞→ )( lim t (2) где t – время; Sг – гираторная компонента системы S. Отметим, что любую ГДС можно разложить на составляющие Sа (ра- зомкнутая составляющая, отображающая явления гиперкомплексной ди- вергенции) и Sг (замкнутая составляющая, отображающая явления гипер- комплексной ротации, гиперкомплексной циркуляции): S=Sа⊕Sг, (3) где ⊕ – символ гиперкомплексного взаимодействия системных компо- нент Sа и Sг. В соответствии с теорией гиперкомплексных динамических систем [2] промышленное производство представим как сложную систему, управле- ние которой осуществляется путем реализации организационных меро- приятий. Таким образом управление системой осуществляется путем при- нятия и реализации соответствующего управленческого решения (R), оп- ределяемого на основании информационного сигнала (I), который посту- пает из материальной составляющей системы (Q) на основе анализа тех- нического (Qт) и технологического (Qтех) состояния системы. Состояние системы в каждый момент времени определяется тремя взаимосвязанными элементами: материальной (Q), информационной (I) и управленческой (R) базами (рис.2). Эти три элемента промышленной сис- темы взаимосвязаны между собой и отсутствие любого из них означает невозможность осуществления процесса производства продукции. Рис.2. Графическое представление про- мышленного произ- водства как системы, состоящей из 3–х взаимосвязанных элементов. 334 Исходя из этих представлений, конечный результат работы системы в состоянии Еk в виде продукции Ak представим в виде некоторой функции 3–х составляющих: материальной Qk, информационной Ik и управленче- ской Rk. Ak=F(Qk,Ik,Rk) (4) Состояние Еk системы характеризуется определенными показателями (Xk, Yk,Uk) процессов функционирования системы и определенными пока- зателями θК воздействия внешней среды и факторов риска [4]: Ек = {(Xk є X); (Yk є Y) ;(Uk є U); (θk є θ) } (5) Здесь X – множество технических параметров (конструкционные, проектные параметры оборудования, параметры изготовления оборудова- ния, и других показателей технического уровня и качества системы; Y – множество технологических параметров (технологические, экономиче- ские и другие показатели функционирования); U – множество организа- ционных и управляющих параметров; θ – множество параметров внешней среды и риска. При этом каждый из параметров соответствует множеству иных параметров в определенный момент времени tк – Xk=X[tк], Yk=Y[tк], Uk=U[tк], θk=θ[tк], который находится в границах заданного или прогнози- руемого времени T функционирования сложной технической системы. Для того, чтобы поддерживать систему в определенном требуемом состоянии Ек необходимо принимать и реализовывать соответствующие управленческие решения (R), которые определяются поступающими от системы информационными сигналами (I), т.е. (R) является некоторой функцией от (I): R = F(I) (6) Иными словами – нормальное функционирование любой ГДС, како- вой является и металлургическое предприятие, требует создания и четкой работы системы промышленной безопасности на этом предприятии. Для всестороннего исследования поведения системы, в частности промышленной безопасности, должны быть составлены ее концептуаль- ная и математическая модели. Концептуальная модель отображает основные составные части сис- темы, взаимосвязи между ними, входы и выходы системы. Концептуаль- ная модель строится на нескольких уровнях, которые последовательно детализируются. Матрицы первого уровня называются крупноблочными матрицами. В качестве таких матриц обычно выделяют основные подсис- темы или большие агрегаты. На втором уровне разрабатываются блочно– координатные матрицы. Здесь выделяют блоки основных координат век- тора состояния системы, которые будут описывать основные группы из- меняющихся факторов. Блочно–координатные матрицы в зависимости от объема блоков могут быть изображены также в нескольких промежуточ- ных блоках. Третий уровень концептуальной модели изображается в виде координатных матриц. На этих матрицах должны быть указаны все коор- динаты, которые имеют существенное значение для описания поведения 335 исследуемой системы и формирования вектора ее состояния. Такие мат- рицы называют нормальными. Элементы концептуальной матрицы записываются в операторной форме через aji(s) или в индексной форме через ji. Математические модели создаются для конкретного исследования систем, определения значений их параметров, характера переходных про- цессов и значимых координат. Для математических исследований необхо- димо иметь числовые значения коэффициентов матрицы. Созданием числовых матриц заканчивается разработка математиче- ской модели системы [2]. Для возможности последующего математического описания системы с целью построения ее математической модели и последующего компью- терного моделирования перейдем к математической форме расширенной матрицы системы [5]. Ядро системы представляется в виде квадратной части матрицы. На ее главной диагонали расположены все элементы ядра, а выше и ниже главной диагонали в виде угловых стрелок расположены все элементы связей (рис.3). Связки, которые образуют основной контур, изображены двойными стрелками, а вспомогательные – одинарными. Входы системы вхХ изображены в правой части расширенной матрицы в виде вектора. При этом Х6 – обозначение координаты полезного входа, а Х7 – координаты помехи. Кроме того, имеем вектор составляющих систе- мы склX и вектор выхода вихX . Рис.3. Матричний вид системи В дальнейшем вместо каждого диагонального элемента матрицы должна быть записана формула, которая определяет процесс, про- ходящий в этом элементе, а вместо каждой угловой стрелки – форму- ла, определяющая влияние одного элемента на другой [6]. При рассмотрении системы промышленной безопасности оперируют несколькими понятиями их функционального состояния. Технологический режим Jст – такой режим функционирования объ- екта, для которого все показатели XK,YK, UK, θК находятся в заранее за- данных интервалах. Нестабильный режим Jнc – такой режим функционирования объекта, для которого отдельные показатели, или некоторые сочетания показате- 336 лей, или все показатели XK,YK, UK, θК не находятся в заранее заданных интервалах. Неуправляемый переходный режим Jну. – такой режим функциони- рования, который обусловлен одним или несколькими факторами риска и который в течение периода Т± приводит к преобразованию технологиче- ского режима Jст в нестабильный режим Jнc Управляемый переходный режим Jупр. –такой режим функциониро- вания, который обусловлен управляющим воздействием Ui системы управления безопасностью и который в течение периода Т± приводит к преобразованию нестабильного режима Jнc в технологическый режим Jст. Нестабильная ситуация Sнc – такой нестабильный режим функцио- нирования в момент Тнc в котором отдельные показатели функционирова- ния системы находятся вне интервалов технологического режима в таких пределах, при которых не существует угрозы аварии или катастрофы. Критическая ситуация Sкр – такой нестабильный режим функциони- рования в момент Ткр, в котором показатели функционирования системы находятся вне интервалов технологического режима в пределах, при ко- торых появляется реальная угроза аварии или катастрофы. Чрезвычайная ситуация Sчр – такой нестабильный режим функцио- нирования в момент Тчр , в котором показатели качества системы или по- казатели внешней среды находятся вне интервалов технологического ре- жима в пределах, при которых практически неизбежно происходит авария или катастрофа. Аварийная ситуация Sав – такой нестабильный режим функцио- нирования, в течение которого техническая система переходит из работо- способного состояния в такое неработоспособное (аварийное) состояние, при котором для перехода в исходное состояние необходимо выполнить противоаварийные мероприятия или ремонт оборудования системы. Авария – конечный результат аварийной ситуации. Изменение управленческого решения ∆R = f (∆I) необходимо в слу- чае, когда изменения информационного сигнала ∆I превысит допустимую для конкретного случая величину ∆I= Iк – Iт ≥ адоп. На практике информационный сигнал (I) о состоянии системы посту- пает дискретно, через определенные промежутки времени, или в виде вербального сообщения, получаемого за счет визуального осмотра и про- слушивания оборудования, или в виде количественного измерения пара- метров работы оборудования и технологических режимов, получаемого путем снятия показаний с контрольно–измерительных приборов, или дан- ных систем диагностирования и автоматизированного управления техно- логическими процессами. Системы диагностирования, которые предназначены для выявления нестандартных и аварийных ситуаций на ранней стадии их развития, как правило, ориентированы на выявления отказов и неисправностей обору- дования. Такой подход исключает возможность предотвращения неустой- 337 чивого режима, и, как следствие, появляется вероятность его последую- щего перехода в аварию или катастрофу. Для устранения этого недостат- ка, прежде всего, следует обратить внимание на принципиальные отличия задачи обеспечения безопасности от типовых задач управления. Важней- шее отличие состоит в том, что исходная информация о сложном объекте содержит лишь незначительную часть сведений о его состоянии, свойст- вах, процессах функционирования, характеристиках работоспособности. Кроме того, эти сведения отображают только состояние и характеристики работы металлургических объектов в технологическом режиме. Безуслов- но, этих сведений может быть достаточно для принятия решений при управлении работой металлургических объектов и системой обеспечения их безопасности, если технологический режим сохраняется продолжи- тельное время. В реальных объектах при существующих системах технического ди- агностирования, ориентированных на обнаружение отказов и неисправно- стей, нельзя гарантировать, что отказ или неисправность не произойдет в течение ближайших 5–10 мин. И заранее неизвестно, сколько времени потребуется на устранение неисправности – несколько минут, несколько часов или несколько месяцев. Следовательно, неизвестен и возможный ущерб, а система безопасности является, по существу, регистратором ин- формации о свершившихся фактах и накопителем сведений об ущербах. Для согласования, оценивания и корректирования работоспособности и безопасности функционирования сложных объектов, а также управле- ния их безопасностью в условиях неполной и нечеткой информации о со- стоянии функционирования объекта, необходимо принятие управленче- ского решения на основе системного анализа с учетом технических, тех- нологических и организационных факторов производства. Общая стратегия такого подхода схематично представлена на рис.4. В данной стратегии управления в блоках 1–3 реализуются процедуры диагностирования и анализа режима функционирования металлургиче- ского объекта. В блоке 4 на основе результатов, полученных при выпол- нении процедур блоков 2 и 3, происходит распознавание состояния тех- нологического режима функционирования. При этом анализируются три возможных варианта состояния объекта: сохраняется технологический режим функционирования (переход управления на блок 5.0); выявляются признаки нарушений технологического режима, на основе которых можно обнаружить, что в момент Tk є T± ситуация является нестабильной (пере- ход управления на блок 5.1) или в момент Tk є T± ситуация становится неопределенной (переход управления на блок 5.2). В первом варианте система функционирует в технолоогическом ре- жиме и выполняется контроль качества функционирования. Во втором варианте на основе последовательности нестабильных си- туаций реализуются следующие действия. Анализируется степень и уро- вень риска последовательности нестабильных ситуаций, оценивается 338 безопасность и работоспособность сложного объекта (блоки 5.1–9.1) и формируется решение о технологической остановке его функционирова- ния или решение о продолжении функционирования объекта при допус- тимых значениях степени и уровня риска. Рис.4. Системная стратегия управления промышленной безопасностью металлур- гических объектов. В третьем варианте оценивается безопасность функционирования сис- темы в условиях неопределенности информации. Для этого реализуется следующая последовательность действий. Анализируются факторы риска в последовательности нестабильных ситуаций, на основе чего оценивает- ся безопасность объекта. Если уровни неопределенности и неполноты 4. Распознавание при- знаков нарушения режима 1. Режим функционирования металлургического агрегата 2. Диагностирование состояния функционирования 3. Анализ состояния функционирования 5.0. Технология и оборудование 5.2. Неопределен- ность ситуации 5.1. Нестабильная ситуация 6.0. Последовательность операций 6.2. Анализ динамики факторов риска 6.1. Последовательность нестабильных ситуаций 7.2. Анализ динамики факторов риска 7.0. Анализ динамики функцио- нирования 7.1. Анализ степени и уровня риска 8.0. Оценивание результативности функционирования 8.2. Уровень неопределенно- сти допустим? 8.1. Степень и уровень риска допустим? 9.0. Решение о кор- рекции режима функционирования 9.2. Решение об экстрен- ной остановке функцио- нирования 9.1. Решение о технологи- ческой остановке функ- ционирования Да Да Нет Нет 339 информации допустимы, то принимается решение о продолжении его функционирования. В противном случае принимается решение об экс- тренной остановке функционирования объекта. Последующие действия системы управления в условиях нестабильных ситуаций ориентированы на исключение возможности аварии или катастрофы. Все варианты ори- ентированы на предотвращение аварии до момента Тав. Промышленная безопасность металлургического производства пред- полагает, что критические и аварийные ситуации должны быть исключе- ны, в связи с чем, определить вероятность возникновения аварийных си- туаций методами статистики невозможно. Для определения возможных вариантов отказов оборудования, нарушений технологии или недостатков в организационной работе предприятия рассмотрим эти события с точки зрения теории вероятностей. В связи с тем, что для математического описания системы матрицы необходимо представлять в числовой форме, применим вероятностный подход для описания элементов системы. Числовое значение каждого элемента системы представим как вероятность события с положительным исходом. Числовое значение вероятности равное 1 означает, что данное событие произойдет со 100% вероятностью. Вероятностные методы ис- следования позволяют обратиться непосредственно к законам, которые управляют массами случайных явлений, минуя сложное и зачастую прак- тически невозможное изучение отдельных аварийных ситуаций, которые обусловлены слишком большим количеством факторов. Анализ аварий, которые имеют место при работе, например доменных печей, показывает, что они возникают практически на всех участках печи и указывают на необходимость комплексного системного подхода к проблеме обеспечения промышленной безопасности доменного производства (рис.5). При этом, аварии возникают не одномоментно. Проведенный анализ показывает, что любой аварийной ситуации предшествуют нестандартные ситуации, развитие которых приводит через определенное время к аварии с различными последствиями. Пример возникновения таких последствий в виде дерева развития аварийной ситуации на рис.6. Причем, необходимо учитывать тот момент, что появление одного из событий не отменяет вероятности появления другого. Теория вероятности такие события называет независимыми. Например, на одном из металлур- гических заводов в течение 2–х дней произошли аналогичные аварии с прорывом горна на двух доменных печах (рис.7) [1]. И хотя вероятность такого случая практически равна нулю, однако последующий анализ по- казал, что аварии произошли по одной и той же причине – неудовлетвори- тельное качество ремонта горна доменных печей. 340 0,15 0,25 0,06 0,01 0,11 0,17 0,02 0,20 0,02 0,16 0,07 0,08 0,28 0,06 0,09 0,06 0,09 0,12 0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 Вы пу ск ч уг ун а и ... Ф ур м ы Ко ж ух п еч и Х ол од ил ьн ик и пе чи С ки пы Заг ру зо чн ы е ус тр ... П од бу нк ер ны е п. .. Тра кт ы д ут ья и га за П ро чи е Д о л я в о б щ е м к о л и ч е с т в е а в а р и й Аварии Простои Рис.5. Доля аварий и простоев на различных участках доменных печей Рис.6. Дерево возможного сценария развития аварийной ситуации на ДП при раз- рыве кожуха шахты (цифры обозначают частоту реализации аварийной ситуации). Поэтому, для определения вероятностей событий применяются не прямые методы, а косвенные, позволяющие по известным вероятностям одних событий определять вероятность с ними связанных других событий [7]. В соответствии с теорией вероятностей каждый акт, который проис- ходит в процессе промышленного производства можно понимать как не- кое событие, которое может произойти или нет. 341 Рис.7. Разрез по блоку доменных печей, на кото- рых практически одновре- менно произошел прорыв горна. Аварийная останов- ка металлургического производства может возникнуть при выходе из строя металлургических агрегатов, входящих в цепочку непрерывного производственного цикла. Такими уязвимыми аг- регатами, например для доменного производства, являются: шихтовый двор (остановка агрегата – событие Д1), система шихтоподачи (Д2), кон- вейер (Д3), собственно доменная печь (Д4), литейный двор (Д5), подъезд- ные пути (Д6), одновременный выход из строя всех воздухонагревателей Д7 и т.д. (ДN). Представим цепочку событий по возникновению аварийной ситуации в доменном производстве (Ав) в виде всевозможных комбина- ций описанных выше событий: Ав11 = Д1, Ав12 = Д2;… Ав1n = Дn; Ав21=Д1∗Д2,…, Ав2,1/2n(n–1)=Дn–1∗Дn – всевозможные попарные произ- ведения; { } 3k Ав – множество всевозможных тройных произведений;… Авn1=Д1∗Д2∗…∗ Дn По теореме о сумме вероятностей вероятность (P ) возникновения ава- рийной ситуации описывается следующим выражением:: P(Ав)=∑∑ )( nk АвP (7) Заметим, что в данном случае приходится осуществлять довольно громоздкие расчеты. При этом следует учитывать, что в ряде случаев ве- роятность можно представить как частоту данного события, которая оп- ределяется на основе опытных или статистических данных [7]. Однако, определение вероятности аварий через частоту в металлургическом про- изводстве не может быть использовано, поскольку проведение таких опы- тов невозможно. В этом случае теория вероятностей предлагает другой принцип подхода: если противоположное событие распадается на мень- шее число вариантов, чем прямое событие, то имеет смысл при вычисле- нии вероятностей переходить к противоположному событию. Событие, противоположное выходу системы из строя, является бесперебойная ее работа Ав , либо, что то же самое, бесперебойная работа одновременно 342 всех агрегатов системы: n21 ... ДДДАв ∗∗∗= , )Ав(P)в(P 1= . По теореме об умножении вероятностей [ ]: ),Д(P...)Д(P)Д(P)Д...ДД(P)в(P n21n21 == где )( i ДP =1– )( i ДP , ni ,1= . Таким образом, мы получили упрощенный вариант расчета вероятно- сти аварийной ситуации в системе по расчетам возможности обеспечения стабильной .работы промышленного объекта. Пример. Определим вероятность промышленного производства (A1) продукции без брака, т.е. выход годного составляет 100%. Рассмот- рим 3 гипотезы состояния системы, когда сбой (или случайные явления) могут произойти в любой из 3–х составляющий процесса –Q,·I, R., а ин- формационные и управленческие ресурсы мобилизованы в полной мере, частично и слабо. Для этого случая выражение (7) запишется в следую- щем виде: P(A1) = P (H1) P(Ai / H1) + P (H2) P(Ai / H2) + P (H3) P(Ai / H3), а принятые гипотезы будут выглядеть следующим образом: H1 – для случая, когда материальные, информационные и управленче- ские ресурсы мобилизованы в полной мере: Q1=1; ,· I1 =1; R1 =1; H2 – для случая, когда информационные и управленческие ресурсы мобилизованы частично: Q1=1; ,· I1 =0,5; R1 =0,5; H3 – для случая, когда информационные и управленческие ресурсы мобилизованы слабо: Q1=1; ,· I1 =0,1; R1 =0,1. Из условия равновозможности рассматриваемых гипотез вероятность проявления всех состояний системы одинакова: P(H1) = P(H2) = P(H3) = 0,333. Примем, что условные вероятности события A1 при этих гипотезах соответственно составляют: P(A1/H1) = 1; P(A1/H2) = 0,7; P(A1/H3) = 0,1. Тогда по формуле полной вероятности: P(A1) = 0,333·1+ 0,333·0,7+ 0,333·0,1 = 0,6. В случае, когда информационные и управленческие ресурсы мобили- зованы более полно (в частности P(A2/H1) = 1; P(A2/H2) = 0,9; P(A1 / H3) = 0,8), полная вероятность P(A2) = 0,9, т.е. существенно выше, чем в первом примере, где P(A1) = 0,6. Принципиально важное свойство данного подхода состоит в том, что анализ ситуации и принятие решения обеспечивается не только в типовых условиях четкого распознавания технологического или неустойчивого режима работы системы, но и в условиях, когда имеется только нечеткая, 343 неполная, информация о ситуации. Этот подход в условиях нечеткой ин- формации о ситуации позволяет, в случае необходимости, своевременно принять решение об экстренной остановке функционирования системы в целях ее сохранения. Заключение. Показано, что безаварийная работа металлургических агрегатов мо- жет быть обеспечена при помощи использования комплексного учета тех- нических, технологических и организационных факторов производства. Для принятия управленческих решений предложена методика оценки ситуации в промышленной системе в условиях нечеткой или неполной информации. Для реализации концептуального подхода в условиях неполной ин- формации в стратегии промышленной безопасности необходимо даль- нейшее развитие вероятностного подхода и его реализация в компьютер- ной программе системы промышленной безопасности металлургического производства. 1. Жеребин Б.Н., Пареньков А.Е. Неполадки и аварии в работе доменных печей. Новокузнецк. − 2001. − 275 с. 2. Малюта А.Н. Закономерности системного развития.−Киев: Наукова думка. – 1990. −136 с. 3. Малюта А.Н. Система деятельности. – К.: «Наукова думка», 1971. – 208 с. 4. Згуровский М.З., Панкратова Н.Д. Системный анализ Проблемы, методоло- гия, приложения. – К.:Наукова думка, 2005. –743 с. 5. Лялько В.І., Попов М.О., Федоровський О.Д. Багатоспектральні методи диста- нційного зондування землі в задачах природокористування. – К.:«Наукова думка», 2006. – 357 с. 6. Шатихин Л.Г. Структурные матрицы и их применение для исследования сис- тем. – М.: Машиностроение, 1991. – 256с. 7. Вентцель. Е.С. Теория вероятностей. – М.: Госиздат физ.–мат.лит., 1953 г. – 364 с. Статья рекомендована к печати д.т.н., проф. Д.Н.Тогобицкой << /ASCII85EncodePages false /AllowTransparency false /AutoPositionEPSFiles true /AutoRotatePages /None /Binding /Left /CalGrayProfile (Dot Gain 20%) /CalRGBProfile (sRGB IEC61966-2.1) /CalCMYKProfile (U.S. Web Coated \050SWOP\051 v2) /sRGBProfile (sRGB IEC61966-2.1) /CannotEmbedFontPolicy /Error /CompatibilityLevel 1.4 /CompressObjects /Tags /CompressPages true /ConvertImagesToIndexed true /PassThroughJPEGImages true /CreateJDFFile false /CreateJobTicket false /DefaultRenderingIntent /Default /DetectBlends true /ColorConversionStrategy /LeaveColorUnchanged /DoThumbnails false /EmbedAllFonts true /EmbedJobOptions true /DSCReportingLevel 0 /EmitDSCWarnings false /EndPage -1 /ImageMemory 1048576 /LockDistillerParams false /MaxSubsetPct 100 /Optimize true /OPM 1 /ParseDSCComments true /ParseDSCCommentsForDocInfo true /PreserveCopyPage true /PreserveEPSInfo true /PreserveHalftoneInfo false /PreserveOPIComments false /PreserveOverprintSettings true /StartPage 1 /SubsetFonts true /TransferFunctionInfo /Apply /UCRandBGInfo /Preserve /UsePrologue false /ColorSettingsFile () /AlwaysEmbed [ true ] /NeverEmbed [ true ] /AntiAliasColorImages false /DownsampleColorImages true /ColorImageDownsampleType /Bicubic /ColorImageResolution 300 /ColorImageDepth -1 /ColorImageDownsampleThreshold 1.50000 /EncodeColorImages true /ColorImageFilter /DCTEncode /AutoFilterColorImages true /ColorImageAutoFilterStrategy /JPEG /ColorACSImageDict << /QFactor 0.15 /HSamples [1 1 1 1] /VSamples [1 1 1 1] >> /ColorImageDict << /QFactor 0.15 /HSamples [1 1 1 1] /VSamples [1 1 1 1] >> /JPEG2000ColorACSImageDict << /TileWidth 256 /TileHeight 256 /Quality 30 >> /JPEG2000ColorImageDict << /TileWidth 256 /TileHeight 256 /Quality 30 >> /AntiAliasGrayImages false /DownsampleGrayImages true /GrayImageDownsampleType /Bicubic /GrayImageResolution 300 /GrayImageDepth -1 /GrayImageDownsampleThreshold 1.50000 /EncodeGrayImages true /GrayImageFilter /DCTEncode /AutoFilterGrayImages true /GrayImageAutoFilterStrategy /JPEG /GrayACSImageDict << /QFactor 0.15 /HSamples [1 1 1 1] /VSamples [1 1 1 1] >> /GrayImageDict << /QFactor 0.15 /HSamples [1 1 1 1] /VSamples [1 1 1 1] >> /JPEG2000GrayACSImageDict << /TileWidth 256 /TileHeight 256 /Quality 30 >> /JPEG2000GrayImageDict << /TileWidth 256 /TileHeight 256 /Quality 30 >> /AntiAliasMonoImages false /DownsampleMonoImages true /MonoImageDownsampleType /Bicubic /MonoImageResolution 1200 /MonoImageDepth -1 /MonoImageDownsampleThreshold 1.50000 /EncodeMonoImages true /MonoImageFilter /CCITTFaxEncode /MonoImageDict << /K -1 >> /AllowPSXObjects false /PDFX1aCheck false /PDFX3Check false /PDFXCompliantPDFOnly false /PDFXNoTrimBoxError true /PDFXTrimBoxToMediaBoxOffset [ 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 ] /PDFXSetBleedBoxToMediaBox true /PDFXBleedBoxToTrimBoxOffset [ 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 ] /PDFXOutputIntentProfile () /PDFXOutputCondition () /PDFXRegistryName (http://www.color.org) /PDFXTrapped /Unknown /Description << /ENU (Use these settings to create PDF documents with higher image resolution for high quality pre-press printing. The PDF documents can be opened with Acrobat and Reader 5.0 and later. These settings require font embedding.) /JPN <FEFF3053306e8a2d5b9a306f30019ad889e350cf5ea6753b50cf3092542b308030d730ea30d730ec30b9537052377528306e00200050004400460020658766f830924f5c62103059308b3068304d306b4f7f75283057307e305930023053306e8a2d5b9a30674f5c62103057305f00200050004400460020658766f8306f0020004100630072006f0062006100740020304a30883073002000520065006100640065007200200035002e003000204ee5964d30678868793a3067304d307e305930023053306e8a2d5b9a306b306f30d530a930f330c8306e57cb30818fbc307f304c5fc59808306730593002> /FRA <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> /DEU <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> /PTB <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> /DAN <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> /NLD <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> /ESP <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> /SUO <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> /ITA <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> /NOR <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> /SVE <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> >> >> setdistillerparams << /HWResolution [2400 2400] /PageSize [612.000 792.000] >> setpagedevice

Стратегия системного управления промышленной безопасностью металлургических объектов

Репозитарії

Схожі ресурси