Система управления надежностью оборудования вероятностных технологических процессов опасного производства

Предложена методика организации управления производственной системой, работающей в режиме реального времени, с помощью специализированного программно-технического комплекса имитации потенциально опасных технологических процессов производства. Рассмотрена организация управления технологическими проце...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2007
Автор:	Смородин, В.С.
Формат:	Стаття
Мова:	Російська
Опубліковано:	Інститут програмних систем, журнал "Проблеми програмування" 2007
Теми:	Прикладне програмне забезпечення
Онлайн доступ:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/305
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:	Система управления надежностью оборудования вероятностных технологических процессов опасного производства / В.С. Смородин // Пробл. програмув. — 2007. — N 3. — С. 107-123. — Библиогр.: 22 назв. — рус.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

_version_	1859477088387465216
author	Смородин, В.С.
author_facet	Смородин, В.С.
citation_txt	Система управления надежностью оборудования вероятностных технологических процессов опасного производства / В.С. Смородин // Пробл. програмув. — 2007. — N 3. — С. 107-123. — Библиогр.: 22 назв. — рус.
collection	DSpace DC
description	Предложена методика организации управления производственной системой, работающей в режиме реального времени, с помощью специализированного программно-технического комплекса имитации потенциально опасных технологических процессов производства. Рассмотрена организация управления технологическими процессами с помощью комплекса имитации, содержащего в своем составе индикаторы состояния оборудования и функционирования технологического процесса, систему принятия решений, имитационную модель вероятностного сетевого графика и блок сопряжения с экспертом-технологом. Изложены технология управления производственным процессом и методика контроля состояния индикаторов системы, которые обеспечивают дополнительные возможности прогнозирования возникновения и предотвращения аварий и катастроф техногенного характера для экспертов, работающих в области оценки безопасности функционирования промышленных предприятий и экспертов-технологов, обслуживающих схемы слежения за безопасностью функционирования управляемых производственных систем.
first_indexed	2025-11-24T11:50:28Z
format	Article
fulltext	Прикладне програмне забезпечення © В.С. Смородин, 2007 ISSN 1727-4907. Проблеми програмування. 2007. № 3 107 УДК 007; 681.3 В.С. Смородин СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ НАДЕЖНОСТЬЮ ОБОРУДОВАНИЯ ВЕРОЯТНОСТНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ОПАСНОГО ПРОИЗВОДСТВА Предлагается методика организации управления производственной системой, работающей в режиме реального времени, с помощью специализированного программно-технического комплекса имитации потенциально опасных технологических процессов производства. Рассматривается организация управ- ления технологическими процессами с помощью комплекса имитации, содержащего в своем составе индикаторы состояния оборудования и функционирования технологического процесса, систему приня- тия решений, имитационную модель вероятностного сетевого графика и блок сопряжения с экспертом- технологом. Излагаются технология управления производственным процессом и методика контроля состояния индикаторов системы, которые обеспечивают дополнительные возможности прогнозирова- ния возникновения и предотвращения аварий и катастроф техногенного характера для экспертов, рабо- тающих в области оценки безопасности функционирования промышленных предприятий и экспертов- технологов, обслуживающих схемы слежения за безопасностью функционирования управляемых про- изводственных систем. Введение В качестве объекта управления в настоящей работе рассматривается техно- логический процесс опасного производст- ва (ТПОП), который имеет малую скорость выполнения технологических операций, взаимосвязанных друг с другом в ходе его реализации. Структура ТПОП определяет- ся с помощью вероятностного сетевого графика (ВСГР) [1]. Известны аналитические модели технологических процессов производства, представленные в виде сетевых графиков (СГР), которые используются только в тех случаях, когда связи между технологиче- скими операциями и время реализации этих операций являются детерминирован- ными [2, 3]. При этом сетевой график компонуется из двух типов элементов: со- бытий iSOB и jSOB , где Nji ,1, = и технологических операций ( ijTXO , Nji ,1, = ), связывающих данные события. В некоторых случаях для анализа реализа- ции технологических процессов применя- ются стохастические сети управления или теория расписаний [4], но при этом налага- ется множество ограничений на их исполь- зование. В обеих случаях состав парамет- ров ijTXO ограничивается только запроса- ми времени выполнения операций ( ijτ ), которое является детерминированной ве- личиной и обычно представляет собой среднюю или нормативную характеристи- ку времени их выполнения. Как только со- став параметров расширяется, а сами па- раметры становятся случайными величи- нами, задаваемыми соответствующими функциями распределения ( )(τijF ), задача анализа динамики реализации ТПОП су- щественно усложняется. В таких случаях СГР неприменимы как из-за вероятностно- го характера параллельно-последователь- ного следования технологических опера- ций ijTXO , так и из-за вероятностных зна- чений запросов ресурсов времени и стои- мости выполнения технологических опе- раций в составе ТПОП. В работе [5] для исследования динамики развития техноло- гического процесса опасного производства использовалась имитационная модель (ИМ) ВСГР, которая создавалась с по- мощью системы автоматизации имитаци- онного моделирования, основанной на аг- регатном способе имитации [6]. В последние годы во многих при- ложениях оптимизационных моделей, по- зволяющих исследовать реальные процес- сы для принятия решений в условиях не- определенности и риска, растет интерес к динамическим постановкам задач. Подоб- ный интерес наблюдается как при иссле- довании сложных технических систем, так Прикладне програмне забезпечення 108 и при анализе функционирования произ- водственных систем, в особенности, когда реализация их производственной деятель- ности может представлять реальную угро- зу или нести в себе потенциальную техно- генную опасность. Особый интерес при этом, как правило, привлекают случаи, ко- гда существующий математический аппа- рат перестает быть достаточно эффектив- ным. Такая ситуация имела место при ис- следовании сложных технических систем, описываемых дифференциальными урав- нениями с запаздывающим аргументом (ДУЗА) [7, 8]. Этот класс уравнений, как извест- но, является достаточно универсальным инструментом моделирования управляе- мых технологических процессов, с помо- щью которого хорошо отражаются эф- фекты «транспортного» запаздывания сигналов и силовых воздействий. При этом теоретическое исследование таких уравнений и, в частности, оптимального управления моделируемыми с их помо- щью процессами, отставало от назревших потребностей в практических задачах управления и того уровня научных резуль- татов, какой был достигнут в теории управления с моделями в классе обыкно- венных дифференциальных уравнений. Последнее объясняется прежде всего сложностями разработки функционального аппарата представления и анализа реше- ний ДУЗА. В данном вопросе нами для ис- следования особых управлений в динами- ческих системах разработан конструктив- ный аппарат исследования таких экстре- малей в нормальных системах дифферен- циальных уравнений с непрерывно и рав- номерно (во времени) распределенным запаздыванием по аргументу переменной состояния и предложен метод спуска по так называемым «внутренним» вариациям для задачи поиска экстремалей [9], кото- рый явился новым конструктивным сред- ством в указанном классе задач. Необходимо, однако, иметь ввиду, что реальные динамические системы функционируют в условиях воздействия на них неизвестных возмущений, а их анали- тическое представление не всегда позволя- ет получить нужное решение в замкнутой форме. Описанное относится к динамике функционирования технологических про- цессов опасного производства, в силу чего в сфере производственной деятельности нередко случаются чрезвычайные ситуа- ции (аварии), которые носят, так называе- мый, техногенный характер. По данной причине, вместе с задачами исследования динамики и анализа результатов реализа- ции технологического процесса опасного производства, возникает проблема управ- ления ТПОП с целью обеспечения задан- ного уровня безопасности его функциони- рования [10], что связано с разработкой систем управления надежностью функ- ционирования технологическим процессом опасного производства. Отметим, что во- просы имитационного моделирования тех- нологии управления производством и ме- тодики оперативного управления техноло- гическими процессами опасного производ- ства, связанные с проблемой обеспечения заданного уровня безопасности функцио- нирования ТПОП, были рассмотрены на- ми в [11, 12]. C использованием системы автоматизации имитационного моделиро- вания (САИМ) агрегатного типа [13], под- робно изложена также методика контроля и принятия решений при имитационном моделировании потенциально техногенно опасных производственных систем [14], а методика, лежащая в основе имитационно- го моделирования систем управления та- ким производством, рассмотрена в [15]. Таким образом, с целью повышения надежности потенциально техногенно опасных производственных систем и обес- печения требуемого уровня безопасности производства, возникла необходимость расширения класса решаемых задач для дискретных и непрерывных управляемых динамических систем на задачи управле- ния технологическим процессом произ- водства с изменяющейся структурой в процессе его функционирования, в услови- ях вероятностного характера параметров производственных технологических про- цессов опасного производства. Отсутствие эффективных средств исследования по- тенциально техногенно опасных техноло- гических процессов производства, а также средств разработки систем управления на- Прикладне програмне забезпечення 109 дежностью ТПОП, обусловили новизну предлагаемого подхода и определили ак- туальность выполнения данной разработки и написания настоящей работы. Цель данной работы – реализация управления технологическим процессом опасного производства для снижения рис- ков возникновения чрезвычайных ситуа- ций в процессе его функционирования с помощью программно-технологического комплекса управления. В работе предлага- ется реализация методики управления ра- ботающим в режиме реального времени потенциально техногенно опасным произ- водственным процессом на основе систе- мы автоматизации моделирования агрегат- ного типа [13] с помощью специали- зированного человеко-машинного ком- плекса имитации, состоящего из четы- рех асинхронно работающих компонентов (рисунок): – человека-эксперта ( EXPERT ) с низкой скоростью реакции на события, происходящие в ТПОП в процессе его функционирования; – относительно медленно (по срав- нению со скоростью человеческой реак- ции) функционирующей в режиме реаль- ного времени производственной системы (ТПОП); – программной системы ( SPRESH ) управления, контроля функционирования оборудования и принятия решений, кото- рая должна упреждать возможные «не- штатные» ситуации на основе реализован- ных алгоритмов, указаний эксперта, ре- зультатов предыдущей имитации и анализа операционной обстановки в ТПОП; – имитационной модели (ИМ ВСГР), которая позволяет спрогнозировать будущую ситуацию в ТПОП. В основу решения задачи повыше- ния надежности функционирования потен- циально техногенно опасных производст- венных систем и обеспечения требуемого уровня безопасности производства, в дан- ной работе положено сочетание идей ме- тода имитационного моделирования [16], методики сетевого планирования [17] и процедур метода Монте-Карло [18] на базе создания программно-технологического комплекса управления надежностью функ- ционирования оборудования. 1. Состав параметров управления, статистик и откликов имитации технологического процесса опасного производства Неадекватность реальным ТПОП получаемых при этом математических мо- делей обусловила необходимость разра- ботки нового метода, программных средств автоматизации его реализации и технологии их применения в соответст- вующих предметных областях исследова- ния производства, а также при проектном моделировании вероятностных техноло- гических процессов производства. При этом часто возникает задача стабилизации уровня надежности проектируемой произ- водственной системы в соответствии с не- которым заданным критерием качества ее функционирования. Решение данной задачи на совре- менном этапе развития производства имеет серьезную техническую поддержку в обра- зе сложных технических систем, которые включают в свой состав измерительные комплексы, технологическое оборудование и обслуживающий персонал, и является актуальным для специалистов, работаю- щих в области оценки безопасности функ- ционирования промышленных предпри- ятий и проектирования высоконадежных производственных систем. Рассматривае- мая управляемая производственная систе- ма имеет в своем составе оборудование, у которого могут возникать приводящие к авариям отказы функционирования и явля- ется составной частью программно-техно- логического комплекса управления надеж- ностью функционирования оборудования. Функциональное взаимодействие компонентов комплекса имитации и рабо- тающего в режиме реального времени тех- нологического процесса осуществляется на основе непрерывного мониторинга обору- дования и параметров его состояния с по- мощью регистров-индикаторов и техниче- ских средств сопряжения. Комплекс ими- тации для осуществления оперативного П р и к л а д н е п р о г р а м н е за б езп еч ен н я 110 у п р ав л ен и я тех н о л о ги ч еск и м п р о ц ессо м п р о и зв о д ств а, к о н ц еп ту ал ь н ая сх ем а к о то- р о го п о к азан а н а р и су н к е , со сто и т и з сл е- д у ю щ и х к о м п о н ен то в: – и м и тац и о н н о й м о д ел и тех н о л о ги- ч еск о го п р о ц есса о п асн о го п р о и зв о д ств а, стр у к ту р а к о то р о го о п р ед ел я ется с п о м о- щ ь ю в ер о я тн о стн о го сетев о го гр аф и к а; П Р О И З В О Д С Т В Е Н Н А Я С И С Т Е М А (Т П О П ) Регистры начальных условий Индикаторы состояния оборудования ТПОП Регистры управления оборудованием Регистры фиксации аварий Регистры-индикаторы состояний ТПОП Регистры переменных управления ТПОП Регистры воздействия на ТПОП Регистры откликов ТПОП С И С Т Е М А У П Р А В Л Е Н И Я И К О Н Т Р О Л Я (SP C O N T R O L ) { abr * π } {X nh } {ind rh } {α rh } {G rh } {Z fh } {U fh } {∆ U fh } {ST kh } {Y m h } Плановое управление ТПОП (PR.PLAN) Групповое внешнее резервирование и профилактика оборудования (PR.PROFILAC) Ликвидация аварий (PR.LIKAVAR) Индикация состояний ТПОП (PR.INDIKAC) Управление состоянием ТПОП (PR.UPRSOST) Анализ информации и принятие решений (PR.ANALIZ) БЛОК УПРАВЛЕНИЯ (EXPERT) θ 1 θ 2 θ 3 θ 4 θ 5 θ 6 Блок начала имитации ТПОП Процедуры одиночного резервирования Процедуры управле- ния надежностью оборудования Процедуры ликвидации аварии {APROC} Процедуры внутреннего технологического резервирования Процедуры функционального управления ИМ ВСГР Блок окончания Имитации ТПОП И М И Т А Ц И О Н Н А Я М О Д Е Л Ь (И М В С Г Р ) {G rh } {X nh } {ind rh } {α kh } { abrh π } {Z fh } {U fh } {∆ U fh } {ST kh } {Y m h } Р и су н о к. С тр у к т у р а к о м п л ек са и м и тац и и и у п р ав л ен и я Т П О П Прикладне програмне забезпечення 111 – специализированной системы принятия решений SPRESH , осуществ- ляющей анализ и контроль планового и «нештатного» развития операционной об- становки в имитационной модели и техно- логическом процессе производства; – блока управления EXPERT , вы- полняющего функции посредника между системой принятия решений и экспертом, физически представляющим собой экспер- та-технолога или группу экспертов высо- кой квалификации соответствующей предметной области. Оперативное управление основны- ми компонентами данной системы реали- зуется с помощью следующих глобальных переменных комплекса управления: – надежностных характеристик * rhG функционирования оборудования r -го номера в h -м варианте реализации технологического процесса производства; – индикаторов * rhind текущего со- стояния r -го устройства оборудования и h -го варианта реализации, в которых на- капливается суммарное время наработки устройств на отказ соответствующих уст- ройств технологического процесса; – указателей * abrhπ появления ава- рий на r -х устройствах оборудования, влияющих на конфигурацию соответст- вующего варианта моделируемого техно- логического процесса производства; – текущих значений * fhU перемен- ных управления технологическим про- цессом; – значений корректирующих воз- действий * fhU∆ на переменные управ- ления; – параметров функционального со- стояния * fhZ технологического процесса, зависящих от значений применяемых управляющих воздействий * fhU∆ ; – значений статистик * khST , Nk ,1= , характеризующих динамику развития h -го варианта контролируемого технологиче- ского процесса производства; – значений * mhY m -го отклика h -го варианта управляемого технологи- ческого процесса. При этом специализированная сис- тема принятия решений SPRESH посылает на оборудование и регистры управления технологическим процессом три типа воз- действий: – корректирующие воздействия * fhU∆ на переменные управления техно- логическим процессом производства; – сигналы * rhα переключения на резервное устройство r -го устройства оборудования или сигналы перевода соот- ветствующих устройств на общую профи- лактику; – модифицированные значения * nhX , где hNn ,1= , n -го параметра описания процесса в h -м варианте его реализации. С имитационной моделью вероят- ностного сетевого графика, который явля- ется аналогом реального технологическо- го процесса производства, система приня- тия решений SPRESH связана аналогич- ным набором переменных, параметров управления и индикаторов. На входы и выходы системы SPRESH через соответст- вующие средства сопряжения от имитаци- онной модели поступают множества инди- каторов, глобальных переменных и пара- метров моделирования { rhG }, { rhind }, { abrhπ }, { fhZ }, { fhU }, { khST }, { mhY }, кото- рые имеют тот же смысл, что и вышерас- смотренные. От системы SPRESH на имитаци- онную модель вероятностного сетевого графика поступают корректирующие воз- действия fhU∆ на переменные управле- ния технологическим процессом, сигналы rhα переключения оборудования на ре- зервное или перевода соответствующих устройств на общую профилактику, а так- же значения nhX , где hNn ,1= , n -го па- раметра описания процесса в h -м вариан- те его реализации. Для связи системы SPRESH с бло- ком управления EXPERT используется множество воздействий { iqθ }, где lqi ,1= , с одной стороны понятных человеку- эксперту, а с другой стороны преобра- зующихся системой SPRESH во внутрен- Прикладне програмне забезпечення 112 нее представление для использования в имитационной модели вероятностного се- тевого графика. Для обеспечения этой функции в составе SPRESH имеется сис- темный модуль связи с блоком управления EXPERT , который является переводчиком информации между системой SPRESH , блоком управления EXPERT , имитацион- ной моделью ВСГР и реальным техноло- гическим процессом производства. Вышеперечисленные глобальные переменные комплекса имитации, управ- ляющие воздействия и индикаторы фор- мируются специальными схемами контро- ля за функционированием оборудования и фиксируются в базе данных имитацион- ной модели. 2. Состав и структура комплекса управления технологических процессов опасного производства Рассмотрим более детально состав и структуру каждого компонента человеко- машинного комплекса имитации, пред- ставленного на рисунке. Система SPRESH состоит из следующего набора процедур: планового управления технологическим процессом производства ( PLANPR. ); внешнего резервирования оборудования технологического процесса и его профи- лактики ( PROFILACPR. ); ликвидации ава- рий ( LIKAVARPR. ); индикации текущих состояний процесса ( INDIKACPR. ); управ- ления состоянием технологического про- цесса ( UPRSOSTPR. ); анализа информации и принятия решений ( ANALIZPR. ). При этом система SPRESH функционирует в двух режимах: оперативного управления медленно развивающимся в режиме реаль- ного времени технологическим процессом (режим 1), имитационного моделирования развития процесса с помощью имитацион- ной модели ВСГР (режим 2). Рассмотрим динамику управления объектом моделиро- вания в каждом из режимов функциониро- вания системы SPRESH . В режиме 1 с помощью процедуры PLANPR. на регистры начальных условий процесса посылаются значения начальных объёмов ресурсов ( mhX ), которые затем используются в ходе реализации ijMTXO в составе технологического процесса, а также значения характеристик состава ре- зервного оборудования ( * rhG ), включаемо- го в нужные моменты времени в процессе реализации производственного цикла для обеспечения надёжности функционирова- ния оборудования. В процессе наблюдения за состоянием оборудования, с помощью процедуры PROFILACPR. по значениям индикаторов состояния оборудования { * rhind }, поступающим с постоянным ин- тервалом izτ с регистров-индикаторов обо- рудования в систему SPRESH , организует- ся внешнее резервирование и перевод обо- рудования на профилактику. Для тех слу- чаев, когда аварии на оборудовании избе- жать не удалось, с регистра фиксации ава- рий в систему SPRESH поступает признак 1=abrhπ аварии r -го устройства оборудо- вания, который инициирует работу проце- дуры ликвидации аварий LIKAVARPR. . Данная процедура организует внешнюю ликвидацию аварии с помощью последова- тельности процедур { kAPROC , lk ,1= } ли- квидации поставарийной обстановки в технологическом цикле производства. Кроме технологического регулирования работы оборудования, в системе SPRESH организованно постоянное наблюдение за функционированием ijMTXO реального производственного цикла. С помощью процедуры INDIKACPR. через интервалы времени izτ с регистров-индикаторов со- стояний технологического процесса про- изводства в систему SPRESH поступают значения множества состояний { * fZ }. Осуществляется проверка выхода этих значений за допустимые границы их изме- нения ( − fZ , + fZ ), которые ранее были опре- делены в ходе имитационного эксперимен- та (ИЭ) с помощью комплекса имитации. При выходе * fz ∈{ * fZ } за пределы допус- тимого диапазона значений инициируется процедура UPRSOSTPR. управления со- стоянием процесса производства. Данная процедура формирует значения управ- ляющих переменных { * fhU } и набор кор- Прикладне програмне забезпечення 113 ректирующих воздействий ( * fhU∆ ), посту- пающих на соответствующие регистры управления процессом. По завершению производственного цикла с регистров от- кликов реального технологического про- цесса в систему SPRESH посылается мно- жество статистик реализации { * khST } и от- кликов { * mhY } реального объекта управле- ния. Значения данных статистик и откли- ков процедура ANALIZPR. оперативно анализирует по информации об использо- вании ресурсов и функционировании обо- рудования. Процедура ANALIZPR. коррек- тирует таблицы SPRESH , используемые остальными процедурами при управлении реальным объектом в следующем цикле контроля за его реализацией. В режиме 2 система SPRESH взаимодействует с имитационной моделью ВСГР. Процедура PLANPR. посылает на блок начала имитации значения { nhX } и { rhG }. С тем же интервалом наблюдения izτ в систему SPRESH от модели поступа- ют множества значений индикаторов со- стояния оборудования { rhind }. В этом ре- жиме SPRESH организует операции внеш- него резервирования оборудования и пере- вод устройств на профилактику с помо- щью процедуры PROFILAKPR. . При появ- лении в имитационной модели ВСГР ава- рийной ситуации в систему SPRESH с по- мощью указателя rhabπ поступает соответ- ствующий признак аварии. Для управле- ния функционированием имитационной моделью ВСГР через интервалы izτ на SPRESH поступает множество индикато- ров состояний { fhZ } и переменных управ- ления { fhU }. При выходе компонентов { fhZ } за допустимые границы их измене- ния ( − fZ , + fZ ) инициируется процедура UPRSOSTPR. . Данная процедура формиру- ет значения управляющих переменных { fhU } и набор корректирующих воздейст- вий { fhU∆ }, поступающих на имитацион- ную модель ВСГР. При завершении техно- логического процесса от блока окончания имитации модели в SPRESH поступают множества статистик { khST } и откликов { mhY } реализации имитационной модели. После поступления в SPRESH множеств значений { khST } и { mhY }, процедура ANALIZPR. анализирует их содержимое, используя для принятия решения соответ- ствующий критерий качества, и выбирает номер оптимального варианта 0h органи- зации имитационной модели ВСГР, изме- няя при этом содержимое таблиц системы SPRESH и активизируя работу процедуры PLANPR. . Более подробное описание ме- ханизма управления технологическим процессом в случае возникновения «не- штатной» ситуации с помощью системы SPRESH приводится в [9]. Имитационная модель ВСГР пред- ставляет собой совокупность следующих агрегатов-имитаторов: выполнения микро- технологических операций ijMTXO ( ijATOP ), свершения событий в ВСГР ( jASOB ), функционирования r -го устрой- ства оборудования индивидуального и об- щего пользования ( rAOBIN и rAOBOP ), выполнения процедур ликвидации аварий ( kAPROC ). Агрегаты ijATOP имитируют технологию выполнения ijMTXO в составе технологического процесса производства, а агрегаты-имитаторы rAOBIN , rAOBOP и множества агрегатов { kAPROC } исполь- зуются для отображения его реализации. Агрегаты jASOB являются многополюсни- ками с различным числом входов и выхо- дов и используются для имитации сверше- ния событий в ВСГР и запуска соответст- вующих агрегатов ijATOP . Рассмотрим особенности построения агрегатов имита- ционной модели ВСГР. Агрегат ijATOP представляет собой четырёхполюсник, имитирующий выпол- нение ijMTXO в ВСГР и функционирует в двух режимах: прямой и инверсной имита- ции. В режиме прямой имитации модель- ное время 0t возрастает от нуля до момен- та окончания имитации simT , а в режиме инверсной имитации 0t уменьшается от Прикладне програмне забезпечення 114 simT до нуля. Оба режима имитации ис- пользуются следующим образом. В режиме прямой имитации опре- деляются ранние сроки рilt свершения со- бытий в l -ой реализации ВСГР, а в режиме инверсной имитации определяются позд- ние сроки nilt свершения событий. При по- ступлении действительных управляющих сигналов ( Sgd ) от агрегата iASOB на агре- гат ijATOP , используя соответствующие функции распределения и алгоритмы реа- лизации единичных жребиев [10], разыг- рываются значения запросов агрегатом ijATOP требуемых им ресурсов в l -ой реа- лизации ВСГР: )(1 ijlijF τ , )(2 ijlij cF , )(3 rijlrij VF , )(4 rijrij mtF , )(5 rijrij koF , где ijlτ – время имитации агрегатом ijATOP микро- технологической операции с индексом ij в l -й реализации ВСГР; ijlc – стоимость выполнения технологической операции; rijlV – размер ресурса общего пользования r -го номера; а rijmt и rijko – количество материалов и комплектующих деталей но- мера r соответственно. Кроме того, каждый агрегат- имитатор ijATOP для своей реализации требует выделения в его распоряжение списков индивидуальных ресурсов, обору- дования и исполнителей ( ijlINRSP. , ijlOBRSP. , ijlISPSP. ). Все перечисленные ре- сурсы выделяются агрегату ijATOP систе- мой распределения ресурсов на время имитации ijMTXO . Если при имитации ijATOP на выделенном ему оборудовании возникают опасные отказы, приводящие к возникновению аварии, то интервал вре- мени выполнения агрегата ijATOP увели- чивается до тех пор, пока не будут завер- шены восстановительные работы на дан- ном оборудовании. При этом, с помощью алгоритма реализации единичных жребиев второго типа [10], по вероятности avrp моделируется ситуация «Произошла ава- рия». Для ликвидации обычной аварии в систему SPRESH посылается признак abrhπ =1, а для ликвидации сложной аварии используется последовательность проце- дур { kAPROC } в составе SPRESH (внеш- нее технологическое управление с помо- щью SPRESH ). При обычной аварии в имитацион- ной модели ВСГР организовано внутрен- нее технологическое управление ликвида- цией аварии следующим образом. Каждый из агрегатов kAPROC обладает своим обо- рудованием, составом исполнителей и действует по утверждённой («штатной») инструкции ликвидации аварии. Длитель- ность реализации kAPROC – случайная ве- личина, и для l -й реализации его значение формируется по функции распределения )( prk τΦ . После завершения имитации вы- полнения последовательности { kAPROC } моделирование выполнения операции на оборудовании продолжается с прерванного места. При этом формируется признак то- го, что во времени выполнения агрегата ijATOP произошла авария ( 1=akπ ), а время выполнения агрегата ijATOP увеличивает- ся на величину интервала времени, равную времени выполнения всей последователь- ности агрегатов { kAPROC } ликвидации аварии. Далее ijATOP формирует действи- тельный сигнал Sgd , поступающий на r -й вход jASOB , после чего агрегат ijATOP пе- реходит в режим ожидания сигнала в ин- версном режиме от агрегата jASOB . В ин- версном режиме имитации ijATOP модели- рует выполнение ijMTXO длительностью ijlvipτ . По окончанию инверсной имитации на выходе ijATOP появляется новый Sgd , который поступает на соответствующий выход агрегата iASOB , и агрегат ijATOP ожидает прихода действительного сигнала в режиме прямой имитации с k -го выхода iASOB , но уже в ( 1+l )-й реализации ВСГР. Агрегат jASOB может иметь четыре типа выходов, которые являются «кусто- выми» с различным числом разветвлений посылки Sgd . С выходов первого типа формируются только действительные сиг- налы Sgd , образуя таким образом «штат- Прикладне програмне забезпечення 115 ную» связь между ijMTXO в ВСГР. С вы- ходов второго типа, называемых вероятно- стными, только по одному из разветвлений посылается действительный сигнал Sgd , и по остальным выходам формируются фик- тивные сигналы ( Sgf ), которые обходят алгоритм выполнения jsATOP , поступая непосредственно на вход sASOB . Для каж- дого разветвления задаётся вероятность jsp формирования сигнала Sgd . Поэтому кустовой выход второго типа с k -м номе- ром дополнительно описывается с помо- щью вектора kjsP размерности, равной числу разветвлений на выходе агрегата jASOB с номером k . Остановимся на третьем типе кус- товых выходов, который называется ре- зервным. С помощью этого типа реализу- ется технологическое резервирование в имитационной модели ВСГР. Действи- тельные сигналы Sgd формируются на этих выходах только в случае, когда на од- ном из входов агрегата jASOB появляется признак «была авария» ( 1=abπ ). Если на всех входах jASOB 0=abπ , то это означа- ет, что аварии во время выполнения пред- шествующих ijATOP не было, поэтому с выходов первого типа активизируются только «штатные» jsATOP , которые были предусмотрены для реализации данного технологического процесса в «штатном» режиме. Если на один из входов jASOB при- ходят сигналы от ijATOP , во время выпол- нения которых была авария, то это означа- ет необходимость активизации кустового выхода третьего типа. Механизм формиро- вания Sgd с этих выходов основан на ис- пользовании булевой матрицы rnγ , со- ставленной экспертной группой для блока управления EXPERT до начала имитации. Наличие единицы на пересечении r -й строки (входа) с n -м столбцом (разветвле- нием выхода третьего типа) в этой матрице означает необходимость включения ре- зервных jnATOP (на n -х разветвлениях выходов в том случае, когда 1=abπ ). С по- мощью этого механизма кустовые выходы третьего типа становятся регуляторами подключения резервных jsATOP , если на входы jASOB поступают сигналы от предшествующих ijATOP , во время вы- полнения которых на используемом ими оборудовании происходили аварии. Третья составляющая комплекс имитации – блок управления EXPERT , ко- торый взаимодействует только с системой SPRESH (см. рисунок) в двух режимах: получения информации от системы SPRESH и записи управляющей информа- ции для SPRESH , которая формируется только в тех случаях, когда необходимо экстренное вмешательство эксперта- технолога в режим имитации ТПП. С по- мощью управляющих воздействий 31 θθ ÷ система SPRESH информирует блок управления EXPERT о ситуации в имита- ционной модели ВСГР. На основе анализа таблиц, графиков и временных диаграмм использования оборудования блок управ- ления EXPERT формирует управляющие воздействия 64 θθ ÷ для системы SPRESH , которые необходимы для оперативной корректировки процессов в имитационной модели ВСГР. При переходе порога наработки хо- тя бы одного из устройств оборудования ИМ ИТПП посылает в SPRESH множество индикаторов { rind }. Это служит сигналом для анализа PP.OPEREX операционной об- становки ИМ. Проверяется близость к по- роговому значению наработки всех уст- ройств оборудования, формируются сле- дующие типы воздействий: 1α – групповой переход на резервирование устройств, у которых наработка близка к критической; 2α – переход на общую профилактику оборудования из-за неэффективности группового резервирования или нехватки резервных устройств; 3α – формируется в том числе, если прервать имитацию ИТПП нельзя, но возможно допустить аварию в ИТПП; 4α – формируется в случае, когда состояние оборудования настолько плохое, что всеобщая профилактика неэффективна, и принимается решение о досрочном за- вершении имитации h -го варианта ИМ, Прикладне програмне забезпечення 116 поскольку появление аварии для данного ИТПП недопустимо. PP.ANALEX использует статистику имитации { kST } и множество откликов ИЭ { jY0 }. Откликами jY0 являются усреднен- ные по числу реализаций N их интеграль- ные значения для h -го варианта ИТПП: − ∑hkp T критическое время выполнения; ∑hC0 – стоимость; ∑ hrmt0 – интегральный расход материалов и комплектующих из- делий; ∑ rhν – количество использований ресурсов r -го номера; hABC∑ – суммарная стоимость ликвидации аварий; ПphT0 – об- щие потери на профилактику. Все перечисленные интегральные отклики составляют многомерный вектор откликов OThV варианта h ИТПП. Для дальнейшего анализа ИТПП осуществля- ется нормировка компонентов этого векто- ра максимальным его значением во всех h вариантах исследования ИТПП. После нормировки проводится «свертка» вектора к скалярному показателю hW с помощью способа весовых коэффициентов важности откликов номера j для эксперта- технолога. В качестве h -х вариантов орга- низации ИТПП используется множество начальных значений вектора ресурсов { ihX 0 }. Каждая из составляющих данная вектора может меняться на различных уровнях. Поэтому количество вариантов постановки имитационного эксперимента с ИМ определяется стратегией изменения каждого уровня компонента этого вектора. Эксперт с помощью воздействия 5θ ини- циирует работу PP.ANALEX и последую- щий запуск ИМ для каждого h -го вариан- та ИТПП. Минимальное значение обоб- щенного показателя minhW по всему мно- жеству вариантов и номер 0h , соответст- вующий этому минимуму, и будет реше- нием задачи исследования. Важная статистика реализации ИМ – граф критических путей ( hGRKRP ), кото- рый получен после наложения друг на друга критических путей lhKRP . PP.ANALEX в виде сообщения 4θ выдает следующие графики расходов: ресурс r -го типа )( 01 tZ rh , финансовые затраты )( 02 tZ rh . Кроме того, формируются временные диа- граммы использования оборудования и исполнителей ( rhDIAG ). Оперативная ста- тистика реализации ИТПП в виде сообще- ния 4θ предоставляется эксперту, который принимает решение обычно на основе классических критериев принятия реше- ний. При этом он формирует управляющие воздействия ( 5321 ,, θθθθ и ), которые че- рез SPRESH обеспечивают следующие возможности: досрочный останов l -й реализации ВСГР на ИМ; перевод всех устройств оборудования на профилак- тику; оперативное изменение характери- стик надежности функционирования оборудования. 3. Особенности технологического и функционального взаимодействия компонентов комплекса управления надежностью функционирования оборудования В предыдущем разделе подробно описан алгоритм функционирования кус- товых выходов третьего типа в качестве регуляторов подключения резервных агре- гатов технологических операций jsATOP , если на входы агрегатов событий jASOB поступают сигналы от ijATOP , во время выполнения которых на используемом ими оборудовании просходили аварии. Приме- няя таким образом механизм формирова- ния действительных сигналов с выходов поставарийных агрегатов событий с по- мощью булевой матрицы rnγ , заложенной в систему принятия решений, на основе управляющих воздействий блока управле- ния EXPERT в комплексе имитации реа- лизуется возможность технологического регулирования выполнения резервных аг- регатов ijATOP , тем самым обеспечивая технологическое управление надёжностью закрепленного оборудования, что гаранти- рует заданный уровень безопасности функционирования моделируемого техно- логического процесса производства. Прикладне програмне забезпечення 117 В имитационной модели ВСГР пре- дусмотрено также автоматическое инди- видуальное резервирование оборудования, которое включается при достижении фак- тической наработки имитатора оборудо- вания критического значения наработки на отказ. До начала имитации эксперт- технолог устанавливает для каждого уст- ройства порог rQ0 этой наработки. Факти- ческая наработка frQ накапливается на ин- дикаторе rhind путем добавления к накоп- ленной сумме некоторого приращения frQ∆ при каждом использовании r -го уст- ройства. С интервалом izτ значения { rhind } посылаются в систему принятия решений SPRESH для обеспечения внешнего управления имитационной моделью ВСГР. Следует отметить, что полученная с помощью системы автоматизации имита- ционного моделирования [11] имитаци- онная модель вероятностного сетевого графика для исследования динамики раз- вития технологического процесса произ- водства, позволяет дополнительно органи- зовать не только технологическое, но и функциональное управление медленно развивающимся технологическим процес- сом с помощью предложенного комплекса имитации. Остановимся на вопросах техноло- гического и функционального управления имитационной моделью вероятностного сетевого график. Рассмотрим особенности организации каждого вида управления. Технологическое управление на- дёжностью функционирования оборудова- ния с помощью комплекса имитации орга- низовано несколькими способами: во- первых, системой SPRESH организуется внешнее управление оборудованием с по- мощью группового резервирования обору- дования или путём перевода на профилак- тику всего оборудования ТПП; во-вторых, с помощью имитационной модели ВСГР обеспечивается внутреннее управление оборудованием путем организации оди- ночного резервирования устройств или пу- тём переключения отдельных имитаторов устройств оборудования на режим профи- лактики с приостановкой имитации на время prτ выполнения профилактических работ. Одним из способов имитации внут- реннего управления оборудованием в ими- тационной модели ВСГР является розы- грыш жребия появления аварии r -го обо- рудования и имитации ее ликвидации множеством агрегатов { kAPROC }. Для данной цели агрегаты-имитаторы уст- ройств модели имитируют два состояния: работоспособное ( 1S ) и восстановления работоспособности ( 2S ). Имеет место цик- лический переход этих агрегатов из со- стояния 1S в состояние 2S и обратно. Длительности нахождения агрегата номера r в этих состояниях являются случайными величинами, определяемыми по функциям их распределения )(1 BOrlrФ τ и )(2 VOrlrФ τ , где BOrlτ и VOrlτ – длительности имитации использования оборудования, находящего- ся в состояниях 1S и 2S , в l -й реализации ВСГР. Процесс имитации этих агрегатов продолжается только в режиме прямой имитации до достижения номера реализа- ции (согласно процедуре Монте-Карло) равного N . При срабатывании с вероятно- стью abirp жребия [11] «Произошла ава- рия», проверяется тип этой аварии. Если авария оказалась сложной, то в систему SPRESH посылается признак 1=abrπ , по которому инициируется режим ликвида- ции аварии с помощью внешней цепочки агрегатов { kAPROC }. Когда происходит обычная авария, то внутреннюю ликвида- цию аварии с помощью другой цепочки процедур { kAPROC } организует уже ими- тационная модель ВСГР аналогичным образом. Особенностью организации в ими- тационной модели функций контроля взаимосвязанных ijMTXO является исполь- зование второй части алгоритма имитации самих ijATOP . Для каждого ijATOP она представляет собой некоторую процедуру его информационного взаимодействия с другими агрегатами-имитаторами. Проце- дуры информационного взаимодействия агрегатов ijATOP связаны через вектор пе- ременных функциональной связи Прикладне програмне забезпечення 118 ),...,( 1 ijij kij bbB = . Алгоритмы агрегатов ijATOP читают и модифицируют значения компонентов этого вектора, имитируя функции информационной связи компо- нентов имитационной модели ВСГР. Вто- рой группой переменных, обеспечиваю- щих информационное взаимодействие аг- регатов, является вектор переменных управления имитационной модели ),...,,( 21 ijijij kij UUUU = , который модифици- руется с помощью специально выделенных для этой цели агрегатов ijATOP , обеспечи- вая частичную корректировку компонен- тов вектора состояний fhZ путём увеличе- ния или уменьшения текущих значений fhU соответственно на величины +∆ fhU или −∆ fhU . Третьей группой переменных взаимодействия является вектор парамет- ров функционального состояния техноло- гического процесса ),...,,( 21 ijijij fij ZZZZ = . Алгоритмы ijATOP в режиме контроля за функционированием ijMTXO формируют значения { fhZ } компонентов этого векто- ра, которые используются для контроля состояний и имеют допустимые пределы изменения, задаваемые в таблице ),( +−= fhfh ZZTGZ , где +− fhfh ZZ , – соответст- венно верхние и нижние границы диапазо- на изменения. Допустимые границы диа- пазона изменения в таблице TGZ указы- вает эксперт-технолог. В процессе анализа выхода значений контролируемых пара- метров за допустимые границы диапазона агрегат ijATOP циклически вырабатывает значения компонентов вектора модифика- ции состояний, которые равны 1+=fπ , когда −< fhfh ZZ и 1−=fπ , когда +> fhfh ZZ . После формирования компонентов векто- ра значений корректирующих воздействий fhU∆ , последний запоминается в «теле» сигнала Sgd и затем поступает на агрегат jASOB . Функциональная часть алгоритма агрегата ijATOP при этом завершает свою работу, и далее выполняется алгоритм тех- нологической части ijATOP , который был рассмотрен ранее. В агрегате jASOB содержимое «те- ла» Sgd используется при обслуживании выходов четвертого типа следующим об- разом. Перед началом имитации эксперт- технолог для каждого агрегата jASOB формирует булеву матрицу jrkj dD = , компонентами которой являются указатели jrkd запуска действительных сигналов Sgd по разветвлениям номера k . Строками r этой матрицы являются номера входов jASOB . Результат умножения jrkd и fπ определяет, на каком из разветвлений вы- хода четвертого типа необходимо вырабо- тать Sgd , активизирущий в дальнейшем агрегат jsATOP , который корректирует значения компонентов вектора fhU пе- ременных управления технологическим процессом с помощью вектора корректи- рующих воздействий fhU∆ . После посылки множества { Sgd } действительных сигна- лов для корректировки функционирования и активизации соответствующих jsATOP , агрегат jASOB переходит в состояние ожидания прихода инверсных сигналов от jsATOP . 4. Организация оперативного управле- ния технологическим процессом опасно- го производства с помощью комплекса управления оборудованием Блок управления EXPERT осуще- ствляет непосредственное взаимодействие с системой принятия решений SPRESH . Это обусловлено такими причинами: во- первых, скорость реакции человека значи- тельно ниже скорости обработки управ- ляющей информации системой SPRESH . Поэтому в качестве буфера обмена между ними используется база данных модели; во-вторых, информация о состояниях тех- нологического процесса должна переда- ваться в блок управления EXPERT в виде, удобном для ее восприятия специалистом- предметником. В качестве входной ин- Прикладне програмне забезпечення 119 формации через блок управления эксперт- технолог получает отображение индикато- ров состояния оборудования ( 1θ ), график использования ресурсов и диаграммы ра- боты оборудования ( 2θ ), а также таблицы интегральных откликов и статистик моде- лирования ( 3θ ). Отметим, что на динамику имитации ВСГР влияют управляющие воз- действия эксперта-технолога: немедлен- ный останов имитации ( 4θ ), переход на профилактику или групповое резервирова- ние оборудования ( 5θ ), установка новых начальных значений ( 6θ ) компонентов вектора параметров { nhX } или модифика- ция диапазонов изменения индикаторов состояния ТПП ),( +−= fhfh ZZTGZ , а также модификация содержимого таблицы кор- ректировки вектора fhU переменных управления технологическим процессом. Перед каждой реализацией ВСГР эксперт-технолог может изменять значе- ния множества { hsX } и характеристики rhG надежности устройств ijMTXO . Такой подход к заданию исходных данных пре- вращает комплекс имитации в инструмент управления динамикой реализации техно- логических процессов производства. Это важно, когда имитация на модели про- исходит с упреждением uprτ функциониро- вания реального технологического процес- са, и результаты имитационного модели- рования можно учесть при модификации переменных управления технологическим процессом производства для контроля за состоянием оборудования. Особенно эффективно использова- ние комплекса имитации в тех случаях, когда интервалы времени jSOBτ между чрезвычайными событиями в медленно развивающемся технологическом процессе достаточны для оперативного управления ( крhSOB T j >τ , где крhT – критическое время реализации процесса, ранее полученное на имитационной модели). Кроме того, важной задачей ис- пользования имитационной модели ВСГР является постановка серий имитационных экспериментов по методике Монте-Карло с помощью модели для нахождения графи- ков изменения в модельном времени зна- чений глобальных переменных )( 0tZ fh и )( 0tU fh . В дальнейшем данные зависимо- сти используются для сравнения получен- ных модельных значений с реальными значениями этих характеристик: )( 0tZ fh с )(* tZ fh и )( 0tU fh с )(* tU fh , где 0t и t – со- ответственно моменты времени в имита- ционной модели ВСГР и реальном ТПП. Если для всех компонентов этих векторов абсолютное значение разности соответст- вующих координат находится в пределах ошибки имитации ( δ<− )()( * 0 tZtZ fhfh ; δ<− )()( * 0 tUtU fhfh ), то это означает, что достигнута адекватность имитационной модели в динамике реализации управления технологическим процессом производства с помощью комплекса имитационного мо- делирования. Пример, содержащий описа- ние подобных технологических процессов, и соответствующие схемы управления опубликованы нами в [19–20]. Используя возможности технологи- ческого резервирования и обеспечения вы- полнения ремонтно-профилактических ра- бот требуется при текущих, определяемых на основании обработанных данных пока- заний монитора [21], надежностных харак- теристиках функционирования оборудова- ния обеспечить максимально возможную производительность системы в единицу времени: )1(,max)( 1 ),...,,( 1 0 21 →         = =Ψ ∑ ∫ = −n i t i i n dtt пiiτ ρ τ δ τττ где 10 ≤≤ iδ – коэффициенты удельного веса i -го оборудования в целевой функции производительности системы; nit – время, необходимое по регламенту для проведе- ния ремонтно-профилактических работ на i -м оборудовании; iτ – оптимальное в смысле критерия (1) время между двумя последовательными операциями восста- Прикладне програмне забезпечення 120 новления работоспособности i -го обору- дования; Таким образом, требуется найти оп- тимальное критерия (1) интервалы време- ни восстановлений работоспособности i - го оборудования производственной систе- мы ( ni ,1= ) между двумя последова- тельными операциями его восстановле- ния, доставляющих максимум целевой функции ),...,,( 21 nτττΨ производительно- сти системы. Заключение Производственные системы на со- временном этапе развития технологиче- ских процессов характеризуются широким внедрением и использованием сложных технических комплексов, которые базиру- ются на средствах вычислительной техни- ки, включают в свой состав измерительные и управляющие устройства, технологиче- ское оборудование и обслуживающий пер- сонал. Исследование таких систем тради- ционными математическими методами стало невозможным, поскольку их пове- дение описывается настолько большим ко- личеством математических соотношений, что найти решения возникающих задач практически невозможно в приемлемое время даже с помощью мощных ЭВМ. Кроме того, аналитические соотношения, описывающие законы функционирования подобных систем, не всегда известны и могут иметь вероятностную природу. Их поведение во многом определяется чело- веческим фактором, создающим дополни- тельную неопределенность при попытке его учета, а качество работы оценивается по многим составляющим. В настоящее время, при исследова- нии функционирования технологических процессов производства больше внимания уделяется, «нормальному» режиму работы производственной системы. При этом ре- шается основная задача – всеми доступ- ными средствами обеспечить нормальный режим работы, попутно решая задачу по- вышения экономической эффективности функционирования рассматриваемой про- изводственной системы. Необходимо под- черкнуть, что нормальный режим работы ТПОП имеет смысл имитировать как во время его проектирования при проектном моделировании безопасных производст- венных систем [14], так и для использова- ния параметров функционирования таких систем в качестве «эталонных» при опера- тивном управлении функционированием оборудования технологических процессов опасного производства с целью предот- вращения возникновения аварийной си- туации на производстве, как это предло- жено в настоящей работе, поскольку пре- небрежение задачами анализа «нештат- ных» ситуаций в процессе функциониро- вания производства и недооценка важно- сти комплекса работ в данном направле- нии, в особенности при исследовании во- просов надежности и безопасности, часто приводят либо к трагическим последстви- ям (Чернобыльская техногенная авария), либо к неоправданным расходам (убытки от недавней техногенной аварии на мос- ковских электросетях, по данным средств массовой информации России, составили около одного миллиарда долларов США). Опубликованные в данной работе результаты относятся к вопросам, связан- ным с разработкой систем управления на- дежностью функционирования технологи- ческих процессов опасного производства, включающих в свой состав системы управления надежностью функционирова- ния оборудования и системы управления надежностью реализации технологических операций. Следует отметить, что реализация управления технологическими процессами опасного производства с целью снижения рисков возникновения чрезвычайных си- туаций сталкивается с двумя основными их особенностями – скоростью протекания и многомерностью. Многомерность техно- логических процессов обусловлена такими факторами: – иерархическим характером уров- ней организации ТПОП и вероятностным характером управления каждым из этих уровней; – наличием оборудования, надеж- ностные характеристики функционирова- ния которого должны быть достаточно вы- сокими и каждый компонент которого об- Прикладне програмне забезпечення 121 ладает некоторым граничным значением наработки (или «порогом», превышение которого неминуемо приводит к отказу функционирования оборудования); – различной скоростью протекания во времени вероятностных технологиче- ских процессов опасного производства и реактивностью самого процесса в смысле управления его реализацией; – наличием резервного оборудова- ния, которое включается при превышении порогового значения наработки на отказ используемого технологическим процес- сом оборудования. При высокой скорости протекания процесса проблему многомерности обычно преодолевают путем декомпозиции задачи управления с последующим решением от- дельных подзадач теми или иными мето- дами теории автоматического регулирова- ния. При средних и низких скоростях про- текания технологических процессов воз- можно применение для управления много- мерных математических моделей. Однако с помощью известных аналитических ме- тодов не всегда удается получить желае- мый результат прежде всего из-за стохас- тичности моделируемых процессов. Вместе с тем, существующие про- блемы повышения уровня надежности и безопасности функционирования техноло- гических процессов и требования повыше- ния эффективности различных качествен- ных составляющих в экономике и произ- водстве потребовали развития новых ме- тодов и средств их исследования, учиты- вающих указанные особенности, в связи с чем использование имитационного моде- лирования стало по сути одной из немно- гочисленных возможностей для решения подобного рода задач. В данной работе из- лагается развитие идей имитационного моделирования для вероятностных техно- логических процессов опасного производ- ства, принадлежащих к одному из основ- ных направлений в области имитационно- го моделирования (развитие методологии, методов и технологий моделирования). Отметим, что, как показали наши исследования, при использовании предло- женного программно-технологического комплекса управления надежностью, ско- рость выполнения технологических опера- ций не является определяющим фактором для возможности организации управления ТПОП: она определяет лишь внутреннюю структуру системы управления и контроля имитации [22] и не влияет на состав ре- шаемых задач анализа состояний техноло- гического процесса опасного производст- ва, о которых сказано далее. Существенно здесь то, что комплекс управления дает возможность предугадать на имитацион- ной модели с помощью системы управле- ния и контроля вероятностную картину состояния технологического процесса опасного производства либо на основе его предыдущей имитации, либо на основе анализа операционной обстановки в ими- тационной модели, а основное его назна- чение – не допустить возникновения ава- рийной ситуации в ходе функционирова- ния ТПОП. На практике технологические про- цессы опасного производства представля- ют собой множество взаимосвязанных входящих в состав технологических опе- раций ( ijTXO , где Nji ,1, = ) микротехно- логических операций ({ ijMTXO }, где nji ,1, = ), характеристики выполнения и порядок следования которых являются ве- роятностными. Некоторые из связей между ijMTXO также могут быть случайными. По этой причине в качестве аппарата описа- ния ТПОП нами предложено использовать вероятностные сетевые графики и соче- тать их с имитационным моделированием с использованием процедур метода Монте- Карло, заменяя ВСГР последовательно- стью { lСГР }, где Nl ,1= , обычных сете- вых графиков с постоянными параметрами микротехнологических операций ijMTXO , где N – количество реализаций ВСГР по методу Монте-Карло. Следует отметить, что каждое предприятие имеет свою специфику функ- ционирования, без учета которой трудно представить структуру организации управ- ления технологическим процессом произ- водства, в связи с чем вопрос об использо- вании результатов имитации зависит пре- Прикладне програмне забезпечення 122 жде всего от конкретного объекта модели- рования и цели имитации. Использование результатов управ- ления ТПОП на практике осуществляется в рамках таких основных направлений анализа состояний технологического про- цесса опасного производства: определение оптимальной пропуск- ной способности оборудования и его на- дежностных характеристик для повышения безопасности функционирования произ- водства при заданных составе рабочих мест и наборе ресурсов; выбор рационального варианта структуры технического обеспечения про- изводства по обобщенному критерию ка- чества, обеспечивающего заданный уро- вень его безопасности на основе монито- ринга и диагностики функционирования оборудования; расчет оценок диапазона расхода ресурсов, материалов и технического ре- зерва надежности оборудования для по- вышения безопасности функционирования производства; Данная работа представляет собой реализацию универсальной методики управления вероятностным технологиче- ским процессом опасного производства и описание средств управления функциони- рованием оборудования. Практическая значимость полученных результатов со- стоит в обеспечении возможности непре- рывного контроля за ходом развития ТПОП, своевременном переключении обо- рудования на резервное, переводе обору- дования на профилактику с остановкой производства в целях предупреждения от- казов и недопущения аварии в процессе реализации замкнутого технологического цикла. Возможность внедрения данной ме- тодики и программного обеспечения в производство и учебный процесс для подготовки специалистов, работаю- щих в области прикладной математики и системе министерства по чрезвычайным ситуациям. 1. Максимей И.В., Смородин В.С., Сукач Е.И. Методика исследования вероятностных технологических процессов производства с помощью агрегатного способа имитации // Управляющие системы и машины. – 2006. – № 2. – С. 35 – 42. 2. Михалевич В.С., Кукса А.И. Методы после- довательной оптимизации в дискретных сетевых задачах оптимального распреде- ления ресурсов. – М.: Наука, 1983. – 208 с. 3. Максимей И.В., Жогаль С.П. Задачи и мо- дели исследования операций. Ч. 1. Анали- тические модели исследования операций: Учебное пособие. – Гомель: БелГУТ, 1999. – 110 с. 4. Сотсков Ю.Н., Сотскова Н.Ю. Теория расписаний. Системы с неопределенными числовыми параметрами. – Мн.: ОИПИ НАН Беларуси, 2004. – 290 с. 5. Максимей И.В., Смородин В.С., Сукач Е.И. Способ моделирования агрегатами техно- логических процессов опасного производ- ства // Электронное моделирование. – 2005. – Т. 27, № 6. – С. 101 – 109. 6. Максимей И.В., Смородин В.С., Сукач Е.И. Система автоматизации экспериментов, реализующая агрегатный способ имитации технологических процессов // Информати- ка. – 2005. – № 1.– С. 25 – 31. 7. Забелло Л.Е., Смородин В.С. О связи принципа максимума с динамическим про- граммированием в системах с запазды- ванием // Дифференциальные уравнения. – 1989. – Т. 25, № 11. – С. 2001 – 2007. 8. Смородин В.С. Связь векторного импульса с функционалом Беллмана для систем с распределенным запаздыванием // Вестн. Белорус. ун-та. Сер. 1: Физ., матем. и мех. – 1989. – № 3. – С. 61 – 72. 9. Смородин В.С. Исследование оптимальных управлений с особыми участками в систе- мах с распределенным запаздыванием по состоянию // Автореф. дис. канд. физ. - мат. наук. – Минск, 1989. – 17 с. 10. Аронов И.З., Адлер Ю.П., Агеев А.В. и др. Обзор современных подходов к обеспече- нию качества и безопасности сложных систем на основе анализа видов, последст- вий и критичности отказов // Надежность и контроль качества. – 1996. – № 11. – С. 3 – 15. 11. Смородин В.С. Имитационное моделиро- вание технологии управления процессом производства // Реєстрацiя, зберiгання i об- робка даних.– 2006.– Т. 8, № 3. – С. 74 – 88. 12. Смородин В.С. Методика оперативного уп- равления технологическими процессами опасного производства // Известия Гомель- ского государственного ун–та имени Ф. Скорины. – 2006. – № 4 (37). – С. 87–91. Прикладне програмне забезпечення 123 13. Смородин В.С. Агрегатно-процессный стенд имитации для контроля реализаций технологии опасного производства // Про- блеми програмування. – 2006. – № 4. – С. 73 – 83. 14. Смородин В.С. Методика контроля и при- нятия решений при имитационном моде- лировании технологических процессов опасного производства // Проблемы управления и информатики. – 2006. – № 5. – С. 79 – 91. 15. Максимей И.В., Смородин В.С. Методика имитационного моделирования систем управления опасного производства // Про- блемы управления и информатики. – 2005. – № 4. – С. 53 – 62. 16. Максимей И.В. Имитационное моделиро- вание на ЭВМ. – М.: Радио и связь, 1988. – 222 с. 17. Зайченко Ю.П. Исследование операций: учебное пособие. – К.: Изд.. дом. «Слово», 2002. – 688 с. 18. Максимей И.В., Серегина В.С. Задачи и модели исследования операций. Ч. 2. Ме- тоды нелинейного и стохастического про- граммирования: Учебное пособие. – Го- мель: БелГУТ, 1999. – 103 с. 19. Гончаров А.Н., Максимей И.В., Смородин В.С. Система принятия решений при ими- тационном моделировании технологиче- ских процессов опасного производства. – VI Международная конференция «Интел- лектуальный анализ информации ИАИ- 2006»: Киев, 16-19 мая 2006. Сб. тр. / Рос. ассоц. искусств. интеллекта и др.; Под ред. Т.А. Таран. – К.: Просвiта, 2006. – С. 74 – 83. 20. Максимей И.В., Гончаров А.Н., Сморо- дин В.С. Управление резервированием и восстановительными операциями с помо- щью имитационного моделирования при возникновении отказов в технологических процессах опасного производства // Про- блемы управления и информатики. – 2007. – № 1.– С. 48 – 60. 21. Смородин В.С. Организация контроля и сбора статистики имитационного модели- рования технологических процессов опас- ного производства // Реєстрацiя, зберiгання i обробка даних (Data Recording, Storage & Processing). – 2006. – Т. 8, № 2. – С. 38 – 52. 22. Гончаров А.Н., Клименко А.В., Макси- мей И.В., Смородин В.С. Система контроля за ходом имитации технологических про- цессов опасного производства. – Модели- рование-2006 (Simulation-2006): – Киев, 16- 18 мая 2006. Сб. тр. конференции «Мо- делирование-2006». – С. 183 – 188. Получено 02.02.2007 Об авторе: Смородин Виктор Сергеевич, кандидат физико-математических наук, доцент кафедры математических проблем управления. Место работы: Гомельский государственный университет им. Ф. Скорины, 246019, Гомель, Беларусь, ул. Советская, 104, тел. (8-0232) 56 4237. e-mail: smorodin@gsu.unibel.by
id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-305
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
issn	1727-4907
language	Russian
last_indexed	2025-11-24T11:50:28Z
publishDate	2007
publisher	Інститут програмних систем, журнал "Проблеми програмування"
record_format	dspace
spelling	Смородин, В.С. 2008-02-22T19:43:00Z 2008-02-22T19:43:00Z 2007 Система управления надежностью оборудования вероятностных технологических процессов опасного производства / В.С. Смородин // Пробл. програмув. — 2007. — N 3. — С. 107-123. — Библиогр.: 22 назв. — рус. 1727-4907 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/305 Предложена методика организации управления производственной системой, работающей в режиме реального времени, с помощью специализированного программно-технического комплекса имитации потенциально опасных технологических процессов производства. Рассмотрена организация управления технологическими процессами с помощью комплекса имитации, содержащего в своем составе индикаторы состояния оборудования и функционирования технологического процесса, систему принятия решений, имитационную модель вероятностного сетевого графика и блок сопряжения с экспертом-технологом. Изложены технология управления производственным процессом и методика контроля состояния индикаторов системы, которые обеспечивают дополнительные возможности прогнозирования возникновения и предотвращения аварий и катастроф техногенного характера для экспертов, работающих в области оценки безопасности функционирования промышленных предприятий и экспертов-технологов, обслуживающих схемы слежения за безопасностью функционирования управляемых производственных систем. ru Інститут програмних систем, журнал "Проблеми програмування" №3 С. 107-123 Прикладне програмне забезпечення Система управления надежностью оборудования вероятностных технологических процессов опасного производства Article published earlier
spellingShingle	Система управления надежностью оборудования вероятностных технологических процессов опасного производства Смородин, В.С. Прикладне програмне забезпечення
title	Система управления надежностью оборудования вероятностных технологических процессов опасного производства
title_full	Система управления надежностью оборудования вероятностных технологических процессов опасного производства
title_fullStr	Система управления надежностью оборудования вероятностных технологических процессов опасного производства
title_full_unstemmed	Система управления надежностью оборудования вероятностных технологических процессов опасного производства
title_short	Система управления надежностью оборудования вероятностных технологических процессов опасного производства
title_sort	система управления надежностью оборудования вероятностных технологических процессов опасного производства
topic	Прикладне програмне забезпечення
topic_facet	Прикладне програмне забезпечення
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/305
work_keys_str_mv	AT smorodinvs sistemaupravleniânadežnostʹûoborudovaniâveroâtnostnyhtehnologičeskihprocessovopasnogoproizvodstva

Система управления надежностью оборудования вероятностных технологических процессов опасного производства

Репозитарії

Схожі ресурси