CC BY
57
АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА ОЦЕНКИ НАДЕЖНОСТИ КОМПЛЕКСА ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ УГОЛЬНОЙ ШАХТЫ
Юркова Дарья Викторовна
студент кафедры математики и математического моделирования
Новокузнецкий институт (филиал) ФГБОУ ВПО «Кемеровский государственный университет», г. Новокузнецк
E-mail: z-e-bra@ya.ru Михайлова Ольга Владимировна канд. техн. наук, доцент кафедры систем автоматизации управления
Новокузнецкий институт (филиал) ФГБОУ ВПО «Кемеровский государственный университет» г. Новокузнецк
E-mail: mi_o@ngs.ru
RELIABILITY EVALUATION AUTOMATION SYSTEM OF SYNERGY OF TECHNOLOGIES OF COLLIERY AUTOMATION SYSTEM
MANAGEMENT
Darya Yurkova
sudent of Mathematics and Mathematical Modelling Department, Novokuznetsk
Institute (branch) FSBEIHPE Kemerovo State University, Novokuznetsk
Olga Mikhailova
candidate of Engineering Sciences, associate professor of Management Automation Systems Department, Novokuznetsk Institute (branch) FSBEI HPE
Kemerovo State University, Novokuznetsk
АННОТАЦИЯ
В статье приведены результаты исследования причины роста количества аварий на угледобывающих предприятиях Кемеровской области с двух точек зрения: организации производства работ и существующей структуры комплекса технических средств автоматизированных систем управления технологическими процессами. Описаны проблемы, возникающие при создании многофункциональных систем безопасности угольных шахт. Предложено средство повышения безопасности производственных процессов «Автоматизированная система», разработка которой ведется в НФИ КемГУ.
ABSTRACT
The article provides the results of the research on accidents’ increase reason at coal producers of the Kemerovo Region from two points of view: works organization and existing synergy of technologies for automation systems management of production processes. There are described problems arising while creating multifunctioned safety systems of collieries. There is proposed a security-enhancing product of production processes “Automation system”, which is being developed in Novokuznetsk Institute (branch) of Kemerovo State University.
Ключевые слова: многофункциональная система безопасности; шахта; надежность.
Keywords: multifunctioned safety system; colliery; reliability.
На угледобывающих предприятиях Кузбасса растет число аварий и несчастных случаев, 119 случаев смертельного травматизма зарегистрировано инспекторами Ростехнадзора на угледобывающих предприятиях региона в 2010 году [4].
По данным Южно-Сибирского управления Ростехнадзора, в 2010 году в области произошло 17 аварий, в которых пострадало 240 человек.
Экономический ущерб от аварий составил 9,5 миллиарда рублей. Основные их причины, по данным Ростехнадзора, — нарушение технологии производства работ, несоблюдение требований проектной документации, неправильная организация работ, нарушение производственной дисциплины. И практически везде при расследовании причин несчастных случаев отмечался низкий уровень производственного контроля за выполнением требований промышленной безопасности [4].
В связи с этим в целях повышения безопасности проведения горных работ, приказом Ростехнадзора от 20.12.2010 были утверждены изменения в Правилах безопасности в угольных шахтах, в соответствии с соответствии с пунктом 41 Правил безопасности в угольных шахтах ПБ 05-618-03 с изменениями от 20.12.2010 г., «.. шахта должна быть оборудована комплексом систем и
средств, обеспечивающих решение задач организации и осуществления безопасного производства и информационной поддержки контроля и управления технологическими и производственными процессами в нормальных и аварийных условиях — многофункциональной системой безопасности...» [3].
Большинство угледобывающих предприятий Кемеровской области сегодня имеет систему оперативно-диспетчерского управления шахтой, состоящую из отдельных автоматизированных систем управления технологическим процессом (АСУ ТП) разных производителей, каждая из которых имеет собственный сервер с установленной на нем SCADA-системой и самостоятельной базой данных и собственным автоматизированным рабочим местом (АРМ). Структура реально существующей системы оперативно-диспетчерского управления приведена на рисунке 1.
Практически все АРМы находятся в помещении диспетчерской шахты и имеют разнородные интерфейсы. Далеко не вся информация от этих систем необходима диспетчеру для выполнения функций, предусмотренных должностной инструкцией. В то же время, из-за разобщенности подсистем АСУ ТП, не существует единой системы обеспечения безопасности производственного процесса и всё зависит от скорости реакции диспетчера и его способности оценить общую картину производственной ситуации по отдельным частям предоставляемой ему избыточной информации. То есть, решающую роль в возникновении аварийных ситуаций на шахтах в настоящее время играет человеческий фактор.
Рисунок 1. Структура реально существующей системы оперативнодиспетчерского управления большинства шахт Кемеровской области
Таким образом, многофункциональные системы безопасности (МФСБ) должны разрабатываться по единой технологии индивидуально для каждой шахты как интегрированные автоматизированные информационно-управляющие системы, осуществляющие обмен данными с уже существующими и вновь создаваемыми подсистемами управления технологическими и производственными процессами предприятия в автоматическом или автоматизированном режиме.
На рисунке 2 показана структура многофункциональной системы безопасности шахты, которая будет полностью удовлетворять всем требованиям последней редакции Правил безопасности в угольных шахтах.
Рисунок 2. Необходимая структура многофункциональной системы
безопасности шахты
Исходя из вышеизложенного, в рамках создания многофункциональной системы безопасности угольной шахты необходимо проведение научно -исследовательских, опытно-конструкторских и проектных работ по темам, представленным в таблице 1.
При проведении работ по перечисленным темам особую роль играет оценка надежности создаваемых систем, которая является обязательным разделом проектной документации. Прежде всего, это оценка надежности комплекса технических средств. Состав оцениваемых показателей надежности определяется как особенностями объекта управления, так и составом характеристик компонентов, предоставляемых производителями.
Таблица 1.
Темы в рамках создание МФСБ
Научно-исследовательские работы Проектные и опытно-конструкторские работы
Разработка информационной модели многофункциональной системы безопасности угольной шахты Разработка тренажерно-обучающих программных комплексов по работе с многофункциональной системой безопасности шахты.
Разработка технологии формирования рациональной технической структуры многофункциональной системы безопасности шахты Разработка подсистемы передачи данных из многофункциональной системы безопасности шахты в контролирующие организации.
Разработка технологии организации автоматического обмена информацией между верхними уровнями многофункциональной системы безопасности и отдельными АСУ ТП и АИС шахты. Создание экспертной системы для анализа, прогнозирования и управления производственной безопасностью на шахте
Разработка организационного и информационного обеспечения автоматизированной системы оперативнодиспетчерского управления технологическими процессами как части многофункциональной системы безопасности угольной шахты.
При расчете показателей надежности в настоящее время возникают следующие проблемы:
1. Необходимость привлечения сторонних высококвалифицированных специалистов в процессе проектирования и эксплуатации системы.
2. Недостаток информации об устройствах автоматизированной системы управления.
3. Значительные временные затраты:
а) на выбор оптимальной конфигурации системы;
б) на разработку проектной документации;
в) на расчет надежности системы, который в настоящее время производится вручную.
К тому же, в реальной жизни очень часто возникает необходимость повторного расчета значений показателей надежности.
Это происходит, если:
• показатели надежности сконфигурированной системы не соответствуют заданному уровню;
• изменяется состав оборудования эксплуатируемой системы;
• объект автоматизации имеет динамическую структуру. В этом случае специалистам по автоматизации требуется периодически пересматривать конфигурацию комплекса технических средств АС в соответствии с изменением объекта автоматизации, а значит, и пересчитывать все необходимые показатели надежности.
Угольные шахты являются ярким примером таких объектов, так как им свойственно постоянное изменение пространственной и производственной структуры, ведущее к частым пересмотрам конфигурации комплекса технических средств АС (например, проект автоматизированной системы аэрогазового контроля переутверждается ежегодно).
В Новокузнецком институте (филиале) ФГБОУ ВПО «Кемеровский государственный университет» ведутся работы по созданию «Автоматизированной системы оценки надежности комплекса технических средств автоматизированной информационно управляющей системы» (АСОН).
Создаваемая система относится к категории САПР (систем автоматизированного проектирования) и будет применяться для оценки надежности комплекса технических средств вновь создаваемых и модернизируемых автоматизированных систем управления технологическими процессами и производствами, а также информационных систем офисных предприятий, как в реальной производственной деятельности, так и в целях обучения.
Пользователями разрабатываемой САПР могут быть:
• проектировщики АСУТП и автоматизированной системой управления производством;
• персонал, эксплуатирующий АСУ ТП горнодобывающих предприятий;
• студенты направления «Информатика и вычислительная техника».
Проектный расчет надежности производится согласно методикам, определенным в ГОСТ Р 51901.14- 2007 (МЭК 61078:2006) [2] и ГОСТ 24.70186 [1]. При этом объект представляется в виде логической (структурнофункциональной) схемы. Рассчитанные показатели приводятся в документе «Проектная оценка надежности системы», который в АСОН создается автоматически.
Список литературы:
1. ГОСТ 24.701-86. Единая система стандартов автоматизированных систем управления. Надежность автоматизированных систем управления. Основные положения [Текст]. — Взамен ГОСТ 24.701-83; введ. 1987-0101. М: Государственный комитет СССР по стандартам; М.: Изд-во стандартов, 2009. — 11 с.
2. ГОСТ Р 51901.14-2005. Менеджмент риска. Структурная схема
надежности и булевы методы [Текст]. — Взамен ГОСТ Р 51901.14-2005; введ. 2008-09-01. М: Федеральное агентство по техническому
регулированию и метрологии; М. : Стандартиформ, 2008. — 28 с.
3. О внесении изменений в приказ Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 2 ноября 2012 г. № 620 [электронный ресурс]: приказ Ростехнадзора от 20.08.2013 № 365. Документ опубликован не был. Доступ из справ. правовой системы «КонсультантПлюс»
4. Потапова Ю. Смертельный травматизм // ОГМЖи: интернет-портал «Российская Газета». 1998. [Электронный ресурс] — Режим доступа. — ШЬ: http://www.rg.ru/2011/01/28/reg-sibir/kuzbass.html — (дата обращения 2.09.2013).
