Разработка структуры базы данных и программного модуля расчета надежности типового оборудования опасных производственных объектов Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

УДК 502.55.001.18

С.А. Никитин, А.В. Гораиский, Т.В. Савицкая

Российский химико-технологический университет им. Д. И. Менделеева, Москва, Россия

РАЗРАБОТКА СТРУКТУРЫ БАЗЫ ДАННЫХ И ПРОГРАММНОГО МОДУЛЯ РАСЧЕТА НАДЕЖНОСТИ ТИПОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ ОПАСНЫХ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ОБЪЕКТОВ

Рассмотрена структура базы данных по надежности оборудования опасных производственных объектов. Дано функциональное назначение базы данных. Приведены примеры информационного наполнения. Дано описание функциональных возможностей программного модуля расчета надежности.

The database's structure on the reliability of the equipment of the dangerous industrial objects is considered. The database functional purpose is given. Examples of information filling are introduced. A description of the functionality of the software module reliability calculation is given.

Количество высокотехнологичных производств, как в России, так и за рубежом с каждым годом увеличивается, а действующие опасные производственные объекты зачастую продолжают использовать оборудование, выработавшее свой ресурс или эксплуатируют новое технологическое оборудование с нарушениями регламента. В этой связи количество аварий, в том числе со смертельным исходом, без соответствующего контроля будет только возрастать.

Надежность оборудования на опасных производственных объектах регламентируется множеством нормативных документов [1-3], предполагающих расчет различных показателей надежности, как для единичного аппарата, так и для систем различной степени сложности. Разработано достаточно много программных средств для расчета показателей надежности оборудования (в том числе отечественные: АСОНИКА-К [4] и АРБИТР (ПК АСМ СЗМА) [5]), но наиболее комплексными и универсальными являются коммерческие зарубежные программные продукты (Relex Reliability Block Diagram, Markov и Fault Tree/Event Tree [6]; ReliaSoft Software BlockSim; Isograph Software Reliability Block Diagram, Fault Tree+ и Availability Simulation; и другие), которые, в то же время, значительно отличаются по теоретической базе от отечественных стандартов и нормативных документов. В этой связи, разработаны база данных (БД) и программный модуль для расчета показателей надежности типового оборудования, который совмещает часть функциональности зарубежных программ с отечественными нормативными документами по теории надежности, причем его основное отличие от отечественных и зарубежных аналогов в том, что модуль разработан на основе интернет-технологий, следовательно, может использоваться удаленно и имеет многопользовательский режим.

Разработанная база данных использует данные, хранящиеся в реализованных ранее в составе учебно-методического комплекса по проблемам химической безопасности базах данных по свойствам материалов и типовому оборудованию химических производств [7].

Информация из БД по надежности оборудования опасных производственных объектов может использоваться широким кругом специалистов для решения следующих задач:

• при разработке проектной документации производственных объектов (в том числе цехов, производственных линий, сложных технических систем), которая должна содержать сведения о надежности оборудования;

• при подготовке нормативных документов для оборудования (в том числе сложных технических систем), регламентирующих время проведения ремонтных работ, сроки эксплуатации и допустимые нагрузки;

• при обучении специалистов в качестве источника данных для оценки надежности оборудования на примере реального или абстрактного производства.

Логическая модель (структура) БД выполнена в виде ЕЯ-диаграммы (ЕпЙуКеІаІіошЬірВіа^ат - диаграмма отношений сущностей) и включает 11 таблиц:

• таблицы, содержащие систематизированные данные об аппаратах («АППАРАТЫ», «АППАРАТЫ МОДЕЛЬНОГО РЯДА», «МОДЕЛЬНЫЕ РЯДЫ АППАРАТОВ», «ТИПЫ АППАРАТОВ»);

• таблицы, содержащие теоретические сведения о показателях надежности («ПОКАЗАТЕЛИ НАДЕЖНОСТИ», «ПАРАМЕТРЫ РАСЧЕТНЫХ ВЫРАЖЕНИЙ», «РАСЧЕТНЫЕ ВЫРАЖЕНИЯ»);

• таблицы со сведениями об отказах оборудования («ЧАСТОТЫ ОТКАЗОВ», «ТИПЫ ПОСЛЕДСТВИЙ ОТКАЗОВ»);

• таблица со сведениями о материалах аппаратов («КОНСТРУКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ»);

• таблица, содержащая сведения об отказах аппаратов в процессе их эксплуатации («БИОГРАФИЯ АППАРАТОВ»).

База данных по надежности оборудования реализована в системе управления базами данных (СУБД) ОгасІе, что позволяет организовывать многопользовательскую работу с ней. Графические веб-интерфейсы пользователей выполнены с использованием интернет-технологий, таких как:

• НТМЬ - HуреrTеxtMаrkuрLаnguаgе (язык разметки гипертекста) являющегося языком для составления и верстки веб-страниц;

• РНР - РНРНурегТехіРгергосеззог (РНР препроцессор гипертекста) являющегося скриптовым языком программирования.

База данных по надежности оборудования опасных производственных объектов наполнена данными об основных аппаратах Якутского газоперерабатывающего завода и данных по типовому оборудованию опасных производственных объектов (в том числе емкостей, цистерн, реакторов и т.п.).

С целью выполнения расчетов показателей надежности, как единичного оборудования, так и сложных технических систем на основе рекомендаций нормативных документов [1-3] и литературных источников [8-9] с использованием перечисленных выше интернет-технологий разработан программный модуль, включенный в учебно-методический комплекс по проблемам химической и биологической безопасности [7].

Программа обладает следующим функционалом:

• расчет показателей надежности (таких как: вероятность безотказной работы системы, интенсивность отказов, параметр потока отказов, средняя наработка на отказ) для конкретного аппарата или системы аппаратов;

• выбор пользователем параметров системы для расчета надежности (в том числе: восстанавливаемость и резервирование), а также временного интервала для расчета параметров надежности;

• графическим отображением сконфигурированной пользователем системы.

Интерфейс программного модуля представлен на рисунке 1.

Расчет ]

Рис. 1. Интерфейс программного модуля расчета надежности

В разработанном модуле (см. рис. 1) реализован следующий алгоритм работы:

1) выбор пользователем вида расчета (единичный типовой аппарат или простая схема, собираемая пользователем);

2) выбор типа аппарата и самого аппарата в выпадающих списках;

3) ввод данных о способе соединения элементов, их резервировании и задание типа системы, производятся при расчете простой схемы;

4) ввод необходимых параметров расчета на заданном временном интервале и выбор показателей надежности, результаты расчета которых будут занесены в БД;

5) нажатие кнопки «Расчет» и отображение результатов расчетов.

В настоящее время ведется расширение функциональных возможностей расчета надежности сложных технических систем (в том числе с возможностью изменения законов распределения и метода расчета надежности).

Разработанная база данных и расчетный модуль будут использованы при выполнении лабораторных работ по курсу «Компьютерные системы проектирования гибких химических производств».

Библиографические ссылки

1. ГОСТ 27.301-95. Надежность в технике. Расчет надежности. Основные положения [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.gostedu.ru/9361.html (дата обращения: 20.04.2012).

2. ГОСТ Р 51901-2002. Управление надежностью. Анализ риска технологических систем [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.stroyoffis.ru/gost_procie/gost_r_51901_2002/gost_r_51901_2002.php (дата обращения: 20.04.2012).

3. ГОСТ 51901.14-2007. Менеджмент риска. Метод структурной схемы надежности [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://vsegost.com/Catalog/47/47547.shtml (дата обращения: 20.04.2012).

4. Подсистема обеспечения надежности РЭС АСОНИКА-К [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://asonika-k.ru (дата обращения: 20.04.2012).

5. ПК АРБИТР (ПК АСМ СЗМА) - методы оценки надежности, безопасности и риска [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.szma.com (дата обращения: 15.04.2012).

6. ReliabilitySoftware, Training, ConsultingandRelatedReliabilityEngineerin-gAnalysisServicesfromReliaSoftCorporation (Программные продукты, обучение и консалтинг по теории надежности от корпорации ReliaSoft) [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.reliasoft.ru(дата обращения: 02.05.2012).

7. Егоров А.Ф. Рекомендации по созданию и работе с базами данных учебно-методического комплекса по проблемам химической безопасности / А. Ф. Егоров, Т. В. Савицкая, П. Г. Михайлова, А. В. Горанский. - М.: РХТУ им. Д. И. Менделеева, 2011. - 185 с.

8. Шубин B.C. Надежность оборудования химических и нефтеперерабатывающих производств. Учебник для студентов вузов / В.С. Шубин, Ю.А. Рюмин. - М.: Химия, КолосС, 2006. - 359 с.

9. Акимов В.А. Надёжность технических систем и техногенный риск / В. А. Акимов, В. Л. Лапин, В. М. Попов [и др.]. - М.: ЗАО Финансовый издательский дом «Деловой экспресс», 2002. - 368 с.