CC BY
22УПРАВЛЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТЬЮ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ОРГАНОВ ГОСУДАРСТВЕННОГО ПОЖАРНОГО НАДЗОРА В УСЛОВИЯХ ДИНАМИЧНОГО ИЗМЕНЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ СРЕДЫ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ОБЪЕКТОВ НЕФТЕГАЗОВОГО КОМПЛЕКСА
Ю.Е. Актерский, доктор военных наук, профессор; А.С. Смирнов, кандидат технических наук, доцент. Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России
Представлена структурная схема информационной модели для оценивания противопожарного состояния объектов. Приведены результаты диагностического исследования динамики изменения уровня противопожарного состояния отдельных подразделений и всего типового нефтеперерабатывающего завода.
Ключевые слова: эффективность, нефтегазовый комплекс, нефтеперерабатывающий завод, система поддержки принятия решений, многомерный размытый классификатор, обучающая выборка
IMPROVING OF FIRE STATE RELIABILITY OF OIL AND GAS COMPLEX IN CASE OF HIGHTLY DYNAMIC CHANGES OF INTERNAL AND EXTERNAL PARAMETERS OF ENVIROMENT
Y.E. Acterskiy; A.S. Smirnov.
Saint-Petersburg university of State fire service of EMERCOM of Russia
Improving efficiency of state fire control of fire safety in oil and gas complex is an actual task. The structural scheme of building models of oil and gas complex is proposed. The results of diagnostical exploring of dynamic changes of fire safety level of individual units and hole standart oil refining factory.
Key words: efficiency, oil and gas complex, oil refining factory, support system, multidimensional fuzzy classifier, training set
Анализ известных подходов [1, 2] к решению задач управления функционированием сложных социотехнических систем различного назначения показал, что комплексная практическая реализация совокупности взаимосвязанных методик по оцениванию и упреждающему управлению эффективностью надзорной деятельности органов государственного пожарного надзора (ЭНД ГПН) в условиях динамичного изменения параметров среды функционирования объектов нефтегазового комплекса (ОНГК) наиболее успешно может быть решена только в рамках интеллектуальной системы поддержки принятия решений (СППР).
Этот вывод базируется на следующих утверждениях:
- в настоящее время наблюдается значительное изменение и усложнение условий надзорной деятельности органов ГПН и функционирования ОНГК;
- существенно возрастают требования к качеству и своевременности принимаемых управленческих решений, обусловленные нарастанием интенсивности изменений параметров функционирования объектов надзора и самих органов ГПН;
- необходимость быстрого и эффективного реагирования на различные внутренние и внешние дестабилизирующие факторы процесса целевого функционирования органов ГПН требует упреждающего анализа и формирования предложений по их возможной компенсации, так как управление постфактум в современных условиях не способно обеспечить требуемую ЭНД.
В общем случае такая СППР должна обеспечивать решение задач, подробный перечень которых представлен в [2, 3].
Период упреждения прогнозных значений изменения уровня ЭНД ГПН должен обеспечивать возможность своевременной активизации ресурсов, необходимых для компенсации воздействия дестабилизирующих факторов.
Кроме того, можно выделить и ряд требований, характерных именно для данной СППР:
- блочно-модульный характер построения информационного, математического, технического обеспечения и СППР в целом;
- использование диалогового режима в качестве основного, создание интеллектуального интерфейса конечного пользователя;
- единство информационной базы, обеспечивающее оперативное взаимодействие отдельных модулей и подсистем СППР при решении частных и общих задач;
- объектно-ориентированный подход к процессу формирования состава задач;
- возможность автономного функционирования отдельных модулей и подсистем
СППР;
- возможность развития и совершенствования СППР путем расширения (оптимизации) состава модулей и подсистем и спектра решаемых задач, программных и технических блоков;
- возможность создания на базе СППР проблемно-ориентированных экспертных систем и учебно-тренажерных программно-технических комплексов.
С учетом вышеизложенных утверждений, принципов и требований структурно-функциональная схема СППР по оценке и упреждающему управлению ЭНД ГПН представлена на рис. 1.
Назначение и характеристика основных компонентов СППР подробно проанализированы в [1].
В структурированном обобщенном виде алгоритм функционирования разработанной СППР может быть представлен в виде структурно-логической схемы, приведенной на рис. 2.
Исследуем работоспособность и функциональные возможности разработанной СППР на примере оценивания ЭНД ГПН по обеспечению требуемого уровня противопожарной службы (И! 1С) типового нефтеперерабатывающего завода (НПЗ). Для этого проанализируем структурные и функциональные особенности основных подразделений и компонентов НПЗ.
Характерной особенностью НПЗ является наличие больших объемов пожаровзрывоопасных готовых продуктов и сырья, создающих опасность возникновения крупных аварий, сопровождающихся пожарами и взрывами. Оценка пожаровзрывоопасности технологических установок требует проведения статистического анализа произошедших на НПЗ крупных аварий, пожаров и взрывов. Крупные аварии и сопровождающие их пожары и взрывы на нефтеперерабатывающих производствах в большинстве случаев происходят из-за утечек горючей жидкости или углеводородного газа, возникающих в основном по следующим причинам [1, 2, 3]:
- нарушение правил техники безопасности и пожарной безопасности (33 %);
- некачественный монтаж и ремонт оборудования (22 %);
- некачественная молниезащита (13 %);
- нарушение правил технологического регламента (11 %);
- износ оборудования (8 %);
- недостаточно качественные сальниковые уплотнения и фланцевые соединения (11 %);
- прочие причины (2 %).
Рис. 1. Структурно-функциональная схема системы поддержки принятия решений для оценки и упреждающего управления эффективностью надзорной деятельности органов ГПН
Рис. 2. Структурно-логическая схема алгоритма функционирования системы поддержки принятия решений по оценке и
упреждающему управлению ЭНД подразделений ГПН
Источниками воспламенения газовоздушных смесей на открытых установках НПЗ являются:
- нагретая до высокой температуры поверхность технологического оборудования (36,8 %);
- открытый огонь печей (22,8 %);
- электрические искры неисправного оборудования (8,9 %);
- открытый огонь газоэлектросварочных работ (8,8 %);
- повышение температуры при трении (7,6 %);
- самовоспламенение продуктов (7,5 %);
- прочие источники (7,6 %).
С увеличением производства, транспортировки, хранения и потребления сжиженных углеводородных газов растет число взрывов и пожаров, отличающихся большой длительностью, значительными людскими и материальными потерями. Согласно статистическим данным, прямые материальные потери от таких взрывов и пожаров составляют значительную долю от стоимости объектов.
Полученные в ходе длительного непрерывного функционирования НПЗ статистические данные и экспертные оценки ППС их основных подразделений в различных условиях позволяют в соответствии с разработанной методикой [2] сформировать необходимые обучающие выборки и обработать их с помощью иерархически объединенных многомерных размытых классификаторов, структура которых отражает иерархию задач, решаемых отдельными подразделениями и подсистемами завода.
Синтезированная структурная схема информационной модели для исследования влияния факторов среды функционирования на уровень ППС основных подразделений НПЗ представлена на рис. 3.
Модель содержит три уровня иерархически взаимосвязанных между собой многомерных размытых классификаторов.
В качестве исходных параметров среды функционирования, оказывающих влияние на ППС всего предприятия в целом и отдельных его структурных подразделений, рассматривались следующие данные:
- параметры системы обеспечения противопожарной защиты производственных и других объектов;
- направления совершенствования и масштабы противопожарной пропаганды;
- характеристики системы и мероприятий по предупреждению пожаров;
- состав и характеристики материально-технической базы подразделений пожарной охраны;
- характеристики деятельности служб подготовки, пожаротушения и деятельности в области охраны труда;
- количество и состояние объектов пожарной охраны;
- снижение сопутствующих потерь при тушении пожаров;
- укрепление кадров противопожарной службы;
- социальная защищенность личного состава подразделений пожарной охраны.
Назначение и порядок функционирования классификаторов модели были подробно
описаны в [1].
Критерии оценивания уровня ППС отдельных производственных объектов и всего предприятия в целом определены руководящими документами и инструкциями, регламентирующими деятельность органов ГПН, и руководителей предприятий по обеспечению пожаробезопасности подобных объектов.
Классификатор третьего уровня
Параметры, характеризующие противопожарное состояние отдельных структурных подразделений
Рис. 3. Структурная схема модели для оценивания ППС типового НПЗ
Результатом обработки входных данных многомерными размытыми классификаторами первого уровня являются значения степеней принадлежности уровня 1111С производственных цехов, энергетических объектов, складских и обеспечивающих структурных подразделений к следующим классам:
- класс 1 (степень принадлежности Ц1) - уровень ИИС высокий;
- класс 2 (степень принадлежности ц2) - уровень ИИС удовлетворительный;
- класс 3 (степень принадлежности ц3) - уровень ИИС неудовлетворительный.
Для обеспечения работы классификаторов в режиме распознавания образов для каждого из них на основании обучающей выборки была сформирована шкала классификации и рассчитаны ее параметры.
Классификаторы второго уровня предназначены для решения задач распознавания образов ситуаций, характеризующих уровень ИИС подразделений управления, совокупности производственных цехов, энергетической системы и вспомогательных объектов.
Результатом работы классификатора третьего уровня в режиме распознавания образов является вектор нечетких оценок степеней принадлежности уровня ИИС НПЗ к каждому из заданных классов:
'опо = (Ц1 опо, Ц 2 опо, Ц3 опо),
где ц1 - оценка степени принадлежности уровня 1111С к классу 1 (уровень высокий); ц2 - оценка степени принадлежности уровня 1111С к классу 2 (уровень удовлетворительный); ц3 - оценка степени принадлежности уровня 1111С к классу 3 (уровень неудовлетворительный).
В результате обработки статистических и экспертных данных об изменении уровня 1111С НПЗ для каждого классификатора информационной модели был синтезирован оператор преобразования, позволяющий оценивать уровень ППС соответствующих структурных подразделений и подсистем завода.
Совместное использование полученных операторов в режиме автоматизированного распознавания образов позволяет оценивать и прогнозировать по исходным данным, поступающим на входы классификаторов нижнего уровня информационной модели, динамику изменения уровня ППС НПЗ во времени.
На рис. 4-12 представлены результаты диагностического исследования динамики изменения значений функций принадлежности уровня ППС применения отдельных подразделений, подсистем и всего НИЗ на протяжении его функционирования с 1994 г. по 2010 г. Также на этих рисунках приведены результаты прогнозирования изменения уровня 1111С для 2015 и 2020 гг.
Таким образом, анализ диаграмм, приведенных на рис. 4-12, показывает, что начиная с 1998 г. во всех структурных подразделениях и подсистемах НИЗ наблюдается усиление негативных тенденций снижения уровня ППС и, как следствие этого, общее снижение уровня ППС предприятия в целом. То есть, основными причинами снижения уровня ППС крупных ОПО НГК являются смена собственника, перепрофилирование производства, внедрение новых технологических процессов, расширение производственных и складских помещений, интенсивное обновление обслуживающего пресонала и т.п. Всё это приводит к значительному увеличению объема и продолжительности мероприятий по обеспечению требуемого уровня пожаробезопасности крупных производственных объектов и предъявляет повышенные требования к организационно-штатной структуре и уровню профессиональной подготовки специалистов органов ГПН, штатных и нештатных подразделений пожарной охраны.
Литература
1. Смирнов А.С., Бирюков М.С. Диагностика и прогнозирование противопожарного состояния опасных производственных объектов в условиях динамического изменения параметров среды функционирования: монография / под ред. В.С. Артамонова. СПб:. СПб ун-т ГПС МЧС России, 2007.
2. Смирнов А.С., Актерский Ю.Е. Повышение эффективности применения систем управления подразделениями МЧС России на основе рационального использования потенциала социальных ресурсов: монография / под ред. В.С. Артамонова. СПб:. СПб ун-т ГПС МЧС России, 2007.
3. Смирнов А. С. Обоснование количественных характеристик эффективности надзорной деятельности органов государственного пожарного надзора МЧС России // Фундаментальные исследования и инновации в технических университетах: материалы XIII Всерос. конф. по проблемам науки и высшей школы. 13-14 мая 2009 г. СПб., 2009.
