Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Описание предметной области 8
1.1. Предметная область, моделируемая среда 8
1.1.1. Влияние законодательного фактора на управление безопасностью предприятия .9
1.1.2. Влияние экономического и социального факторов па безопасность предприятия 10
1.1.3. Использование информационных технологий для решения поставленных задач 14
1.2. Обзор существующих программных разработок в области промышленно-
-жологической безопасности 14
1.2.1. Анализ основных направлений автоматизации УПЭБ 15
1.2.2. Анализ разработанных систем информационной поддержки 17
1.3. Обзор теоретических подходов к области промышлешю-экологической безопасности 29
1.4. Выбор способа построения адаптивной среды для принятия решений в сфере
управления безопасностью предприятия 36
Выводы по главе 1 38
ГЛАВА 2. Разработка формальной концептуальной модели предметной области по упраилепиюпромышленпо-экологической безопасностью крупного предприятия 39
2.1. Структура предметной области. Описание компонентов для управления промьппленно-экологической безопасностью крупного предприятия 39
2.2. Формализация области управления промышленно-экологической безопасностью ГХК. 45
2.2.1. Конструирование КМ УПЭБ 47
2.2.2. Модель атрибутов 52
Выводы по главе 2 , ,70
ГЛАВА 3. Система выбора эффективных мероприятий. программные модули модели . 71
3:1. Выбор эффективных мероприятий из комплекса допустимых 71
3.2. Программно-алгоритмическое моделирование исполнителей КМ УПЭБ ГХК 88
3.2.3. Принципы работы адаптивной среды. 92
Выводы по главе 3. 94
ГЛАВА 4. Описание исполнителей кмпо. обзор реализованных программ на основе КМПО 95
4.1. Основные элементы реализуемых систем 95
4.2. Примеры разработанных программ на основе КМПО . 96
Заключение 122
Список литературы 123
- Влияние экономического и социального факторов па безопасность предприятия
- Структура предметной области. Описание компонентов для управления промьппленно-экологической безопасностью крупного предприятия
- Выбор эффективных мероприятий из комплекса допустимых
- Примеры разработанных программ на основе КМПО
Введение к работе
Актуальность работы
Проблема контроля над техногенными рисками актуальна для промышлепно развитых регионов России, в частности, для Мурманской области. Исторически характерной особенностью области является наличие крупных градообразующих предприятий. Эти предприятия являются своеобразными «центрами кристаллизации» регионов, где сосредоточены большая часть промышленности, инфраструктуры, населения. Высокая плотность.промышленных объектов и производств, использующих мощные энергетические потоки и опасные вещества, требуют самого пристального внимания к обеспечению в управлении предприятиями максимального уровня промышленно-экологической безопасности. Сегодня проблема усугубляется тем, что в полых условиях хозяйствования в значительной степени ослаблено внимание хозяйствующих субъектов к строгому, выполнению национальных и отраслевых нормативно-правовых регламентации производственной деятельности.
Наука о безопасности - развивающаяся область знаний. Перед ней стоит множество проблем таких как: междисциплинарный характер предметной области; - многообразие опасных объектов и процессов; недостаточное развитие методик расчета опасностей и рисков и учета их в оценке эффективности предприятий; - неразвитость средств получения и использования своевременной и достоверной информации о складывающейся на предприятии обстановке.
Вместе с тем, имеется определенный заделы,. позволяющий начать переход к качественно новому уровню решения задач управления безопасностью - управлению на основе информационных технологий.
Разработка и внедрение информационных технологий в управлении промышленно-экологической безопасностью - одно из приоритетных направлений прикладных исследований. Информатизация управления - актуальный метод повышения эффективности управления промышленно-экологической безопасностью сложных производственных объектов.
На крупном предприятии вопросы обеспечения безопасности труда работников, промышленно-экологической безопасности предприятия, защиты населения региона призваны решать относительно самостоятельные структурные подразделения - отделы техники безопасности, промышленной безопасности, охраны природы, гражданской обороны и чрезвычайных ситуаций. Однако функционирование этих исполнительных органов не является органической частью общей системы управления предприятием и зачастую рассматривается лицами, принимающими решения, в качестве необходимой (законодательно обусловленной) обузы, принуждающей нести издержки, необходимость которых трудно принять по причине отсутствия должного обоснования целесообразности управления безопасностью, как необходимой меры повышения эффективности функционирования предприятия. Представляется, что рассмотрение проблемы управления безопасностью в рамках единой концепции системы.управления устойчивым развитием предприятия является наиболее перспективным путем снятия остроты указанной проблемы.
Для таких крупных предприятий, каким является, например горно-химический комплекс (ГХК) Мурманской области, можно выделить ряд общих объектов и процессов, являющихся носителями опасности, аварий.. Задача систематизации и комплексной обработки данных о динамике состояния таких объектов и процессов.всегда была и продолжает оставаться актуальной. С другой стороны, каждое предприятие по-своему уникально. Это обстоятельство определяет целесообразность усилий по созданию адаптивной информационной, системы поддержки управления, способной учитывать, индивидуальную специфику конкретных предприятий.
Актуальность проблемы позволяет дать следующую формулировку цели проведенных исследований и разработок.
Цель диссертационной работы
Совершенствование системы управления промышленно-экологической безопасностью крупных предприятий путем внедрения информационных технологий сишеза эффективных мероприятий по устранению предаварийных ситуаций на всех структурных уровнях опасных объектов и реализуемых технологий.
Для достижения поставленной цели (на примере ГХК) решены следующие задачи.
Основные задачи исследования
Анализ существующих систем и методов управления промышленно-экологической безопасностью крупных предприятий;
Разработка требований к структуре системы управления промышленно-экологической безопасностью крупного предприятия.
Разработка концептуальной модели предметной области для информатизации системы управления промышленно-экологической безопасностью крупных предприятий и средств настройки модели, применительно к условиям конкретного предприятия (на примере ГХК);
4. Создание адаптивной среды проектирования автоматизированных систем управления промышленно-экологической безопасностью крупных предприятий.
Методы исследования
Для решения поставленных в работе задач используются методы концептуального моделирования, теории ірафов, теории вероятностей и математической логики, элементы гсори и множеств, методы опенки опасностей и рисков.
В основу диссертационной работы положены результаты, полученные автором в ходе исследований, проводимых по планам научно-исследовательских работ Института информатики и математического моделирования Кольского научного центра РАН в период с 2000-2004 гг.; «Информационные технологии ситуационного управления технологическими процессами и безопасностью в промышлеипо-природных комплексах». Гос. per. № 01.2.003 03819. На базе этих результатов разработано методическое и программно-алгоритмическое обеспечение для создания систем управления, промьтшленно-экологической безопасностью крупных предприятий.
Научная новизна определяется тем, что рассмотрена и решена проблема автоматизации, поиска эффективных мероприятий но выявлению и устранению предаварийных ситуаций па всех структурных уровнях опасных объектов и процессов, что обеспечивает повышение уровня промышленно-экологической безопасности предприятий. Основные аспекты научной новизны следующие:
Разработана концептуальная модель предметной области управления промышленно-экологической безопасностью крупного предприятия. Отличие модели состоит в интеграции данных и экспертных знаний об изучаемом объекте в единую древовидную структуру.
Разработаны средства перехода от декларативного описания структуры объекта и взаимодействия его составных частей к алгоритмической модели передачи и преобразования данных.
Разработаны базовые модели программных модулей - исполнителей системы управления промышленно-экологической безопасности крупного предприятия (на примере ГХК).
Положения, выносимые на защиту
Концептуальная модель предметной области как средство формализации знаний -экспертов в области управления промыишенно-экологической безопасностью.
Программно-алгоритмическая адаптивная среда проектирования автоматизированных систем управления промышленно-экологической безопасностью предприятия.
Практическая реализация системы информационной поддержки управления промышленно-экологической безопасностью ГХК- ОАО «Апатит».
Актуальность и научная новизна работы подтверждены включением результатов работы в перечень важнейших результатов Российской Академии Наук за 2002 год в области естественных, технических, гуманитарных и общественных паук.
Практическая ценность.
Внедрение адаптивной среды проектирования позволяет повысить уровень промышленно-экологической безопасности за счет автоматизации процесса- синтеза эффективных мероприятий по устранению прсдаварийных ситуаций для основных уровней структуры опасных объектов и технологических процессов предприятий.
Практическая реализация осуществлена в рамках завершенных хозяйственных договоров с ОАО «Апатит»:
Комплексная оценка устойчивости ОАО "Апатит" к воздействию чрезвычайных ситуаций техногенного, природного, социального характера и к воздействию первичных и вторичных факторов поражения в военное время. Договор № 2000/2401 от 01.02.2000г.
Разработка проекта автоматизированной системы, управления промышленной безопасностью (АСУ 1ІБ) ОАО «Апатит». Договор № 2002/2401 от 01.01.2002 г.
Разработка паспорта безопасности ОАО «Хладокомбинат». Договор № 2005/2402 от 01.05.2005 г.
Разработка паспортов безопасности газонаполиитсльных станций г. Мурманска и г. Апатиты. Договор № 2005/2403 от 11.05.2005 г.
Разработка декларации промышленной безопасности базисного склада взрывчатых материалов ОАО «Апатит». Договор № 2005/2403 от 01.05.2005 г.
Научная апробация работы
Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на IX. X и XII международных конференциях «Проблемы управления безопасностью сложных систем» (Москва, 2001-2002, 2004 гг.), Международной научной школы «Моделирование и анализ безопасности и риска в сложных системах» МАБР-2003 (С-Пб., 2003 г.), V Всероссийской школе-семинаре «Прикладные проблемы управления макросистемами» (Апатиты, 2004 г).
По теме получено 2 персональных гранта:
Грант № М02-2.1Д-177, Санкт-Петербургский конкурс персональных і рантов :2002 года для студентов, аспирантов, молодых ученых и специалистов в области гуманитарных, естественных, технических и медицинских наук, культуры и искусства, проведенного согласно распоряжению губернатора Санкт-Петербурга от 03.07.2002 №1091-ра «О мерах по поддержке научного творчества молодежи Санкт-Петербурга в 2002 году»;
Грант № M04-2.IK-561, Санкт-Петербургский конкурс персональных грантов 2004 года для студентов, аспирантов, молодых ученых и специалисток в области гуманитарных, естественных, технических и медицинских наук, культуры и искусства, проведенного согласно распоряжению губернатора Санкт-Петербурга от 04.02.2004 №3 «О мерах по поддержке научного творчества молодежи Санкт-Петербурга в 2004 году».
Материалы диссертации, использованы при выполнении работ по ірантам РФФИ-№03-01-96142.. тема «Исследование и разработка методов и средств интеграции математических моделей различных классов в комплексную имитационную модель динамики сложной: природно-промышленной системы (па примере ОАО «Апатит»)» и №05-01-97500, тема «Разработка моделей оценки техногепио-природпой безопасности градообразующих предприятий европейского Севера (на примере ОАО «Апатит»)».
Публикации
По теме диссертационной работы опубликовано 16 печатных работ, в том числе: 1 -- в центральных изданиях, 5 - материалы международных конференций, 11 - статьи в сборниках ИИММ. Полученные результаты изложены в 2 отчетах по НИР в ИИММ КНЦ РАН.
Влияние экономического и социального факторов па безопасность предприятия
Основным вопросом, стоящим перед любым предприятием является: как в текущей ситуации не только выжить, но иметь дополнительные конкурентные преимущества к повышению качества и рентабельности. Самым эффективным инструментом должно стать обеспечения долговременной устойчивости работы предприятий, в частности, эффективное управление системой промышленно-экологаческой безопасности. При этом, под словом «система» необходимо понимать не только документированные процедуры и аудит их выполнения, но и экономическую оценку эффективности вложения затрат в повышение безопасности и.постоянный мониторинг факторов риска. С другой стороны, очевидно, что абсолютный уровень безопасности достичь невозможно. Ограничением лому служит не только экономическая составляющая конкурентных преимуществ, по и соответствующее развитие технологии. Вероятность возникновения случая травматизма, аварии или инцидента постоянно существует даже в идеальных условиях организации. Вопрос не в том. чтобы исключить риск полностью, а в том, чтобы снизить вероятность возникновения негативного события до уровня, который можно обеспечить при сегодняшнем уровне развития технологии и техники,- с одной стороны, и с другой стороны, до уровня, который сегодня экономически обоснован, целесообразен и позволяет предприятию сохранять соответствующие конкурентные преимущества.
Исключить возможность аварий на производстве возможно только если полностью исключить влияние опасных и вредных производственных факторов. Основная задача системы управления промышленно-экологической безопасностью (УПЭБ) - научится прогнозировать аварии или инциденты, через описание правил и методов работы, проведением аудита, анализа и управления финансовыми потоками, направленными на увеличение промышленной безопасности до технически возможного и. экономически обоснованного уровня.
Целью УПЭБ является достижение абсолютного уровня безопасности - уровень, при котором количество инцидентов (травм, обращений,, аварийных остановок оборудования, профессиональных заболеваний и др.) нет. В этом случае затраты на обеспечение безопасности, т.е. на достижение абсолютного уровня, стремягся в бесконечность. Его можно ставить как цель, но он недостижим. На сегодняшний день требования потребителей к уровню качества растут. Аналогично требованиям потребителей растут требования государственных органов надзора и контроля к уровню безопасности. Исходя их этого основная задача при взаимодействии с ними - убедить их в экономической целесообразности (нецелесообразности) дальнейшего повышения уровня (за исключением тех случаев, когда потребители или государственные органы согласны покрывать расходы на достижение требуемого ими уровня).
Существует некая точка оптимума уровня безопасности и уровня средств, вкладываемых в мероприятия по увеличению уровня промышленной безопасности. Данную точку, подобно точке рыночного равновесия (кривая спроса и предложения) можно считать оптимальной, при которой достигнутый уровень безопасности и уровень затрат на его снижение уравновешены. Очевидно, что абсолютный уровень безопасности не достижим, его можно рассматривать как долгосрочную стратегическую цель.
Реальное производство существует в области влияния огромного количества государственных нормативных актов и правил, которые описывают основные требования к организации безопасного производства. Полное выполнение всех прописанных требований возможно только в том случае, если предприятие имеет требуемые технические и финансовые ресурсы для этого, если это экономически целесообразно. Безопасность не может осуществляться в ущерб производству, она должна способствовать повышению его эффективности. Практика взаимоотношений с государственными органами контроля и надзора свидетельствует о том, что можно не только управлять вложением средств в достижение целей и задач в области УПЭБ, но и влиять на ее Государственную политику.
Возникает резонный вопрос - какова практическая значимость подобной системы. Практика доказывает, что значимость огромная. Посмотрим, в чем эта значимость выражается (система позволяет): из множества существующих мероприятий выделить группу наиболее эффективных, реализация которых снизит общие затраты на безопасность и повысит уровень производства; установить объективный уровень промышлешю-экологической безопасностью на производстве (в количественном и качественном выражении на планируемый период). В зависимости от финансовых возможностей предприятия разработать долгосрочную, реально выполнимую программу повышения безопасности производства с конкретными, измеримыми и достижимыми целями и показателями. Необходимость построения подобной системы очевидна. Для реализации на реальном производстве необходимо разработать и внедрить ряд систем, основными из которых являются: система исследования, учета и анализа аварий и инцидентов различного уровня, методики оценки промышленной безопасности, система учета затрат на промышленно-экологическую безопасность, система мотивации персонала к выполнению требований промьппленно-экологической безопасности, система порядка организации и проведения экспертизы безопасности технических устройств, зданий и сооружений опасных производственных объектов. Разработка и внедрение в производство перечисленных систем и процедур позволит получить объективную информацию по всем допущенным инцидентам, потерям, причинам возникновения, а также позволит разработать мероприятия по их недопущению в будущем. Система управления всегда не только документально оформленные процедуры и аудит их выполнения. Любая система управления это, в первую очередь, люди. Успех функционирования системы УПЭБ можно выразить в следующих принципах: Первым условием того, чтобы знать истинное состояние технических устройств, зданий и сооружений на предприятии должна быть наложена сисіема экспертизы промышленной безопасности силами сторонних экспертных организаций и внутренняя система оценки технического состояния оборудования либо силами собственного персонала, либо силами экспертных центров. Нельзя рассматривать экспертизу лишь как обязательное условие лля эксплуатации, выставляемое со стороны государственных органон надзора. Во вторых, необходимо настроить систему аттестации рабочих мест через оценку влияния опасных и вредных производственных факторов.
Структура предметной области. Описание компонентов для управления промьппленно-экологической безопасностью крупного предприятия
Система управления промышленно-экологической. безопасностью крупного предприятия представляет собой иерархическую древовидную структуру объектов и процессов между ними. Такое представление наиболее приемлемо, так как при создании концептуальной модели решается проблема не только моделирования процессов, по и представления знаний, о предметной области. Объекты отображают организационную структуру предприятия. Каждый из них связан с другими набором процессов. Под процессом понимается некоторое действие (процедура), преобразующее подмножество входных данных, по отношению к рассматриваемому процессу, в подмножество выходных данных, также по отношению к текущему процессу. Данные характеризуют различные состояния системы. Они используются при реализации процессов и являются результатами их выполнения. Выполнение любого процесса изменяет данные, чго соответствует переходу системы из одного состояния в другое. Взаимосвязи и взаимодействие объектов реального мира описываются в модели с помощью отношений, задаваемых на множествах объектов, процессов и данных и связывающих один элемент модели с некоторым подмножеством отличных от него элементов. Описание дерева объектов осуществляется в виде И/ИЛИ графа, что позволяет формировать корректные задания иа проектирование и исполнение конкретного варианта моделирования. Последующие этапы представления концептуальной модели определяют автоматический переход к функциональной спецификации и построению системы алгоритмов моделирования [48. 49, 50].
Далее рассмотрим иерархию объектов необходимые для разработки математического аппарата декларативной модели.
Все данные, необходимые и достаточные для управления промышлешш-ткологической безопасностью крупного предприятия, образуют общую базу данных (банк данных). Эта база является моделью предметной области. Большой объём, разнородность, разнотонность и разновременность данных (связанные с разнообразием и сложностью опасных объектов и процессов крупного предприятия) определяют необходимость структуризации (декомпозиции) общей базы. Декомпозиция возможна по различным признакам. Одним из важных и общепринятых в теории управления признаков является тин (род, вид) объекта управления. Объектами управления являются опасные производственные объекты и процессы крупного предприятия (на примере ГХК). За основу при определении перечня опасных объектов можно принять результаты экспертиз промышленной безопасности в части идентификации опасных производственных объектов с целью страхования гражданской ответственности, а также реестр опасных производственных объектов. Структуризация перечня опасных объектов возможна по сложившимся в сфере, промышленной безопасности признакам, например, по типу (категории) опасности. Каждый тип имеет свою специфику; терминология, характеристики опасности, нормы и правила, надзорные органы. Кроме того, важен контроль не только опасных объектов, но и опасных процессов. С этих позиций возможно выделение следующих направлений контроля (групп объектов). 1. Оборот взрывчатых материалов (ВМ). Подразумевается учет всех операций но обращению с ВМ; производство, хранение, транспортировка, погрузка-разгрузка, применение, уничтожение и т.д. В эту группу включаются базисные и расходные склады ВМ, площадки, эстакады, пункты приготовления взрывчатых веществ. 2. Оборот химически опасных веществ. Также означает контроль всех операций. Сюда может входить (в качестве отдельной подгруппы), например, хлорное хозяйство: хранилища жидкого хлора (расходные склады), хлораторные насосных станций и очистных сооружений. 3. Оборот пожаровзрывоопасных веществ (например, нефтепройрлйві ішзельного топлива, мазута). В эту группу входят: нефтебазы, склады горючесмазочных материалов (ГСМ), автозаправочные станции. 4. Хвостовое хозяйство или система гидротехнических сооружений: хвостохранилища, насосные станции, пульпопроводы. 5. Грузоподъемные механизмы: краны, тельферы, тали, подъемники и т.д. 6. Сосуды под давлением: котльт, подогреватели, ресиверы, воздухосборники, газовые баллоны, автоклавы, теплообменники, адсорберы и т.д. 7. Рудники с подземным и открытым способом разработки. 8. Обогатительные фабрики. 9. Отдельные цеха и: участки. Сюда входят самостоятельные подразделения предприятия, на территории (или в ведении) которых имеются объекты, идентифицированные как опасные (по различным признакам). 10. Здания и сооружения вспомогательного назначения. В эту группу включаются отдельные здания и сооружения, включающие в себя опасные объекты (сосуды под давлением, лифты и т.д.). Сюда могут входить: котельные, столовые, магазины, ведомственные гостиницы и санатории, административные здания. Отметим некоторые особенности приведенного перечня. 1. Сложные, важные, крупные объекты (рудники, цеха) включены в перечень наряду с небольшими (здания, площадки), попавшими в категорию опасных по формальным признакам (например, наличие лифта). 2. Объекты находятся в ведении различных подразделений предприятия. 3. Имеют место «пересечения» групп, т.е. безопасность объектов одной; грунны (например, складов--ГСМ) влияет па безопасность объектов другой группы (например, соответствующих рудников, фабрик, на территории которых расположены склады). 4. Для ряда объектов могут быть проведены исследования безопасности (декларации, , отчеты о НИР), для других объектов такие исследования еще предстоит выполнить. 5. Возможно создание дополнительной группы под рубрикой «проектируемые и строящиеся опасные объекты», либо добавление этой рубрики к каждой из груші. По каждой выделенной группе (опасному объекту, процессу) необходима следующая информация: внешние связи, подчинение, управление; структура группы; структура документооборота; ситуационные планы, карты; законодательная и нормативно-справочная информация; словарь основных терминов; физико-химические характеристики опасных веществ.
Выбор эффективных мероприятий из комплекса допустимых
После приёма, преобразования и дешифровки оператором информации о действительном состоянии выполняемых работ и сравнения ее с ожидаемой, возможны следующие альтернативные исходы: 1. действительная информация идентична ожидаемой и правильно воспринята работающим {см. на рис. 10 - состояние ИИП); 2. действительная информация ие идентична ожидаемой, но правильно (без искажений) воспринята и преобразована человеком - состояние модели ІІШI; 3. оба вида информации в действительности идентичны, однако реальная информация искажена работающим при ее приеме, преобразовании или декодировании (состояние ИИИ); 4. оба вида информации в действительности не идентичны, при этом информация о реальном состоянии выполняемой работы дополнительно искажена человеком в процессе ее восприятия и дешифровки - состояние НИИ. В трех последних случаях уместно утверждать о появлении возмущений в рассмаїриваемой ПОрС-системе, приводящих к нарушению ее равновесия, тогда как в первом из них можно предполагать, что выполняемая операция закончится успешно, и в ПОрС-системе будет наблюдаться состояние динамического равновесия - гомеостазиса.
При нарушении равновесия в человеко-машинной ПОрС-системе принципиально возможны следующие альтернативные исходы: полное или частичное восстановление равновесия, а также невозможность своевременного устранения возмущения (см. на рис. 10 соответствующие события в центральной части модели - слева). После обнаружения человеком-оператором возникших возмущений, он может принять решение о вмешательстве в пронесе - с целью его корректировки. В этом случае человек обычно руководствуется субъективно оцениваемой им мерой потенциальной опасности и собственными возможностями, определяемыми его психофизиологическими качествами -степенью внимания, оперативностью мышления, способностью точного прогноза, уровнем мотивации и знанием порядка действий в подобных нестандартных ситуациях. С учетом, этого он выбирает «оптимальную» для него альтернативу и осуществляет необходимые (наилучшие - в его представлении) действия, которые в действительности могут быть либо точными, либо ошибочными. Отказ от каких-либо действий в такой ситуации, например, вследствие временного замешательства или потери самообладания, рассматривается как отдельная альтернатива - бездействие человека (рис. 10). Если принятое решение и действия работающего окажутся точными, то они могут привести человеко-машинную ПОрС-систему в состояние равновесия - за счет адаптации к возникшему- возмущению. В других случаях может возникнуть опасная ситуация. Критичные отказы оборудования или опасные внешние воздействия со стороны рабочей или внешней среды также могут привести к возникновению опасной ситуации в человеко-машинной ГЮрС-системе.
В свою очередь, опасная ситуация может перерасти в критическую, т.е. привести к взаимному совмещению незащищенных элементов системы и зоны действия поражающих факторов или завершиться адаптацией. Возможность адаптации к опасной ситуации будет зависеть от качества конкретных компонентов рассматриваемой ПОрС-системы и их взаимной совместимости - от надежности технических и технологических средств защиты, обученное работающих точным действиям в нештатных ситуациях и т.п.
В определенных условиях критическая ситуация может привести к появлению происшествия, т.е. к возникновению одного из событий в верхней части рис. 10. КонкретныЙ:-вид происшествия (несчастный случай,. авария, катастрофа) определяется спецификой возникшей критической ситуации: тем, каков потенциал опасного воздействия, какие элементы оказались в его зоне и подверглись влиянию.
Напомним, что для имитационного моделирования принимались в рассмотрение только наиболее существенные причины аварийности и травматизма, разделенные па четыре группы по компонентам ПОрС системы - факторы влияния условий рабочей среды, надежности оборудования, уровня используемой технологии и факторы человека-оператора (см. пример в табл. 3).
Каждый такой фактор влияния в имитационной модели представляется в виде связки детерминистского и стохастического узла (см. левую часть на рис. II).
На вход последнего в имитационной модели поступает случайное число к, которое обрабатывается в соответствии с видом функции принадлежности индекса опасности ли [к), положение "ступеньки" Сем. рис. 11 справа) в которой зависит от оценки качества данного фактора влияния. Т.е., чем лучше оценка фактора, тем чаще на выходе подмодели фактора будет появляться нулевое значение индекса опасности, накопленное значение которого характеризует состояние человеко-машинной системы с точки зрения безопасности (чем выше - тем ближе система к аварии).
Такие подмодели факторов опасности организовываются в сетевую структуру (рис. 12) в соответствии с логикой возникновения происшествия в человеко-машинной системе (рис. 10). «Возмущения», вбрасываемые в сеть подмоделями факторов опасности (см. поел, столбец табл.3), выстраиваются в моделируемую причинную цепь аварии, которая может, как обрываться (умножение на ноль), так и приводить к модельному происшествию. В процессе моделирования фиксируется число благоприятных (обрыв цепи) и неблагоприятных исходов (достижение головного события на рис. 12), и-по их отношению оценивается вероятность аварии для исследуемой ПОрС-систсмы.
Примеры разработанных программ на основе КМПО
На основе разработанного подхода реализованы и апробированы две системы управления промышленной безопасностью ГХК. Первая представляет собой пилотный кариант автоматизированного рабочего места специалиста по управлению промышленной безопасностью горно-химического комбината ОАО «Апатит». Проведение комплексного анализа опасных объектов н процессов ГХК является основной решаемой, задачей системы. В качестве исходных данных служат характеристики персонала, параметры оборудования, текущее состояние вещества и др. На основе результатов работы можно получить полный анализ безопасности любого уровня структуры опасных объектов и процессов. Также система предоставляет комплекс мероприятий по предотвращению предаварийных ситуаций и возможных последствий аварий или инцидентов. На уровне интерфейса, можно изменять структуру дерева опасных объектов и процессов, а также их внутренние настройки и установки. Все данные, включая исходные и результирующие, хранятся в единой системе баз данных, над которой надстроена специальная СУБД.
Рассмотрим, процесс разработки системы поэтапно, начиная с процесса моделирования и заканчивая примером реализации. На первом этапе была выполнена декомпозиция предметной области (объекта управления) и затем синтезирована структура системы управления. При этом использовались базовые структуры КМПО классификации опасных объектов.
Определение структуры объекта управления. Все данные, необходимые и достаточные для поддержки; принятия решений по управлению нромышленно-экологической безопасностью ГХК ОАО «Апатит», образуют общую базу данных (банк данных). Эта база является моделью предметной области. Большой объём, разнородность, разноточность и разновременность данных (связанные с разнообразием и сложностью опасных объектов и процессов ГХК) определяют необходимость структуризации (декомпозиции) общей базы. Ыа основе разработанной модели была выполнена декомпозиция и структуризация перечня опасных объектов. Кроме того, важен контроль не только опасных объектов, по и опасных процессов. С этих позиций были выделены следующие направления контроля (групп объектов) [16]. 1. Оборот взрывчатых материалов (ВМ), Подразумевается учет всех операций по обращению с ВМ: производство, хранение, транспортировка, погрузка-разгрузка, применение, уничтожение и т.д. В эту группу включаются базисные и расходные склады ВМ, площадки, эстакады, пункты приготовления взрывчатых веществ. 2. Оборот химически опасных веществ. Также означает контроль всех операций. Сюда может входить (в качестве отдельной подгруппы), например, хлорное хозяйство: хранилища жидкого хлора (расходные склады), хлораторные насосных станций и очистных сооружений. 3. Оборот пожаровзрывоопасных веществ (например, нефтепродуктов - дизельного топлива, мазута). В эту группу входят: нефтебазы, склады горючесмазочных материалов (ГСМ), автозаправочные станции. 4. Хвостовое хозяйство или система гидротехнических сооружений: хвостохранилища, насосные станции, пульпопроводы. 5. Грузоподъемные механизмы: краны, тельферы, тали, подъемники и т.д. 6. Сосуды под давлением: котлы, подогреватели, ресиверы, воздухосборники, газовые баллоны, автоклавы, теплообменники, адсорберы и т.д. 7. Рудники с подземным и открытым способом разработки. 8. Обогатительные фабрики. 9. Отдельные цеха и участки. Сюда входят самостоятельные подразделения ГХК, на территории (или в ведении) которых имеются объекты, идентифицированные как опасные (по различным признакам). 10. Здания и сооружения вспомогательного назначения. В эту группу включаются отдельные здания и сооружения, включающие в себя опасные объекты (сосуды под давлением, лифты и т.д.). Сюда могут входить: котельные, столовые, магазины,, ведомственные гостиницы и санатории, административные здания. В дополнение отметим некоторые особенности приведенного перечня. 1. Сложные, важные, крупные объекчы (рудники, цеха) включены в перечень наряду с небольшими (здания, площадки), попавшими в категорию опасных по формальным признакам (например, наличие лифта), 2. Объекты находятся в ведении различных подразделений ГХК. 3. Имеют место «пересечения» групп, т.е. безопасность объектов одной группы (например, складов ГСМ) влияет на безопасность объектов другой группы (например, соответствующих рудников, фабрик, на территории которых расположены склады). 4. Для ряда объектов могут быть проведены исследования безопасности (декларации,. экспертизы, отчеты о НИР), для других объектов такие исследования еще предстоит выполнить. 5. Возможно создание дополнительной группы под рубрикой «проектируемые и строящиеся опасные объекты», либо добавление этой рубрики к каждой из групп. По каждой выделенной группе (опасному объекту, процессу) необходима следующая информация, включенная в КМ УПЭБ: внешние связи, подчинение, управление; структура группы; структура документооборота; ситуационные планы, карты; законодательная и нормативно-справочная информация; словарь основных терминов; физико-химические характеристики опасных веществ; характеристики основных технологических процессов, связанных с опасными веществами; перечень источников и объектов возможного воздействия опасностей; данные о персонале; информация об авариях и инцидентах на данном и аналогичных объектах; перечень контролируемых параметров и показателей; методы и модели оценки опасностей; сценарии возможных аварий и таблицы принятия решений (планы ликвидации аварий); результаты анализа опасностей и рисков; характеристики степени изученности объектов; планы модернизации, строительства, вывода из эксплуатации. Па рис. 19 (средний и нижний уровни) приведен пример фрагмента структуры опасных процессов и объектов ГХЬС. В составе программного обеспечения предусмотрено наличие встроенного редактора интерфейса, позволяющего оперативно формировать рабочее окно системы (или окно автоматизированного рабочего места). Этой функции соответствует верхний уровень на рис. 19,
Основой для автоматизации документооборота является годовой «План мероприятий по повышению.промышленной безопасности производства». Кроме того, в подсистему автоматизированной подготовки документов включены таблицы основных показателей производственного контроля, таблицы учёта аварий и инцидентов, годовой план работы отдела промышленной безопасности. Следующим этапом было формирование структуры автоматизированной системы. Определении структуры системы управления. Структура системы определяется требованиями, основными функциями и задачами, а также структурой объекта управления.
