Введение к работе
Актуальность диссертационного исследования. Характерной особенностью общественного развития России на современном этапе является направление значительных усилий руководства страны на те сферы, которые определяют качество жизни граждан Особое внимание при этом уделяется обеспечению эффективного функционирования предприятий жизнеобеспечения, как одного из основных факторов, способствующих стабилизации общественно-политической обстановки в стране Наметившаяся тенденция к повышению жизненного уровня населения, наряду с реанимацией производственной деятельности крупных промышленных предприятий, особые требования предъявляют к бесперебойному функционированию предприятий жизнеобеспечения
Как показывает отечественный и зарубежный опыт, обеспечение надежности и безопасности высокоразмерных структурно-сложных систем, к которым относятся системы жизнеобеспечения, возможен только на основе разработки и использования методов, программных средств и технологий, основанных на автоматизации процессов моделирования и расчета соответствующих системных показателей
К настоящему времени накоплен определенный положительный опыт разработки и практического применения различных методов, программных средств и технологий автоматизированного моделирования для выполнения вероятностного анализа безопасности (ВАБ) атомных энергетических объектов на стадии проектирования и оценки надежности и безопасности разрабатываемых структурно-сложных сисіем
Вместе с тем все более актуальными научными и практическими задачами становятся теоретические, методические и программные разработки, направленные на обеспечение комплексной безопасности (надежности, технического риска и ожидаемого ущерба от возможных аварий) объектов в процессе их эксплуатации
До настоящего времени методы и средства автоматизированного моделирования и расчета показателей комплексной безопасности систем в процессе эксплуатации объектов жизнеобеспечения не применялись Наиболее важными причинами этого являются следующие положения
1 Из множества существующих технологий автоматизированного моделирования (блок-схем, графов связности, Марковского моделирования, сетевого планирования, деревьев отказов, деревьев событий, и др ) не обоснован вы-
бор наиболее перспективной технологии для эксплуатационного анализа комплексной безопасности ОПО различных видов, классов и назначения Устранение указанного пробела представляется весьма актуальным
2 Большое разнообразие видов и классов эксплуатируемых объектов при
водит к тому, что для решении задач обеспечения их комплексной безопасно
сти в процессе эксплуатации, наряду с общесистемными вопросами, необхо
димо учитывать существенные особенности конкретных видов и классов сис
тем, а так же организацию их практического применения и возможные послед
ствия аварий
Поэтому требуется разработка научно обоснованных общесистемных принципов и специальных подходов к применению технологий и программных средств автоматизированного моделирования комплексной безопасности при эксплуатации систем жизнеобеспечения
3 Существующие методы, методики и программные средства автомати
зированного моделирования, используемые при проектировании систем, не по
зволяют учесть ряд важных особенностей конкретных видов и классов экс
плуатируемых объектов жизнеобеспечения
Для этого требуется адаптация существующих и разработка новых специальных методов для автоматизированного моделирования и расчета показателей комплексной безопасности в процессе эксплуатации систем различных видов и классов и назначения
4 Отсутствует опыт практического применения технологий автоматизи
рованного моделирования комплексной безопасности в процессе эксплуатации
объектов жизнеобеспечения
Для этого необходима разработка специальных методик практического применения методов и средств автоматизированного моделирования, обеспечивающих эффективную работу обслуживающего персонала по предотвращению возникновения отказов и аварий, локализации аварийных ситуаций, минимизацию последствий аварий, оптимизацию распределения средств на реконструкцию системы
Объектом исследования настоящей диссертации является одна из наиболее структурно-сложных систем жизнеобеспечения, а именно система водоснабжения и водоотведения (на примере ГУП "Водоканал Санкт-Петербурга")
Предметом исследования является комплексная безопасность (надежность, технический риск и ожидаемый ущерб от возможных аварий) структур-
но-сложной технической системы водоснабжения и водоотведения (на примере ГУП "Водоканал Санкт-Петербурга"), в процессе ее эксплуатации
Цель исследования - развитие методов и средств технологии автоматизированного структурно-логического моделирования, обеспечивающее возможность ее использования для анализа и управления комплексной безопасности структурно-сложных объектов жизнеобеспечения в процессе их эксплуатации
В качестве главной научной задачи диссертации определена разработка научных подходов, методов и методик автоматизированного структурно-огического моделирования и расчета показателей комплексной безопасности труктурио-сложных объектов жизнеобеспечения
Решение главной научной задачи диссертации в настоящем исследовании оставляют следующие частные научные и практические задачи
1 Обоснование выбора технологии автоматизированного структурно-
огического моделирования в качестве базовой для анализа комплексной безо-
асности объектов жизнеобеспечения в процессе их эксплуатации
2 Разработка научно обоснованных подходов к применению технологий
і профаммных средств автоматизированного моделирования комплексной
езопасности при эксплуатации объектов жизнеобеспечения
-
Разработка общей структуры программной системы автоматизирован-ого рабочего места (АРМ) оперативного дежурного по управлению ком-шексной безопасностью в процессе эксплуатации объектов жизнеобеспечения
-
Обоснование возможности применения и разработка требований по даптации существующих методов и программных средств автоматизирован-ого структурно-логического моделирования к решению задач анализа ком-лексной безопасности объектов жизнеобеспечения в процессе эксплуатации
-
Разработка комплекса новых методов для автоматизированного моде-ирования и расчета специальных показателей комплексной безопасности объ-ктов жизнеобеспечения в процессе эксплуатации
учет детерминированной составляющей в логико-вероятностных моде-ях и показателях комплексной безопасности объектов жизнеобеспечения,
моделирование и расчет технического риска объектов жизнеобеспече-ия,
моделирование и расчет ожидаемого ущерба объектов жизнеобеспече-ия,
6 Разработка основных методических положений и рекомендаций по практическому применению методов, программных средств и методик автоматизированного структурно-логического моделирования для анализа комплексной безопасности объектов жизнеобеспечения в процессе их эксплуатации,
Методы исследования При разработке основных положений диссертационной работы использовались следующие методы системный анализ, теория сложных систем, теория автоматизированного структурно-логического моделирования, общий логико-вероятностный метод, методы теории вероятностей, алгебры логики, теории надежности и безопасности систем
Основные научные результаты, выносимые на защиту:
1 Методы и методики автоматизированного структурно-логического мо
делирования комплексной безопасности объектов жизнеобеспечения, вклю
чающие в себя
- общесистемные принципы и специальные подходы к применению тех
нологии и программных средств автоматизированного структурно-логического
моделирования для моделирования и расчета показателей комплексной безо
пасности объектов жизнеобеспечения в процессе их эксплуатации,
требования по адаптации существующих методов и программных средств автоматизированного структурно-логического моделирования к решению задач анализа комплексной безопасности объектов жизнеобеспечения в процессе их эксплуатации,
комплекс новых методов и методик автоматизированного моделирования и расчета специальных показателей комплексной безопасности объектов жизнеобеспечения в процессе их эксплуатации
2 Основные методические положения и рекомендации по реализации и
практическому применению разработанных методов и методик для обеспече
ния комплексной безопасности объектов жизнеобеспечения в процессе их экс
плуатации, включающие в себя
предложения по структуре программного комплекса автоматизированного рабочего места оперативно дежурного по обеспечению комплексной безопасности объектов жизнеобеспечения (АРМ ОД КБ) и рекомендации по его практическому применению,
методические рекомендации по автоматизированному структурно-логическому моделированию и обеспечению комплексной безопасности объектов жизнеобеспечения на различных стадиях эксплуатации
Научная новизна полученных результатов заключается в том, что впервые разработан полный и взаимосвязанный комплекс существующих и новых методов и методик автоматизированного структурно-логического моделирования и расчета показателей комплексной безопасности, впервые обеспечивающие возможность их использования в процессе эксплуатации объектов жизнеобеспечения
Все новые методы и методики имеют алгоритмический уровень разработки, соответствуют особенностям различных этапов ОЛВМ, и обеспечивают возможность их непосредственного внедрения в программные комплексы технологии автоматизированного структурно-логического моделирования систем
Научная значимость разработанных методов и методик определяется тем, что в совокупности они являются дальнейшим развитием общего логико-вероятностного метода и технологии автоматизированного структурно-логического моделирования сложных системных объектов и процессов
Практическая значимость работы заключается в том, что полученные научные результаты диссертационного исследования могут непосредственно использоваться при создании АРМ оперативного дежурного по управлению комплексной безопасностью в процессе эксплуатации объектов жизнеобеспечения, являющегося составной частью системы поддержки принятия решений (СППР)
Научные и практические результаты, получены по результатам выполнения двух НИР и внедрены в ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга»
Апробация результатов. Основные положения исследования докладывались и обсуждались на заседаниях кафедры прикладной математики и информационных технологий Санкт-Петербургского университета ГПС МЧС России, научно-практическом семинаре, проведенном в рамках XVI международного форума «Охрана и безопасность» SFITEX 2007, а также на
Второй международной научно-практической конференции «Технические средства противодействия катастрофам», 2006 г
Десятой Всероссийской научно-практической конференции «Актуальные проблемы защиты и безопасности», Санкт-Петербург, 2007 г
конференции «ТЭК Северо-Запада России Промышленная и энергетическая безопасность», Санкт-Петербург, 2007 г
Девятой международной научно-практической конференции «Информационная безопасность - 2007», Таганрог, 2007 г
- Третьей Всероссийской конференции «Проблемы обеспечения взрыво-безопасности и противодействия терроризму», 2008 г
Публикации По материалам диссертации опубликовано 15 работ, включающих одну статью в журнале, рекомендованном ВАК Министерства образования и науки РФ, одно свидетельство на изобретение и одну монографию
Объем и структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, заключения, списка использованных источников (102 наименования) и приложений Содержит 158 страницы основного текста, в том числе 46 рисунков и 16 таблиц Приложение содержит 30 страниц текста, 1 рисунок и 5 таблиц
