Аналіз вітчизняних і зарубіжних робіт з управління ресурсами складних технічних систем показує, що в даний час науково-методичний апарат, що дозволяє реалізувати сучасну концепцію адаптивного управління технічним станом і безпекою експлуатації, недостатньо розроблений, що є перешкодою для підвищення ефективності системи підтримки СТС в готовності до застосування за призначенням. Звідси випливає висновок про актуальність проблеми розробки методів адаптивного управління технічним станом і безпекою експлуатації СТС в умовах ресурсних і фінансових обмежень.

Анотація наукової статті з енергетики та раціонального природокористування, автор наукової роботи - Чернявський Г. І.


Adaptive management of a technical condition and safety of operation of difficult technical systems in the conditions of resource restrictions

The analysis of domestic and foreign works on resource management of difficult technical systems shows that now the scientifically-methodical device, allowing to realise the modern concept of adaptive management of a technical condition and safety of operation, is insufficiently developed that is an obstacle for effectivization of system in readiness for application as required. The conclusion about an urgency of a problem of working out of methods of adaptive management of a technical condition and safety of operation the conditions of resource and financial constraints from here follows.


Область наук:
  • Енергетика і раціональне природокористування
  • Рік видавництва: 2006
    Журнал: Енергобезпека і енергозбереження
    Наукова стаття на тему 'Адаптивне управління технічним станом і безпекою експлуатації складних технічних систем в умовах ресурсних обмежень'

    Текст наукової роботи на тему «Адаптивне управління технічним станом і безпекою експлуатації складних технічних систем в умовах ресурсних обмежень»

    ?енергозбереження

    5 =

    Рубрику веде В.М. Аванесов,

    завідувач кафедри «Енергозбереження»

    НОУ ВПО МІЕЕ,

    кандидат технічних наук, доцент

    Адаптивне управління технічним станом і безпекою експлуатації складних технічних систем в умовах ресурсних обмежень

    Г.І. Чернявський,

    кандидат технічних наук, доцент

    Зміни в економічній сфері, які відбулися в нашій країні за останні десятиліття, привели до необхідності пошуку можливостей широкого застосування ресурсозберігаючих технологій у всіх галузях економіки. На практиці це проявляється в прийнятті нових ресурсозберігаючих концепцій експлуатації складних технічних систем (СТС). Суть цих концепцій полягає в широкому впровадженні в практику систем моніторингу і прогнозування технічного стану експлуатованих СТС з метою підвищення достовірності та оперативності інформації для прийняття рішень, що визначають порядок їх подальшої експлуатації.

    Незважаючи на безліч проведених досліджень і значні кошти, що залучаються для дослідження проблеми забезпечення необхідної надійності СТС, її не можна вважати до кінця вирішеною в теоретичному плані. Даний факт проявляється, перш за все, в тому, що до теперішнього часу не розроблено науково-теоретичні основи адаптивного управління технічним станом СТС, відсутні адекватні показники ефективності і методики їх оцінки. Внаслідок цього рішення проблеми забезпечення необхідної надійності і безпеки СТС в умовах продовження встановлених строків експлуатації вимагає вишукування і впровадження нових методів управління.

    Економічні труднощі, які переживає країна, і як наслідок цього - недостатній рівень фінансування призвели до того, що від 70 до 90% СТС військового призначення [1], а також підприємств промисловості, енергетики експлуатуються на

    підставі рішень про продовження призначених показників ресурсу і терміну служби. Такі рішення приймаються з урахуванням поточного технічного стану СТС, але при цьому, як правило, не беруться до питання, пов'язані з прогнозом зміни його технічного стану і безпеки експлуатації. Причиною цього є відсутність добре розробленого методичного апарату індивідуального прогнозу зміни технічного стану як складових частин і систем, так і СТС в цілому.

    Реальний рівень фінансування промисловості та енергетики в даний час не дозволяє проводити в повному обсязі модернізацію і заміну СТС, що виробили встановлені терміни експлуатації. При цьому їх подальша експлуатація в умовах діючих обмежень вимагає застосування додаткових компенсаційних заходів організаційного та технічного характеру для забезпечення заданого рівня надійності.

    Аналіз вітчизняних і зарубіжних робіт з управління ресурсами складних технічних систем показує, що в даний час научнометодіческій апарат, що дозволяє реалізувати сучасну концепцію адаптивного управління технічним станом і безпекою експлуатації, недостатньо розроблений, що є перешкодою для підвищення ефективності системи підтримки СТС в готовності до застосування за призначенням . Звідси випливає висновок про актуальність проблеми розробки методів адаптивного управління технічним станом і безпекою експлуатації СТС в умовах ресурсних і фінансових обмежень.

    ііятеііііі

    = 6 Енергобезпека в документах і фактах

    Протиріччя між вимогами до надійності СТС і можливостями системи підтримки в справному стані в умовах ресурсних і фінансових обмежень вказує на наявність проблеми недостатня ефективність управління їх технічним станом і безпекою експлуатації.

    Під ресурсами розуміються: сили і засоби технічного обслуговування; технічний ресурс СТС, що характеризує їх фактичний стан, запаси довговічності, можливі терміни продовження експлуатації; виділене фінансування; запаси ресурсів складових частин; склад і структура ЗІП.

    В даний час при експлуатації СТС в основному прийнята "жорстка" стратегія технічного обслуговування. Використання тільки апріорної інформації і застосування "жорстких" стратегій технічного обслуговування еквівалентно побудові розімкнутої системи програмного управління по задає і обурює [2]. Очевидно, що в якості об'єкта управління в такій системі буде технічний стан СТС, керуючим пристроєм - заходи технічного обслуговування, що впливають на об'єкт з метою підтримки його в справному та працездатному стані.

    Адаптивними називають системи [3], в яких недолік апріорної інформації заповнюється за рахунок більш повного використання поточної (апостеріорної) інформації.

    Використання апостеріорної інформації про поточний технічний стан з корекцією параметрів програми підтримки СТС на основі оцінки і прогнозу його зміни (реалізація "гнучких" стратегій ТО) призводять до замкнутим адаптивним системам управління технічним станом.

    Рішення проблеми управління технічним станом СТС передбачає подолання відмінностей між бажаним і фактичним результатами функціонування системи підтримки СТС в готовності до виконання встановлених функцій. При цьому новизна і комплексний характер розглянутих питань вимагають розробки відповідного спеціального методичного апарату адаптивного управління технічним станом і безпекою експлуатації.

    Рішення даної проблеми має ґрунтуватися на аналізі та оцінці фактичного технічного стану СТС, прогноз його зміни в процесі експлуатації, оцінці залишкового ресурсу, коригування параметрів програми підтримки і функціонування в процесі експлуатації.

    Поряд з керуванням технічним станом першорядне значення мають питання забезпечення безпеки експлуатації СТС. В кінці 1980-х років була сформульована Державна науково-технічна програма (ДНТП) "Безпека". Її метою була розробка наукових основ, методів, системи нормативно-технічних засобів, що забезпечують безпеку населення і навколишнього природного середовища, функціонування і розвитку народногосподарських об'єктів з урахуванням ризику виникнення природних, техногенних і пріроднотехногенних аварій і катастроф з регіональними та

    глобальними економічними та екологічними наслідками. У ДНТП "Безпека" відзначено, що "... реальне забезпечення безпеки людини, складних технічних систем і навколишнього середовища можливо тільки на шляхах постановки на національному, регіональному та міжнародному рівнях чотирьох базових проблем:

    • розробка фундаментальних основ теорії техногенних і природних аварій і катастроф, теорії захисту і безпеки;

    • перехід до проектування, створення і експлуатації потенційно небезпечних виробництв і об'єктів на базі нових критеріїв, методів і засобів забезпечення безпеки;

    • створення методів і засобів оповіщення, захисту та порятунку людей, а також ведення відновлювальних робіт в зонах виникнення і розвитку катастроф;

    • створення єдиної національної, регіональної та міжнародної нормативно-законодавчої бази з технічного, правового та економічного регулювання питань безпеки ".

    Дійсно, науковий підхід до проблеми безпеки вимагає проведення комплексного аналізу, класифікації аварій і катастроф з урахуванням характеру і розміру їх наслідків, основних вражаючих факторів; обліку граничних параметрів міцності, зносостійкості, виброактивности, акустики, сейсмостійкості, механіки руйнування, надійності, ризику і живучості технічних об'єктів, персоналу та навколишнього середовища. Для вирішення зазначених питань необхідні відповідні методи математичного моделювання на ЕОМ, фізичні моделі виникнення і розвитку катастроф і т.д.

    В даний час в теорії забезпечення безпеки складних технічних систем пройдено два великих етапи. На першому етапі передбачалося, що належні інженерні рішення, організаційні заходи, кваліфіковані і дисципліновані співробітники можуть забезпечити абсолютно надійне функціонування як завгодно складних технічних або соціально-технологічних систем. Такий погляд отримав назву теорії абсолютної надійності [4]. Однак життя змусило скорегувати його. Починаючи з певного порогу складності, доводиться мати справу з ймовірними характеристиками аварій і катастроф в природної та техногенної сфері. Зниження відповідних ймовірностей до недавнього часу і розглядалося як один з головних шляхів управління ризиком. Тому з'явився імовірнісний підхід до аналізу надійності складних технічних систем. Труднощі його застосування полягають в тому, що доводиться стикатися з рідкісними подіями і унікальними конструкціями, для яких коректно визначити відповідну ймовірність дуже важко, оскільки, з одного боку, немає достатньої статистики, щоб спиратися на досвід, а з іншого - немає теорії, яка дозволяла б виводити ці величини виходячи з перших принципів [4].

    Традиційний підхід теорії надійності, пов'язаний з побудовою дерева відмов, враховує лише найпростіші взаємозв'язку між елементами

    тааішіів

    енергозбереження

    складної системи, в той час як для складних систем характерно взаємний вплив різних елементів, більш складні причинно-наслідкові зв'язки.

    Оскільки найчастіше "слабкою ланкою" є людина, то стан складної системи, її безпеку не можна оцінювати без урахування людського фактора. Звідси виникає проблема комплексної оцінки ризику в соціально-технологічних системах.

    В даний час значний ризик для обслуговуючого персоналу і населення становлять потенційно небезпечні об'єкти СТС, з якими пов'язані аварії і катастрофи, що призводять до надзвичайних техногенних ситуацій. До таких об'єктів належать промислові та науково-дослідні установки ядерної енергетики, хімічної промисловості, установки і комплекси озброєння військових систем, що володіють значною потенційною небезпекою.

    Розглянуті особливості експлуатації СТС загострюють проблему забезпечення її безпеки. Гострота і важливість даної проблеми посилюються тим, що вона на науковому рівні на сьогоднішній день недостатньо розроблена, а на інженерному рівні вирішується інтуїтивно. При цьому практично відсутня науково-методичний апарат нормування вимог до безпечної експлуатації СТС, її аналізу, а також обгрунтування методів забезпечення її необхідного рівня.

    Наведені вище міркування показують актуальність досліджень, спрямованих на розробку методів оцінювання, аналізу та забезпечення безпеки експлуатації СТС з урахуванням фактичного технічного стану їх устаткування і функціонального стану обслуговуючого персоналу.

    В даний час вимоги до ефективності систем забезпечення безпеки життєдіяльності задаються, як правило, в якісній формі і трактуються однозначно - система забезпечення безпеки повинна повністю виключити події. Однак практика показує, що щорічно в процесі експлуатації СТС виникає певне число подій: катастрофи, аварії та поломки різних агрегатів і систем, загибель, каліцтво, травми з тимчасовою втратою працездатності, професійні захворювання обслуговуючого персоналу та інші негативні події.

    Відповідно до цього, сучасна концепція забезпечення безпеки визнає наявність небезпеки життєдіяльності, і як наслідок цього, виникає необхідність визначення прийнятного рівня небезпеки, розробки механізму забезпечення цього рівня і впровадження такого механізму в практику експлуатації СТС.

    Для досягнення поставлених цілей необхідно на основі сучасних математичних методів управління складними організаційно-технічними системами розробити науково-методичний апарат, що дозволяє за результатами реальної оцінки (достовірної інформації про існування передумов до аварійних ситуацій в СТС) приймати відповідним органам своєчасні

    управлінські рішення щодо попередження можливих надзвичайних ситуацій. Це вимагає завчасного прогнозування динаміки зміни небезпеки СТС і прийняття адекватних компенсаційних заходів.

    Таким чином, наявне протиріччя між заданим рівнем безпеки СТС, з одного боку, реальним технічним станом, можливостями системи забезпечення безпеки щодо попередження неприпустимого ризику і рівнем фінансування з іншого вказує на наявність проблеми, що полягає в досягненні прийнятного балансу між безпекою СТС, заданими характеристиками їх ефективності і економічною доцільністю реалізації програм забезпечення безпеки в умовах продовження термінів експлуатації, фінансових та інших обмежень.

    Велике число випадкових небезпечних факторів, що діють на СТС в умовах післягарантійної їх експлуатації, і відсутність універсального методу, який дозволяє виявити найбільш значущі зв'язки, що визначають можливість настання аварійних ситуацій, істотно ускладнюють вирішення проблеми прогнозування безпеки того чи іншого виду робіт, систем, обладнання або технологічних експлуатаційних процесів. Багатофакторний кореляційний аналіз та інші методи математичної статистики до сих пір не дали позитивних результатів, що вказує на необхідність нового підходу до вирішення проблеми. При цьому проблема дослідження критичних ситуацій і факторів, які можуть становити певну небезпеку для людини, а також пошуку та обґрунтування комплексу заходів і засобів по їх виключення або зниження шкідливого впливу характеризуються такими особливостями:

    • великою кількістю чинників небезпечних ситуацій і необхідністю виявлення джерел і причин їх виникнення;

    • необхідністю виявлення і вивчення повного спектра, можливих заходів і засобів парирування небезпечних факторів з метою забезпечення безпеки;

    • ієрархічною структурою небезпечних факторів і необхідністю проведення багаторівневого аналізу їх впливу на безпеку.

    Ці особливості не дозволяють в повній мірі судити про проблему в цілому на основі аналізу лише окремих кризових ситуацій і факторів, тут потрібний системний аналіз даної проблеми.

    Виходячи з вищевикладеного, для забезпечення ефективного управління технічним станом і безпекою СТС необхідне рішення цілого ряду таких проблем як:

    • отримання нових наукових результатів, що дозволяють кількісно описувати технічний стан і властивість безпеки СТС;

    • розробка відповідних методик прогнозування зміни технічного стану, оцінювання та завдання вимог до відповідних кількісних показників безпеки;

    • дослідження динаміки зміни технічного і безпечного стану СТС при різних керуючих впливах і часу їх реалізації;

    іяаіаіііібВ


    Ключові слова: УПРАВЛІННЯ ТЕХНІЧНИМ СТАНОМ /БЕЗПЕКА ЕКСПЛУАТАЦІЇ СКЛАДНИХ ТЕХНІЧНИХ СИСТЕМ /РЕСУРСНІ ОБМЕЖЕННЯ

    Завантажити оригінал статті:

    Завантажити