Контакты
Подписка
МЕНЮ
Контакты
Подписка

Автоматизированный контроль и диагностирование технического состояния системы комплексной безопасности функционально опасного предприятия

В рубрику "Комплексные системы безопасности" | К списку рубрик  |  К списку авторов  |  К списку публикаций

Автоматизированный контроль и диагностирование технического состояния системы комплексной безопасности функционально опасного предприятия

В.И. Василец
Руководитель службы информационной безопасности ОАО "ЗЭЛТА-ТВ"

Эксплуатация системы комплексной безопасности (СКБ) функционально опасного предприятия (ФОП) — это непрерывный процесс использования СКБ по назначению и поддержания ее в работоспособном (исправном) состоянии в течение установленного срока службы. В статье обозначены контуры системного подхода к обеспечению автоматизированного контроля и диагностирования технического состояния СКБ в процессе ее эксплуатации

Техническое состояние и вопросы эксплуатации СКБ

СКБ - сложная система, представляющая собой совокупность организационных мер и инженерных, технических решений, предназначенных для обеспечения безопасности и защиты производственного объекта от внешних и внутренних угроз, к которым могут быть отнесены:

  • несанкционированные действия неопределенного круга лиц;
  • нарушение технологических процессов, вызывающие чрезвычайные ситуации;
  • техногенные природные чрезвычайные ситуации.

СКБ может включать в себя функциональные подсистемы и отдельные технические средства (ФПТС).

Работоспособность СКБ ФОП - это состояние, при котором данная система способна выполнять базовые функции, сохраняя заданные параметры в пределах, установленных для нее в технической документации.

Техническая эксплуатация СКБ может рассматриваться как комплекс мероприятий, согласованных по цели, месту и времени проведения, направленных на поддержание работоспособности и восстановление качества функционирования СКБ в случае отказа при использовании по назначению.

Система комплексной безопасности представляет собой совокупность организационных мер и инженерных, технических решений, предназначенных для обеспечения безопасности и защиты производственного объекта от внешних и внутренних угроз

Поддержание СКБ в работоспособном состоянии достигается посредством предупреждения отказов системы и применения таких рабочих условий и форм ТО, которые наилучшим образом отвечают цели обеспечения заданной надежности и технической эффективности СКБ.

Техническая эксплуатация СКБ может рассматриваться как комплекс мероприятий, согласованных по цели, месту и времени проведения, направленных на поддержание работоспособности и восстановление качества функционирования СКБ в случае отказа при использовании по назначению

Техническое состояние СКБ - это совокупность подверженных изменению в процессе эксплуатации свойств системы, характеризуемая в определенный момент времени соответствием фактических показателей и/или качественных признаков, установленным в нормативной или технической документации Процедура управления техническим состоянием СКБ может состоять из нескольких этапов, на каждом из которых вырабатываются необходимые управляющие решения для последующей реализации предусмотренных ими управляющих воздействий, осуществляемых при проведении технического обслуживания и ремонта.

Первоначально устанавливается пригодность самой СКБ для технической эксплуатации, что определяется ее эксплуатационной технологичностью и надежностью.

Техническое состояние СКБ оценивается по результатам контроля ее параметров и функционального диагностирования (далее ТКД - технический контроль и диагностирование).

Функциональная структура системы ТО и ремонта СКВ определяется как совокупность мероприятий, необходимых для поддержания работоспособности и восстановления качества работы СКВ, выполняемых обслуживающим персоналом в соответствии с эксплуатационной и ремонтной документацией.

В настоящее время в области комплексного обеспечения безопасности ФОП получают распространение различные инновации, в связи с чем предпримем попытку наметить контуры системного подхода к обеспечению ТКД СКВ (рис. 1) при ее эксплуатации.

Системно-модельное описание СКБ ФОП

Системно-модельное описание СКБ заключается в формировании ее облика как объекта, подлежащего ТКД. Указанная процедура осуществляется в два этапа: во-первых, производится выбор приемлемого для ФОП варианта построения подсистемы ТКД; во-вторых, разрабатываются эксплуатационные требования к средствам ТКД по каждой составляющей системы и СКБ в целом. Контроль параметров СКБ, характеризующих ее техническое состояние в момент наблюдения, заключается в их непосредственном измерении и сопоставлении полученных значении с данными, приведенными в технической документации. Функциональное диагностирование СКБ предусматривает проверку работоспособности с указанием, в случае необходимости, места и вида существующего или потенциального дефекта, а также позволяет прогнозировать техническое состояние СКБ на заданный упреждающий момент времени.

Выбор предпочтительного варианта построения подсистемы ТКД СКБ

Выбор предпочтительного варианта построения подсистемы ТКД СКБ из числа альтернативных вариантов возможен с помощью обобщенного классификатора видов ТКД сложной системы ( табл. 1). Анализ содержания указанной таблицы дает основание полагать, что в практическом плане альтернативными видами ТКД СКВ могут быть:

  • по способу организации ТКД - самоконтроль ФПТС и СКВ в целом,
  • по степени автоматизации ТКД - автоматизированный контроль, позволяющий выполнить за приемлемое время такое количество контрольных операций, которые могут обеспечить необходимую достоверность результата.

Учитывая то, что для СКВ ФОП практически не существует оптимизации сроков выполнения технического обслуживания, автоматизированный вид ТКД должен быть непрерывным или циклическим.

Разработка эксплуатационных требований к средствам ТКД

В соответствии с установками нормативно-технических документов Государственной системы обеспечения единства измерений средства технического контроля и диагностирования, используемые в составе избранного варианта подсистемы ТКД СКВ, должны отвечать современному техническому уровню отечественного и зарубежного приборостроения и обеспечивать:

  • соответствие требованиям к автоматизации процессов ТКД СКВ, способу и виду индикации (регистрации) результатов ТКД;
  • совместимость по параметрам с ФПТС и СКВ в целом;
  • возможность измерения и ТКД нормированных метрологических характеристик СКВ с требуемой точностью и достоверностью;
  • устойчивость к механическим, климатическим и иным внешним воздействиям в условиях эксплуатации СКВ, в том числе устойчивость к несанкционированным действиям;
  • требования по самоповерке и поверке метрологических характеристик.

Контуры построения подсистем автоматизированного контроля и диагностирования СКБ

На практике автоматизированные ТКД СКБ, включая поиск (диагностирование) отказавших ФПТС, могут быть реализованы с помощью:

  • автоматизированной подсистемы со встроенными средствами ТКД;
  • автоматизированной подсистемы с внешними по отношению к СКБ (автономными) средствами ТКД;
  • комбинированной автоматизированной подсистемы, состоящей из встроенных и автономных средств ТКД.

В методическом плане представляется целесообразным ограничиться рассмотрением

  • встроенной автоматизированной подсистемы технического контроля и диагностирования ФПТС (далее -АПТД);
  • автоматизированной подсистемы анализа отказов ФПТС (далее - АПАО).

Предполагается, что задачи, решаемые с помощью АПТД и АПАО, наиболее полно реализуются на основе принципов измерения, передачи и обработки информации радиоэлектронными способами.

Построение подсистемы автоматизированного ТКД СКБ

В практическом плане приемлемыми для СКБ видами ТКД могут быть:

  • по способу осуществления ТКД - самоконтроль СКБ и/или входящих в нее подсистем в случае реализации необходимых функций;
  • по степени автоматизации ТКД - автоматизированный контроль и диагностирование, позволяющие выполнять за приемлемое время необходимое количество операций, которые могут обеспечить достоверность результатов контроля.

Практически для СКБ автоматизированный ТКД должен быть непрерывным или циклическим. Вариант укрупненной структурной схемы построения АПТД приведен на рис. 2.

В методическом плане указанная структурная схема представляет собой совокупность измерительного, информационно-логического и технологического устройств.

Измерительное устройство обеспечивает определение аналоговых величин контролируемых параметров ФПТС для заданного момента времени и представление результатов в цифровой форме.

Информационно-логическое устройство осуществляет совместную обработку имеющейся измерительной и априорной информации о параметрах ФПТС с целью индивидуального прогнозирования оценки состояния ФПТС и формирования на ее основе рекомендуемых мер воздействия.

Технологическое устройство реализует математические модели управления состоянием каждой контролируемой функциональной подсистемы. Все устройства АПТД должны не только указывать место неисправности, но и выдавать основанные на анализе результатов диагностирования необходимые рекомендации на техническое обслуживание.

Автоматизированный ТКД осуществляется в общем случае на основе организационного, технического, информационного, методического, математического, программного, лингвистического и аналитического обеспечения. Содержание указанных видов обеспечения приведено в табл. 2.

Построение подсистемы автоматизированного анализа отказов СКБ

Вариант укрупненной структурной схемы АПАО приведен на рис. 3.

Приведенная на рис. 3 схема включает следующие составные части:

  • устройство поиска (диагностирования) отказавшей ССЕ, обеспечивающее проверку (подтверждение) наличия отказа, выявленного автоматизированной подсистемой технического диагностирования;
  • устройство оценки достоверности обнаружения отказавшей ССЕ, устанавливающее соответствие между результатами действий устройства диагностирования (апостериорной информацией) и данными банка априорной информации об отказах ССЕ в зависимости от конкретных условий их работы;
  • устройство формирования заключения о результатах анализа, на основе которого принимается решение либо о достижении достаточной достоверности анализа отказавшей ССЕ, либо о необходимости перехода к повторному анализу на прежнем уровне иерархии с привлечением дополнительной априорной информации или других методов (средств) технического диагностирования.

Следует отметить, что в настоящее время еще не сложились общие принципы классификации видов, причин, механизмов отказов и дефектов ФПТС. Поэтому приведенная в табл. 3 примерная классификация видов отказов ФПТС определяет только основные признаки, которые целесообразно учитывать при построении банков априорной информации о таких отказах ФПТС.

Контролируемые параметры и критерии

Выбор контролируемых параметров СКБ

При использовании методов и средств автоматизированного технического контроля и диагностирования СКБ выбор контролируемых параметров обусловлен в общем случае двумя соображениями:

  • в технической документации на СКБ и регламентах на проведение технического обслуживания ФПТС содержится перечень контролируемых "сдаточных параметров", которые необходимо обязательно проверять в целях поддержания СКБ в работоспособном состоянии при использовании по назначению;
  • при контроле (измерении) электрических и других параметров ФПТС, не предусмотренных указанными выше документами, выбор параметров осуществляется в рамках использования обслуживающим персоналом ФОП методологии и математического аппарата, учитывающего специфику задач ТКД и свойств объекта контроля.

При выборе контролируемых параметров ФПТС во внимание принимаются также следующие практические соображения:

  • параметры должны отражать основные свойства СКВ, определяющие ее техническое состояние при выполнении заложенных функций;
  • параметры должны соответствовать задачам и функциям СКВ по обеспечению безопасности ФОП;
  • параметры, имеющие взаимную функциональную или корреляционную связь, из рассмотрения должны быть исключены;
  • параметры функционирования, с установленными допусками, выход за пределы которых свидетельствует о возникновении явных дефектов, как правило, могут иметь малое диагностическое разрешение;
  • параметры, выбираемые при анализе причин отказов, должны иметь максимальное диагностическое разрешение, что позволяет выявлять скрытые дефекты методами неразрушающего контроля.

Для обсуждения и в качестве примера можно представить перечень задач и функций (табл. 4) по обеспечению безопасности ФОП, СКВ которого должны быть предметом диагностирования.

Выбор критериев отказов СКБ

В существующих условиях проблема выбора критериев отказов СКБ в значительной мере сводится к управлению риском, под которым в рассматриваемой проблеме можно понимать вероятность невыполнения необходимых видов ТО и ремонта СКБ из-за неопределенностей, обусловленных различными факторами и объективно существующих на этапах выбора решений и их реализации.

Для гарантированного обеспечения ТО и ремонта СКБ задача управления риском разбивается на два взаимосвязанных процесса:

  • анализ возможных видов риска и оценка их величины;
  • непосредственное управление риском.

Под управлением риском, осуществляемым производственным объектом, в данном случае подразумевается система организационно-экономических мер и методов, направленных на своевременное выявление, оценку и предупреждение событий случайного и малопредсказуемого характера, которые способны прервать нормальное выполнение работ по ТО и ремонту СКБ.

В зависимости от назначения и конструктивно-технического исполнения ФПТС в качестве критериев отказов выбираются в отдельности или в совокупности следующие признаки:

  • прекращение или снижение эффективности функционирования ФПТС;
  • отклонение от нормы определяющих и вспомогательных параметров;
  • отказы составных частей ФПТС (съемных сборочных единиц и др.);
  • возникновение неплановых процессов (режимов) в работе;
  • достижение заданного срока службы (ресурса);
  • технико-экономическая нецелесообразность продолжения работы (например, увеличение простоев из-за частых ремонтов).

Выбранные признаки должны быть согласованы с качественными и количественными характеристиками контролепригодности ФПТС в составе СКБ, позволяя с наибольшей простотой (органолептически или с использованием технических средств) обнаружить факт отказа, иметь минимальное (допустимое) время между моментом возникновения отказа и его обнаружением; обеспечить максимальную достоверность и однозначность (полное соответствие признака факту отказа).

Заключение

Намеченные в статье контуры системного подхода к обеспечению автоматизированного ТКД СКБ в процессе технической эксплуатации системы позволяют:

  • повысить уровень технического обслуживания СКБ в местах использования ее по назначению;
  • предотвратить возможные сбои в работе, обусловленные человеческим фактором;
  • сократить расходы на содержание обслуживающего СКБ персонала.

Опубликовано: Журнал "Системы безопасности" #4, 2008
Посещений: 14440

  Автор

Василец В. И.

Василец В. И.

Руководитель службы информационной безопасности ОАО "ЗЭЛТА-ТВ"

Всего статей:  5

В рубрику "Комплексные системы безопасности" | К списку рубрик  |  К списку авторов  |  К списку публикаций