Software & Systems

Химические производства (ХП) являются химически опасными объектами (ХОО), аварии на которых несут урозу жизни людей, животных, растений, окружающей среде.

Существует множество методик, нормативных документов, стандартов для решения локальных задач в области анализа и оценки производственных опасностей, риска и определения ущерба от аварий на опасных промышленных объектах, но отсутствует единое информационное и программное обеспечение для решения широкого круга задач анализа и оценки риска, последствий аварий и управления безопасностью ХП.

В данной статье в соответствии с функциональной структурой интегрированной автоматизированной системы управления (ИАСУ) безопасностью ХП приведены результаты разработки комплекса информационного и программного обеспечения для анализа риска и последствий аварий на ХОО [см.: Егоров А.Ф., Савицкая Т.В. Управление безопасностью химических производств на основе новых информационных технологий. – М.: Химия, КолосС, 2004]. Структура комплекса представлена на рисунке.

В состав комплекса программных средств (КПС) входят следующие компоненты.

Функциональная структура КПС для анализа риска и последствий аварий на ХОО

1. Информационная подсистема – состоит из 5 реляционных баз данных (БД) различного целевого назначения и характера сбора и обработки информации: оперативные – БД о состоянии технологических параметров процессов; периодически обновляемые – на основе аварий на других производствах и нормативных документов; БД о состоянии технологического оборудования; редко обновляемые – БД для анализа производственных опасностей и БД по свойствам веществ. Каждая БД состоит из таблиц и связей между ними.

БД о состоянии технологического оборудования, КИПиА содержит следующую информацию:

-   для технологического оборудования – название предприятия-изготовителя, дата выпуска, срок эксплуатации, характеристики оборудования (габариты, материал) и информация о ремонтах;

-   для КИПиА – название предприятия-изготовителя, дата выпуска, срок эксплуатации, единицы измерения, шкала измерения, погрешность измерения, информация о ремонтах и взаимозаменяемость.

БД о состоянии технологических параметров процессов содержит текущие значения измеряемых параметров, поступающие из SCADA-системы (System control and data acquisition – диспетчерское управление и сбор данных), а также скорости изменения каждого параметра и регламентные значения технологических параметров процессов.

БД для анализа производственных опасностей и оценки риска содержит следующую информацию:

-   о предприятиях, установках, оборудовании и возможных авариях на них;

-   об отказах, причинах отказов, об аварийных ситуациях, о последствиях аварий и методах их устранения;

-   о веществах, используемых в технологическом процессе, и их классе опасности;

-   о сценариях развития аварии.

БД на основе аварий на других производствах, по оценкам фактических ущербов от этих аварий (на основе литературных и статистических отраслевых данных) и по нормативным документам включает список производственных и организационно-административных действий по локализации и ликвидации последствий аварий.

БД по токсическим, взрыво-, пожароопасным свойствам веществ и смесей, используемым при расчетах последствий аварий.

2. КПС для анализа производственной опасности, оценки риска и последствий аварий (см. рис.) реализован в виде пакетов прикладных программ в среде Borland Delphi на языках Visual C++ и Visual FoxPro. Для управления БД применяется СУБД MS-SQL. В комплексе используются:

-   программные модули для диагностики и прогнозирования изменения состояния технологических процессов, в том числе с использованием нейросетевых моделей;

-   программные модули для анализа и оценки риска различных классов химически опасных объектов, реализующие логико-графические, логические и вероятностные модели анализа и оценки риска;

-   программные модули для оценки последствий аварий со взрывами, пожарами и выбросами опасных химических веществ (ОХВ), разработанные на основе стандартных методик;

-   информационная система для управления рисками при обращении с потенциально опасными веществами и материалами, включающая ряд БД и программных модулей, которые могут использоваться и самостоятельно, и в составе системы. Систе- ма предназначена для идентификации и оценки основных видов опасностей, таких как токсичность, канцерогенность, способность воздействовать на репродуктивные и наследственные свойства живых организмов; пожароопасность, взрывоопасность; способность вызывать коррозию и т.д. Оценка риска негативного воздействия веществ и материалов на здоровье человека и окружающую среду проводится с учетом специфики объекта исследования.

3. КПС для управления безопасностью включает БД вычислительных экспериментов по оценке риска и последствий аварий, базы знаний (БЗ), экспертные системы и алгоритмы управления безопасностью химико-технологических процессов (ХТП) и систем (ХТС), реализующие нейросетевые, продукционные, фреймовые и нечеткие логические модели управления безопасностью в интеллектуальной системе поддержки принятия решений (СППР).

Интеллектуальная СППР по управлению безопасностью химических производств включает экспертные системы: диагностики отказов; по технологическим нарушениям на установках и по способам их устранения; по аварийным ситуациям и сценариям их развития, по мерам их локализации; по ликвидации последствий аварийных ситуаций. Каждая экспертная система состоит из БД и БЗ. Некоторые из них используют одну или несколько БД из подсистемы сбора и хранения данных ИАСУ безопасностью и информационно-моделирующей подсистемы СППР, в частности, из БД вычислительных экспериментов по оценке риска и последствий аварий на ХОО информационно-моделирующей подсистемы СППР.

БД вычислительных экспериментов содержат результаты расчетов, проводимых в подсистеме анализа производственных опасностей. По каждому предприятию, цеху, установке в БД хранятся:

-   результаты вероятностной оценки риска по каждому сценарию развития аварийной ситуации;

-   результаты оценок границ областей приемлемых уровней всех видов риска при различных значениях вероятностей возникновения отказов, аварийных ситуаций, факторов рисков;

-   результаты расчетов физических параметров поражающих факторов и всех видов ущерба в натуральном выражении по существующим методикам оценки последствий аварий на ХОО;

-   результаты стоимостных оценок ущербов (возможных – для проектируемых производств) и фактических (по результатам эксплуатации действующих производств).

БЗ интеллектуальной СППР формируются как для отдельных экспертных систем, так и для нескольких экспертных систем. Всего в интеллектуальной СППР разработаны три БЗ различного целевого назначения: на основе регламентов, на основе БД вычислительных экспериментов, на основе планов ликвидации аварийных ситуаций.

Создание полнофункционального КПС ИАСУ безопасностью – это масштабная прикладная задача, требующая привлечения различных групп специа- листов, поэтому в настоящей статье рассмотрен научно-методический подход к созданию информационного и программного обеспечения в области промышленной безопасности с использованием новых информационных технологий.